Kalium

Wikipediasta
Siirry navigaatioon Siirry hakuun
Argon ← Kalium → Kalsium
Na
↑
K
↓
Rb  
 
 


Yleistä
Nimi Kalium
Tunnus K
Järjestysluku 19
Luokka metalli
Lohko s
Ryhmä 1, alkalimetalli
Jakso 4
Tiheys0,890 · 103 kg/m3
Kovuus0,4 (Mohsin asteikko)
Värihopeisen valkoinen
Löytövuosi, löytäjä 1807, Sir Humphry Davy
Atomiominaisuudet
Atomipaino (Ar)39,0983[1]
Atomisäde, mitattu (laskennallinen)220 (243) pm
Kovalenttisäde196 pm
Van der Waalsin säde275 pm
Orbitaalirakenne[Ar] 4s1
Elektroneja elektronikuorilla 2, 8, 8, 1
Hapetusluvut+I
Kiderakennetilakeskinen kuutiollinen (BCC)
Fysikaaliset ominaisuudet
Olomuoto kiinteä
Sulamispiste336,53 K (63,38 °C)
Kiehumispiste1 032 K (759 °C)
Moolitilavuus45,94 · 10−3 m3/mol
Höyrystymislämpö76,90 kJ/mol
Sulamislämpö2,321 kJ/mol
Äänen nopeus2000 m/s 293,15 K:ssa
Muuta
Elektronegatiivisuus0,82 (Paulingin asteikko)
Ominaislämpökapasiteetti 0,757 kJ/(kg K)
Sähkönjohtavuus(20 °C) 13,9 · 106 S/m
Lämmönjohtavuus(300 K) 102,5 W/(m·K)
CAS-numero7440-09-7
Tiedot normaalilämpötilassa ja -paineessa

Kalium on alkalimetalleihin kuuluva alkuaine, jonka kemiallinen merkki on K (lat. kalium), järjestysluku 19 ja CAS-numero 7440-09-7.

Kaliumia esiintyy eliöissä, merivedessä ja mineraaleissa. Ihminen valmistaa kaliumia elektrolysoimalla kaliumkloridia tai kaliumhydroksidia.

Nimeäminen

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kalium tarkoittaa keskiajan latinassa potaskaa, mutta lähtökohtana on arabian sana "qali" joka tarkoittaa varsinaisesti tuhkaa, mutta kemiallisena terminä emästä, 'alkalia'. (Etuliite al- on arabiassa määräinen artikkeli.)

Muutamissa kielissä, muun muassa englannissa kaliumista käytetään nimitystä potassium. Nimi johtuu sanasta potaska (engl. potash), joka sekin viittaa tuhkaan. Alkuaineen kemiallisena merkkinä käytetään kuitenkin kaikkialla K:ta.

Maatalous- ja lannoitealalla kaliumista ja sen yhdisteistä käytetään yleisesti myös lyhempää nimeä kali. Myös kemiassa nimitystä käytetään joskus, esim. kalialuna.

Ominaisuudet

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Kaliumia

Kalium on pehmeä ja kevyt hopeanvalkoinenalkalimetalli. Kyseessä on toiseksi kevyin metalli litiumin jälkeen. Kalium on jopa vettä kevyempää ja niin pehmeää, että sitä voi leikata veitsellä.

Kalium hapettuu nopeasti, minä vuoksi sitä säilytetään usein mineraaliöljyssä.

Kalium muodostaa yhdisteitä, seoksia ja kiinteitä liuoksia.

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.

Kalium reagoi kiivaasti myös fluorin ja kloorin kanssa, sekä kuumennettaessa rikin, vedyn ja muiden epämetallien kanssa.

Radioaktiivisuus

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kaliumilla on kolme luonnossakin esiintyviä isotooppia: 39K, 40K ja 41K. Niistä 40K 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 noin 16 000 Bq/kg. Kalium-40:n puoliintumisaika on 1,25 miljardia vuotta, ja se voi hajota kahdella tavalla. Noin 11,2 % siitä hajoaa elektronikaappauksella tai positroniemissiolla (β+-hajoamisella) argoniksi 40Ar, loput 88,8 % taas beetasäteilyä lähettäen kalsiumiksi 40Ca. Nämä molemmat hajoamistuotteet ovat stabiileja. Näiden isotooppien pitoisuusmittauksia voidaan hyödyntää kivien ja kallioiden iänmäärityksessä.

Historia

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

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

Esiintyminen

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kaliumia esiintyy eliöissä, 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.

