K/Kalium

Naam

De naam kalium is afgeleid van al kaly, de Arabische benaming voor de as van planten, die van oudsher een bron is voor kaliumcarbonaat. De Engelse naam potassium heeft in feite dezelfde inhoudelijke oorsprong maar is – opmerkelijk genoeg – afgeleid van het Nederlandse woord potas: de as die na verbranding overblijft in de vuurpot.

Ontdekking

Tot in de achttiende eeuw maakten chemici geen onderscheid tussen natrium en kalium. Ze zagen geen verschil tussen de ‘plantaardige’ alkali (kaliumcarbonaat K₂CO₃ afkomstig uit verbrandingsas) en ‘minerale’ alkali (natriumcarbonaat Na₂CO₃ uit afzettingen). In 1702 vermoedde de Duitse chemicus Georg Ernst Stahl een verschil tussen soda (Na₂CO₃) en potas (K₂CO₃). In 1736 toonde de Fransman Henri Louis Duhamel du Monceau aan dat er een verschil was tussen de basen kaliloog (KOH) en natronloog (NaOH). Het duurde tot 1807 voordat de Engelsman Humphry Davy (foto) er in slaagde (metallisch) kalium af te scheiden door elektrolyse van gesmolten kaliumhydroxide (KOH). Later dat jaar slaagde hij er op dezelfde manier in om natrium te bereiden uit natriumhydroxide (NaOH).

Voorkomen

Met een gewichtsaandeel van 2,09% neemt kalium de achtste plaats in op de lijst van meest voorkomende element in de aardkorst. Vanwege de hoge reactiviteit komt het niet voor in de elementaire vorm.

De voornaamste mineralen zijn:

Ook in de oceanen is kalium het achtste element, met een aandeel van 0,399%. In het menselijk lichaam komt kalium op de zevende plaats met 0,2% van het totale lichaamsgewicht.

Winning

Kalium is meestal in de vorm van kaliumchloride (KCl) te vinden in zeewater en in het water van zoutmeren. De winning van kaliumzouten uit zoutmeren gebeurt onder meer bij het Great Salt Lake (Utah, V.S.) en de Dode Zee (Palestijn). Andere wingebieden liggen in de Verenigde Staten van Amerika, Rusland (voornamelijk in Siberië), Armenië, Oekraïne (De Krim), Wit-Rusland en Canada

Bereiding

Vroeger

Het allereerste elementaire kalium ontstond via elektrolyse van gesmolten kaliumhydroxide (KOH), toegepast door de Engelsman Humphry Davy in 1807. Een jaar later ontwikkelden de Franse chemici Joseph-Louis Gay-Lussac en Louis Jaques Thénard een methode via de reductie van gesmolten kaliumcarbonaat (K₂CO₃) met ijzervijlsel in een ijzeren pot.

Tegenwoordig

De bereiding van kalium gebeurt op verschillende manieren:

• elektrolyse van gesmolten kaliumhydroxide (KOH) met een kaliumlegering als anode.
• reductie van kaliumcarbonaat met koolstof, bij 1.100 ^oC:
  ${\mathrm{K}}_2{\mathrm{CO}}_3 + 2 \mathrm{C} \to 2 \mathrm{K} + 3 \mathrm{CO}$
• reductie van gesmolten kaliumchloride (KCl) met natriumdamp in een stikstofatmosfeer bij 850 ^oC.
• omzetting van kaliumfluoride met calciumcarbide:
  ${\mathrm{CaC}}_2 + 2 \mathrm{KF} \to {\mathrm{CaF}}_2 + 2 \mathrm{C} + 2 \mathrm{K}$