|  | ||||||
2,09 % van de aardkost (tot 16 km diepte) bestaat uit kalium; het is het 8e element in rangorde van voorkomen.
De voornaamste mineralen zijn:
carnalliet KMgCl3.6H2O kaïniet MgSO4.KCl.3H2O langbeiniet K2Mg2(SO4)3 lepidoliet K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(F,OH)2 orthoklaas KAlSi3O8 sylvien KCl sylviniet KCl.NaCl Kalium wordt, meestal in de vorm van kaliumchloride (KCl), aangetroffen in zeewater en in het water van zoutmeren, en als kaliumcarbonaat (K2CO3) in de verbrandingsresten van planten.
Uit zoutmeren worden kaliumzouten (voornamelijk chloriden) gewonnen, onder meer uit het Great Salt Lake (Utah, V.S.) en de Dode Zee (Israël). Andere wingebieden liggen in de Verenigde Staten van Amerika, Rusland (voornamelijk in Siberië), Armenië, Oekraïne (De Krim), Wit-Rusland en Canada.
De naam is afgeleid van kali, de Arabische naam voor kaliumcarbonaat (en ook voor natriumcarbonaat). Vergelijk hiermee het Arabische woord alkali (al = het, de; kaly = as). De Engelse naam potassium is afgeleid van potash (kaliumcarbonaat), dat bij verbranding van onder meer zeewier, als vaste stof (as) overbleef in de vuurpot. Potas is een oorspronkelijk Nederlands woord dat internationaal werd overgenomen.
In 1702 vermoedde G.E. Stahl een verschil tussen soda (Na2CO3) en potas (K2CO3). In 1736 toonde H.L. Duhamel du Monceau aan dat kaliloog en natronloog verschillende basen waren. Eerst in 1807 werd kalium afgescheiden door elektrolyse van gesmolten kaliumhydroxide. Dit proces werd voor het eerst uitgevoerd door Sir H. Davy.
BEREIDING VROEGER
Kalium werd verkregen door
a. elektrolyse van gesmolten kaliumhydroxide (KOH).
b. door reductie van gesmolten kaliumcarbonaat (K2CO3) met ijzervijlsel in een ijzeren pot, een proces dat in 1808 voor het
eerst werd uitgevoerd door J.-L. Gay-Lussac en L.-J. Thénard.
Kalium wordt op verschillende manieren verkregen:
– door elektrolyse van gesmolten kaliumhydroxide (KOH) met een kaliumlegering als anode.
– door reductie van kaliumcarbonaat met koolstof, bij 1.100 °C :
K2CO3 + 2 C → 2 K + 3 CO
– door reductie van gesmolten kaliumchloride (KCl) met natriumdamp in een stikstofatmosfeer bij 850 °C.
– door omzetting van kaliumfluoride met calciumcarbide :
CaC2 + 2 KF → CaF2 + 2 C + 2 K
De wereldproductie bedraagt ongeveer 200 ton per jaar.
Kunstmest
Kalium is een belangrijk mineraal voor planten en vindt toepassing in diverse soorten kunstmest, zoals:
kaliummonowaterstoffosfaat (K2HPO4)
kaliumdiwaterstoffosfaat (KH2PO4)
kaliumnitraat (KNO3)
kaliumsulfaat (K2SO4)
kaliumchloride (KCl)
kaliumcarbonaat (K2CO3)
kaliumwaterstofcarbonaat (KHCO3)
kaliumsilicaat (K2SiO3)
De kaliumzouten worden soms gemengd met andere meststoffen, bijvoorbeeld ‘stikstof’ in kaliammonsalpeter (ammoniumnitraat + kaliumchloride). De samenstelling van deze kunstmest is: ongeveer 16 % N en 23 % K (op kunstmestverpakkingen wordt het kaliumgehalte altijd uitgedrukt in % K2O). Deze stof is voor vrijwel alle landbouwgronden geschikt, in het bijzonder voor de teelt van rogge en haver.