Elimistön kalium esiintyy 99 prosenttisesti solujen sisällä. Suurin osa kaliumista sijaitsee lihassoluissa. Noin 20 prosenttia kaliumista on punasoluissa sekä luiden ja maksan soluissa.[2]

Käyttö

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Elollinen luonto kuten kasvit ja eläimet käyttävät kaliumia kivennäisaineena. Kalium säätelee solun osmoottista potentiaalia ja on useiden entsyymien aktivaattori. Kaliumin puute näkyy lehden kärjen ja reunojen solukon kuolemisena. Kasvit ottavat kaliumin maasta juurillaan K+-ioneina.

Kaliumia käytetään myös ihmisen valmistamissa lannoitteissa. Potaskaa eli kaliumkarbonaattia on käytetty lannoitteena sekä saippuan ja lasin valmistuksessa. Nykyisin kaliummalmi menee lähes kokonaan lannoitteisiin.

Kasvien poltossa syntyvä tuhka sisältää kaliumkarbonaattia, mikä tekee tuhkasta emäksisen aineen. Tuhkaa on käytetty emäksisyytensä vuoksi perinteisesti puhdistusaineena ja saippuan raaka-aineena.

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.

Hivenaineena

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kalium on ihmiselle tärkeä hivenaine. Se pitää yllä sähköistä jännitettä hermosolujen solukalvoilla, ja sitä tarvitaan myös munuaisissa ja lihasten rakentumiseen[3][4].

Kaliumin virtsapitoisuudet

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Virtsan alhaiset kaliumpitoisuudet korreloivat vahvasti väestön ylikuolleisuuden kanssa. Niillä, joiden virtsan mukana poistuu vain 1000 mg kaliumia päivässä on havaittu olevan noin kaksinkertainen kuolleisuus verrattuna ihmisiin, joiden poistuma sijoittuu välille 3000-4000 mg.[5]

Riittävä natriumin saanti vähentää kaliumin erittymistä virtsaan[6]. Tämä johtuu siitä, että niukka natriumin saanti yli kolminkertaistaa lisämunuaisen erittämän suolahormonin eli aldosteronin tuotannon. Aldosteroni saa munuaiset vähentämään natriumin erittymistä virtsaan ja lisäämään kaliumin erittymistä virtsaan.[7][8] Kaliumin runsas saanti lisää puolestaan natriumin erittymistä virtsaan[9].

Optimaalinen saanti

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Vuonna 2024 julkaistussa väestötutkimuksessa havaittiin kuolleisuuden olevan alhaisinta sillä väestönosalla, joka nautti päivittäin 3,6 grammaa kaliumia. Tätä pienemmät ja suuremmat annokset lisäsivät kuolleisuutta. Myös kaliumin ja natriumin keskinäinen suhde vaikutti kuolleisuuteen, joka oli alimmillaan suhteen ollessa 0,83. Tutkimuksen osanottajat olivat yhdysvaltalaisia.[10]

Suositukset

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kaliumin saantisuosituksissa on huomattavan suurta vaihtelua. Institute of Medicine suosittelee aikuisten päiväsaanniksi 4,7 grammaa[11][12]. The U.S. Dietary Reference Intakes'in mukaan aikuisille naisille riittäisi puolestaan 2,6 g/vrk, raskaana oleville ja imettäville 2,9 g sekä miehille 3,4 g[13]. Valtion ravitsemusneuvottelukunnan mukaan kaliumia tulisi saada vähintään 0,35 g/vrk ravinnosta energiana saatua megajoulea kohti eli naisilla noin 3,1 g/vrk ja miehillä 3,5 g/vrk[14]. Britannian julkinen terveydenhuolto suosittelee 3,5 g aikuisten vähimmäispäiväsaanniksi[15].

Hypokalemian eli veren liian matalan kaliumpitoisuuden välttämiseksi veriplasman kaliumpitoisuuden pitäisi olla vähintään 3,3 mmol/litrassa[16].

Saanti

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Ihmisten kaliuminsaannissa on huomattavan suuria eroja. Se yhdysvaltalaisnaisten väestökymmennys, joka nauttii vähiten kaliumia, saa sitä keskimäärin vain 1230 mg/vrk. Eniten nauttivan kymmenyksenkin saanti on vain 3630 mg/vrk. Vastaavat luvut olivat miehillä 1600 ja 4880 mg.[8]

Suomalaisnaiset saavat kaliumia keskimäärin 3 400 mg/vrk ja miehet 4 200 mg/vrk.

