Kalium

Ominaisuudet

Kalium on toiseksi kevyin metalli litiumin jälkeen. Se on jopa vettä kevyempää ja niin pehmeää, että sitä voi leikata veitsellä. Se hapettuu nopeasti, joten sitä säilytetään mineraaliöljyssä.
Kaliumia valmistetaan elektrolysoimalla kaliumkloridia tai kaliumhydroksidia. Kalium reagoi muiden alkalimetallien tavoin kiivaasti veden kanssa muodostaen kaliumhydroksidia ja vetyä: K + H₂O → KOH + H₂. Tällöin syntyy niin paljon lämpöä, että vapautuva vety voi ilmaan päästyään syttyä palamaan tai jopa räjähtää. Samoin kuin natrium, kalium reagoi kiivaasti myös fluorin ja kloorin kanssa, sekä kuumennettaessa rikin, vedyn ja muiden epämetallien kanssa. Kalium muodostaa yhdisteitä, seoksia ja kiinteitä liuoksia.

Radioaktiivisuus

Kaliumilla on kolme luonnossakin esiintyviä isotooppia, K-39, K-40 ja K-41. Niistä kalium-40 on radioaktiivinen ja yksi luonnon yleisimmistä radioaktiivisista aineista. Sitä on kaikissa luonnon kaliumpitoisissa aineissa noin 0,0118 % niissä olevan kaliumin määrästä, ja näin ollen sitä on kaikissa elävissä olennoissakin. Muun muassa elintarvikkeena käytettävän ns. mineraalisuolan sisältämän kaliumkloridin radioaktiivisuus on n. 16 000 Becquerellia/kg. Kalium-40:n puoliintumisaika on 1,25 miljardia vuotta, ja se voi hajota kahdella tavalla. Noin 11,2 % siitä hajoaa elektronikaappauksella tai positroniemissiolla (beeta-plus-hajoamisella) argoniksi Ar-40, loput 88,8 % taas beetasäteilyä lähettäen kalsiumiksi Ca-40. Nämä molemmat hajoamistuotteet ovat stabiileja. Näiden isotooppien pitoisuusmittauksia voidaan hyödyntää kivien ja kallioiden iänmäärityksessä.

Historia

Kalium osoittautui alkuaineeksi vasta vuonna 1807, jolloin Sir Humphry Davy onnistui elektrolyyttisesti eristämään kaliumin.

Esiintyminen

Kaliumia esiintyy luonnossa merivedessä ja mineraaleissa, kuten maasälvässä, kiilteessä, gneississä ja graniitissa. Tärkeimmät kaliumsuolat ovat sylviitti, sylviniitti, karnaliitti ja kainiitti. Ennen mineraalien löytämistä tuhka oli ainoa kaliumyhdisteiden lähde.

Käyttö

Kalium on erityisen tärkeä kivennäisaine, jota elollinen luonto sekä kasvit ja eläimet tarvitsevat. Niinpä kasviaineita poltettaessa syntyvä tuhka sisältää kaliumkarbonaattia, mutta jonkin verran myös natriumkarbonaattia. Nämä yhdisteet määräävät tuhkan emäksisen luonteen, minkä takia tuhkaa on käytetty puhdistusaineena ja saippuaan raaka-aineena jo kauan.
Kasvilannoitteissa käytetään kaliumia. Kasvit ottavat kaliumin maasta juurillaan K⁺ioneina. Kalium säätelee solun osmoottista potentiaalia ja on useiden entsyymien aktivaattori. Kaliumin puute näkyy lehden kärjen ja reunojen solukon kuolemisena.
Kuumennettaessa tai valotettaessa alkalimetalleilla on taipumus irrottaa elektroneja ja tähän perustuu kaliumin käyttö valoherkissä kennoissa.
Kaliumnitraattia eli salpietaria käytetään mustan ruudin valmistukseen. Nykyisin mustaa ruutia käytetään lähinnä ilotulitteissa. Ampuma-aseissa sen ovat korvanneet erilaiset savuttomat ruudit.
Potaskaa eli kaliumkarbonaattia on käytetty lannoitteena ja saippuan ja lasin valmistuksessa. Nykyisin kaliummalmi menee lähes kokonaan lannoitteisiin.

Kaliumin tarve ja saanti ihmisillä

Lievä hypokalemia saattaa altistaa sydämen rytmihäiriöille. Jos veriplasman kaliumpitoisuus laskee alle kolmeen millimooliin, kyseessä on vaikea hypokalemia. Vaikea hypokalemia on vaarallinen tila, johon liittyy voimattomuutta, lihasheikkoutta ja ummetusta sekä rytmihäiriöitä.
Ihmisen on nautittava kaliumia kuten lähes kaikkien muidenkin eliöiden.  Se pitää yllä sähköistä jännitettä hermosolujen solukalvoilla. Kaliumia tarvitaan lihasten rakentumiseen ja munuaisissa. Lisäksi on tutkimuksia, jotka osoittavat, että kaliumin runsas nauttiminen johtaa parempaan luuston kuntoon.
Kaliumin puute on harvinaista, koska kasvikset sisältävät sitä runsaasti. Liika kalium on haitallista, mutta ravinnosta sitä ei tule liikaa. Veren kohonnutta kaliumin määrää kutsutaan hyperkalemiaksi ja veren alhaista kaliumpitoisuutta hypokalemiaksi. Kalium on suurina määrinä myrkyllistä, esimerkiksi kaliumkloridi on suunnilleen yhtä myrkyllistä kuin natriumkloridi eli pöytäsuola. Sen sijaan suoraan suoneen injektoituna kaliumsuolat aiheuttavat sydänlihaksen pysähtymisen (kloridin LD50 on 100 mg/kg) (ks. Myrkkyruiske).
Joillakin kaliumin on todettu vähentävän spastisuutta ja lihasten jäykkyyttä, tuoremehu ja banaanit sisältävät kaliumia ja täten saattavat auttaa.
Valtion ravitsemusneuvottelukunnan suositusten mukaan kaliumia tulisi saada 350 mg/vrk ravinnosta energiana saatua megajoulea kohti eli naisilla noin 3 100 mg/vrk ja miehillä 3 500 mg/vrk. Ravintoainevalmisteista tai täydennetyistä elintarvikkeista saatavaksi suurimmaksi hyväksyttäväksi päiväsaanniksi on määritelty aikuiselle 3 700 mg/vrk. Suomalaisnaiset saavat kaliumia keskimäärin 3 400 mg/vrk ja miehet 4 200 mg/vrk eli suosituksiin verrattuna keskimääräinen suomalainen saa sitä riittävästi. Toisaalta Amerikkalainen Institute of Medicine suosittelee päiväsaanniksi 4 700 mg/vrk. Meta-analyysi vuodelta 2011 yhdisti 1 640 mgn lisäyksen kaliumin päiväsaannissa 21% pienempään riskiin sairastua Aivoverenkiertohäiriöön. Britannian julkinen terveydenhuolto suosittaa päiväsaanniksi 3 500 mg. Suomalaisten kalium on pääosin peräisin kasviksista, hedelmistä ja marjoista sekä niistä valmistetuista ruoista, vilja- ja leivontatuotteista, maitovalmisteista ja kahvista.