Bij gewassen die gevoelig zijn voor kaliumchloride, zoals tabak en druiven, wordt meestal kaliumsulfaat toegepast.
Glas
Kaliumverbindingen (zoals oxide, carbonaat, nitraat, sulfaat of silicaat) worden gebruikt bij het maken van moeilijk smeltbaar glas, zoals kaliglas, kalikalkglas, Boheems kristalglas - samengesteld uit kalium-, natrium-, calcium- en loodsilicaat - en Thüringer glas (K2O.CaO.8SiO2).
Lens
Een éénkristal van zeer zuiver kaliumchloride (KCl) wordt in de spectroscopie als venster gebruikt, vanwege de goede doorlaatbaarheid voor infraroodstralen. Ook kaliumbromide (KBr) en -jodide (KI) zijn geschikt voor het maken van IR-gevoelige lenzen en prisma's .
Lucifer
Lucifers bestaan uit zuurstofleverende (oxiderende) en brandbare stoffen. De kop van de meeste lucifers bevat als hoofdbestanddeel (en oxidator) kaliumchloraat (KClO3; ca. 60 %); soms gemengd met andere oxidatoren, bijv. kaliumdichromaat (K2Cr2O7). Als brandbare stof wordt meestal zwavel (ca. 5 – 10 %) gebruikt. Verder zijn er bindmiddelen aanwezig, zoals gelatine en zetmeel, en stoffen die de wrijving met het strijkvlak verhogen, waardoor er meer warmte ontstaat en de lucifer beter ontbrandt, bijv. glaspoeder of krijt.
De kop van een bepaald soort zwavelvrije Zweedse lucifers bevat naast 60 % kaliumchloraat, 20 % celluloseacetaat, 16 % methanol, 2,8 % ftaalzuur en 1,2 % p-toluidine.
Het strijkvlak van de lucifersdoosjes bevat meestal rode fosfor (ca. 50 %), bindmiddel en slijppoeder, wat de wrijving verhoogt.
Buskruit
Buskruit bestaat voor ca. 75 % uit kaliumnitraat (KNO3), 15 % uit koolstofpoeder (C) en voor 10 % uit zwavel (S). Kaliumnitraat werkt als sterk oxidatiemateriaal; koolstof en zwavel zijn dan reductoren. De (vereenvoudigde) reactievergelijking luidt:
16 KNO3(s) + 21 C(s) + 4 S(s) → 5 K2CO3(s) + 2 K2SO3(s) + K2S(s) + 9 CO2(g)+ SO2(g) + 7 CO(g) + 8 N2(g)
Uit 1 kg buskruit ontstaat (bij reactieomstandigheden en omgerekend naar 1.105 Pa) ongeveer 1 m3 gas. Omdat dit gas gevormd wordt in een beperkte ruimte, ontstaat een geweldige druk, waarmee kogels en projectielen kunnen worden afgeschoten en bressen in muren kunnen worden geslagen.
Zuurstofmasker
Kaliumsuperoxide (KO2) dient als vulling voor gasmaskers, die worden gebruikt bij het werken in mijnen en bij de brandweer. Ook in duikboten en ruimtevaartuigen wordt kaliumsuperoxide gebruikt als CO2-binder. Het reageert dan als volgt met uitgeademd koolzuur:
4 KO2 + 2 CO2 → 2 K2CO3 + 3 O2
of in aanwezigheid van water(damp):
4 KO2 + 4 CO2 + 2 H2O → 4 KHCO3 + 3 O2
Dieetzout
Kaliumsulfaat (K2SO4) en kaliumchloride (KCl) worden gebruikt als dieetzout. Voor dieetpatiënten, die voedsel met weinig of geen natriumionen dienen te eten, vervangt het de smaak van keukenzout.