Ruokapitoisuudet

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kaliumia esiintyy runsaasti esimerkiksi hasselpähkinässä (650 mg/100 g), kirjolohessa (480 mg), porossa ja seidissä (440 mg), naudanlihassa/avokadossa (400 mg), porkkanassa ja parsakaalissa (390 mg), banaanissa, herkkusienissä ja valkeissa pavuissa (360 mg), perunassa ja ruisleivässä (340 mg) sekä broilerikoivessa (330 mg).[17]

Sianliha ja broilerinrinta sisältävät kaliumia 270 mg/100 g, keräkaali 240 mg, sipuli 220 mg, jogurtti 200 mg, maito 160 mg, tofu ja omena 120 mg, kerma ja luuliemi 105 mg, kahvi 100 mg ja kermajuusto 90 mg.[17][8]

Yhdessä grammassa niin sanottua mineraalisuolaa on noin 180 mg kaliumia[18].

Jos liha kypsennetään keittämällä, kannattaa keitinvesi hyödyntää ruoanlaitossa, koska puolet lihan sisältämästä kaliumista liukenee keitinveteen[8]. Paistetussa perunassa on samasta syystä enemmän kaliumia kuin keitetyssä[17].

Ravinnon kalium imeytyy 90-prosenttisesti[19] ja 75 prosenttia elimistön kaliumista poistuu virtsan mukana[5] .

Kalium on suurina määrinä myrkyllistä, esimerkiksi kaliumkloridi on suunnilleen yhtä myrkyllistä kuin natriumkloridi eli pöytäsuola. Suoraan suoneen injektoituna kaliumsuolat aiheuttavat sydänlihaksen pysähtymisen (kloridin LD50 on 100 mg/kg) (ks. Myrkkyruiske). Veren liiallista kaliumpitoisuutta kutsutaan hyperkalemiaksi.

Kaliumia ei voi saada liikaa ravinnosta. Ravintoainevalmisteista tai täydennetyistä elintarvikkeista saatavaksi suurimmaksi hyväksyttäväksi päiväsaanniksi on määritelty aikuiselle 3 700 mg/vrk[20].

Puute

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Hypokalemian välttämiseksi veriplasman kaliumpitoisuuden pitäisi olla vähintään 3,3 mmol/litrassa[16]. Hypokalemia altistaa sydämen rytmihäiriöille ja lihasheikkoudelle[21]. Kaliumin puute voi aiheuttaa lisäksi sydämen laajentumista ja väsymistä, jolloin sydämen supistuskyky heikkenee[22].

Hypokalemia johtuu puutteista ravitsemuksessa yleensä vain silloin, kun potilas on vakavasti aliravittu[16].

Ravinnon liian pieni kaliumpitoisuus saattaa aiheuttaa subkliinistä kaliuminpuutetta. Kaliumin veripitoisuus pysyy silloin normaalina luurankolihaksista irtoavan kaliumin avulla. Subkliininen kaliumin puute saattaa häiritä lihasten toimintaa ja aiheuttaa lihasten pienenemistä.[23]

Terveysvaikutukset

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Sillä väestöneljänneksellä, jonka kaliuminsaanti on pienintä, on noin kaksi kertaa suurempi kuolleisuus eniten kaliumia saavaan neljännekseen verrattuna[8].

Kaliumin runsas saanti saattaa laskea verenpainetta ja ihmisillä, joiden elimistössä on eniten natriumia suhteessa kaliumiin, on 50 prosenttia tavanomaista suurempi kuolleisuus.[9]

Meta-analyysi vuodelta 2011 yhdisti 1 640 mg:n lisäyksen kaliumin päiväsaannissa 21 % pienempään riskiin sairastua aivoverenkiertohäiriöön.[24] Kaliumin riittävä saanti vähentää myös sydänkohtausriskiä[23] ja pitää luuston vahvana[3][4].

Joillakin kaliumin on todettu vähentävän spastisuutta ja lihasten jäykkyyttälähde?.

Veren liian alhainen kaliumpitoisuus (hypokalemia) ei johdu yksipuolisesta ruokavaliosta, mutta anoreksia nervosa saattaa aiheuttaa sitä[25].