Toepassingen als niet-ontleedbare stof (element) of als legering:
aandrijfmotor (K/Na)
fotocel in film- en tv-techniek
koelmiddel kernreactor {K/Na(7 à 8 %)}
tracer in de geneeskunde (42K)
Toepassingen als ontleedbare stof (verbinding):
absorberen van koolstofdioxide KOH aftershave K2SO4 asfalt, toevoeging K2CO3 bakpoeder kaliumwaterstoftartraat K(OOCCHOHCHOHCOOH) K2CO3 bereiding van kaliumcarbonaat en -hydroxide KCl blauwdruk K3Fe(CN)6 bleek- en reinigingsmiddel KHSO5 KClO KMnO4 bleekbad in de fotografie K2Cr2O7 bloedstelpend middel KAl(SO4)2.12H2O blusmiddel K2SO4 KHCO3 braakmiddel KOOC(CHOH)2COOSbO cement KF conserveringsmiddel voor hout KHF cosmetica (emulsies) KH2PO4 desinfectiemiddel KMnO4 desinfectiemiddel in de voedingsindustrie KClO elektrolyt in accu, batterij KOH elektrolytische cel (in oplossing met HF) KHF2 K2CO3 K2SiF6 KCl KF etsen van glas KHF2 explosieven KClO3 fotografie K2CO3 K2SO3 KBr KNCS KOOCCH3 KMnO4 galvaniseerbaden KCN geneeskunde bij kaliumgebrek KOOCCH3 kaliumcitraat, KC6H7O7 keeltabletten en gorgeldranken KAl(SO4)2.12H2O laxerend middel K2SO4 tegen schimmelinfecties en bij hoest KI tegen verhoogde werking van de schildklier KClO4 glas K2CO3 KF KNO3 goudwinning KCN houtbeits KMnO4 houtbescherming KF insecticide K2SiF6 KNCS IR-vensters en -prisma’s KBr KCl KI kaasbereiding KNO3 katalysator bij polymerisatie KF keramiek K2CO3 KNO3 kleuren van tabak KNO3 kleurstof in inkt KNO3 kleurstof in inkt K2CrO4 kleurstoffenbereiding via basische smelt KOH leerlooien (zeemleer) KAl(SO4)2.12H2O meelbehandeling KBrO3 melkglas K2SiF6 mond- en gorgelwater KAl(SO4)2.12H2O mondspoeling bij angina KMnO4 ontwikkelaar KOH ontzwavelen van aardolie KOH papierlijm KAl(SO4)2.12H2O patronen voor O2-levering, o.a. in duikboten, vliegtuigen en gasmaskers KClO3 pekel voor vleeswaren KNO3 piëzo-elektriciteit KBrO3 pigment K2Cr2O7 reinigingsvloeistof zilversoldeer KHF2 smeermiddelenbereiding K2CO3 solderen (hulpstof) KNO3 solderen van aluminium KF spijsvertering KNaC4H4O4 tandpasta (KCl of KAc wordt toegevoegd aan tandpasta om prikkels ten gevolge van warmte of koude tegen te gaan; kalium remt de geleiding via de zenuwen) tegen stankoverlast bij destructiebedrijven KMnO4 tegengif bij cyanidevergiftiging KMnO4 verf K2CO3 KNO3 verfstof KCNS K3(Co(NO3)6 vergulden, verzilveren KCN vlekkenverwijdering K-oxalaat, K2C2O4 voetpoeders K2SO4 vuurwerk KClO3 was- en reinigingsmiddel K4P2O7.3H2O (KPO3 )x waterdicht maken van textiel KAl(SO4)2.12H2O K2S2O5 wondzalf en -poeder KAl(SO4)2.12H2O zeep kaliumstearaat, -palmitaat, enz. zeepbereiding K2CO3 KOH K2CO3 KCl zilverwinning KCN zuurteregelaar in voedingsmiddelen, E261 KOOCCH3 .