Kaliumin yhdisteitä

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
  1. ↑ Michael T. Wieser & Tyler B. Coplen: Atomic Weights of the Elements 2009 (IUPAC technical report). Pure and Applied Chemistry, 2011, 83. vsk, nro 2. IUPAC. Artikkelin verkkoversio. Viitattu 16.4.2011. (englanniksi)
  2. ↑ Kalium – Puute, lähteet, tarve ja saantisuositus Puhti. 20.3.2021. Viitattu 24.4.2024.
  3. ↑ a b The effects of high potassium consumption on bone mineral density in a prospective cohort study of elderly postmenopausal women. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18575949
  4. ↑ a b Potassium salts aid bone health, limit osteoporosis risk, new research finds. January 14, 2015. https://www.sciencedaily.com/releases/2015/01/150114115340.htm
  5. ↑ a b The Importance of Managing Potassium and Sodium as Part of a Well-Formulated Ketogenic Diet Virta Health. 26.4.2024. Viitattu 28.4.2024. (englanniksi)
  6. ↑ How Much Protein Do You Need In Nutritional Ketosis? Virta Health. 4.2.2020. Viitattu 2.1.2021. (englanniksi)
  7. ↑ Sodium, Nutritional Ketosis, and Adrenal Function Virta Health. 26.4.2024. Viitattu 28.4.2024. (englanniksi)
  8. ↑ a b c d e The Importance of Managing Potassium and Sodium as Part of a Well-Formulated Ketogenic Diet Virta Health. 26.4.2024. Viitattu 28.4.2024. (englanniksi)
  9. ↑ a b 677 Huntington Avenue, Boston, Ma 02115: Potassium The Nutrition Source. 3.6.2019. Viitattu 24.4.2024. (englanniksi)
  10. ↑ Donghao Liu, Yuqing Tian, Rui Wang, Tianyue Zhang, Shuhui Shen, Ping Zeng, Tong Zou: Sodium, potassium intake, and all-cause mortality: confusion and new findings. BMC Public Health, 15.1.2024, 24. vsk, nro 1, s. 180. PubMed:38225648. doi:10.1186/s12889-023-17582-8. ISSN 1471-2458. Artikkelin verkkoversio.
  11. ↑ Panel on Dietary Reference Intakes for Electrolytes and Water, Standing Committee on the Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes, Food and Nutrition (2004). DRI, dietary reference intakes for water, potassium, sodium, chloride, and sulfate. Washington, D.C.: National Academies Press. ISBN 0-309-53049-0. 
  12. ↑ "Racial differences in blood pressure in Evans County, Georgia: relationship to sodium and potassium intake and plasma renin activity" (1980). Journal of Chronicle Diseases 33 (2): 87–94. doi:10.1016/0021-9681(80)90032-6. ISSN 0021-9681. PMID 6986391. 
  13. ↑ 677 Huntington Avenue, Boston, Ma 02115: Potassium The Nutrition Source. 3.6.2019. Viitattu 24.4.2024. (englanniksi)
  14. ↑ Valtion ravitsemusneuvottelukunta: Terveyttä ruoasta! Suomalaiset ravitsemussuositukset 2014 2014. Valtion ravitsemusneuvottelukunta. Arkistoitu 28.5.2014. Viitattu 16.5.2014.
  15. ↑ http://www.nhs.uk/Conditions/vitamins-minerals/Pages/Other-vitamins-minerals.aspx#potassium NHS Choices – Other vitamins and minerals – Potassium
  16. ↑ a b c Kustannus Oy Duodecim: Hypokalemia (alhainen veren kalium) Duodecim - Terveyskirjasto. Viitattu 15.11.2020.
  17. ↑ a b c Elintarvikkeet (haku) - Fineli fineli.fi. Viitattu 15.11.2020.
  18. ↑ Elintarvike - Fineli fineli.fi. Viitattu 28.4.2024.
  19. ↑ Office of Dietary Supplements - Potassium ods.od.nih.gov. Viitattu 28.4.2024. (englanniksi)
  20. ↑ Valtion ravitsemusneuvottelukunta: Terveyttä ruoasta! Suomalaiset ravitsemussuositukset 2014 2014. Valtion ravitsemusneuvottelukunta. Arkistoitu 28.5.2014. Viitattu 16.5.2014.
  21. ↑ SYNLAB - Diabeetikon vuositarkastus 66 € SYNLAB. Arkistoitu 6.11.2020. Viitattu 30.10.2020.
  22. ↑ Mistä kaliumia saa ja mitkä ovat sen tehtävät? (päivitetty 2020) Puhti. 28.6.2018. Viitattu 30.10.2020.
  23. ↑ a b The Importance of Managing Potassium and Sodium as Part of a Well-Formulated Ketogenic Diet Virta Health. 26.4.2024. Viitattu 28.4.2024. (englanniksi)
  24. ↑ "Potassium Intake, Stroke, and Cardiovascular Disease: A Meta-Analysis of Prospective Studies" (2011). J Am Coll Cardiol 57 (10): 1210–9. doi:10.1016/j.jacc.2010.09.070. PMID 21371638. 
  25. ↑ Hypokalemia (alhainen veren kalium) Duodecim Terveyskirjasto. Viitattu 24.4.2024.

Aiheesta muualla

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Kalium.

 

Auktoriteettitunnisteet: Kansalliset Muokkaa Wikidatassa
Noudettu kohteesta ”https://fi.wikipedia.org/w/index.php?title=Kalium&oldid=22619294”