kalium

UNSUR GOLONGAN I

 KALIUM

A.    Sejarah Kalium

Kalium ditemukan pada tahun 1807 oleh Sir Humphrey  Davy, yang menghasilkannya dari potasy kaustik (KOH) atau kalium hidroksida. Kalium merupakan logam pertama yang diasingkan melalui elektrolisis. Nama kalium diambil dari kata “alkali“, yang berasal dari Bahasa Arab al qalīy = “abu terkalsin”.

Garam kalium seperti kalanit, langbeinit, polihalit, dan silvit ditemukan pada zaman purbakala di dasar laut. Sumber utama kalium, potasy, di lombong di California, Jerman, New Mexico, Utah, dan tempat – tempat di dunia. 3000 kaki di bawah permukaan Saskatchewan terdapat longgokan besar potasy yang merupakan sumber penting unsur ini dan garam-garamnya, dan terdapat beberapa lombong besar sudah beroperasi semenjak 1960-an.

Kalium adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang K dan nomor atom 19, dan massa atom sebesar 39,0983 g/mol. Kalium berbentuk logam lunak berwarna putih keperakan dan termasuk golongan alkali tanah. Secara alami, kalium ditemukan sebagai senyawa dengan unsur lain dalam air laut atau mineral lainnya. Kalium teroksidasi dengan sangat cepat dengan udara, sangat reaktif terutama dalam air, dan secara kimiawi memiliki sifat yang mirip dengan natrium. Dalam bahasa Inggris, kalium disebut potassium.

Simbol kimia K berasal dari kata kalium yang berasal dari bahasa Latin, yang mungkin berakar dari kata Arab qali, yang berarti alkali (basa).

Kalium merupakan ion bermuatan positif, akan tetapi berbeda dengan natrium, kalium terutama terdapat didalam sel, sebanyak 95% kalium berada di dalam cairan intraseluler Peranan kalium mirip dengan natrium, yaitu kalium bersama – sama dengan klorida membantu menjaga tekanan osmotis dan keseimbangan asam basa. Bedanya, kalium menjaga tekanan osmotik dalam cairan intraselular.

B.     Informasi Umum Kalium

Nama, lambang, nomor atom	Kalium, K, 19
Deret kimia	logam alkali
Golongan, periode, blok	1, 4, s
Warna	Putih Perak
Berat atom standar	39,0983(1) g·mol−1
Konfigurasi elektron	[Ar] 4s1
Jumlah elektron tiap kulit	2, 8, 8, 1

Fase	Padat
Densitas (mendekati suhu kamar)	0,89 g·cm−3
Densitas cairan pada titik didih	0,828 g·cm−3
Titik leleh	336,53 K (63,38 °C, 146,08 °F)
Titik didih	1032 K (759 °C, 1398 °F)
Titik tripel	336,35 K,  kPa

·        Informasi Lain

Sifat magnetik	Paramagnetic
Konduktivitas termal	(300 K) 102,5 W·m−1·K−1
Ekspansi termal	(25 °C) 83,3 µm·m−1·K−1
Kecepatan suara (pada wujud kawat)	(20 °C) 2000 m/s
Modulus Young	3,53 GPA
Modulus geser	1,3 GPA
Modulus limbak	3,1 GPA
Kekerasan Mohs	0,4
Kekerasan Brinell	0,363 Mpa
Nomor CAS	7440-09-7

·          

  Kalium berwarna keperakan ketika pertama kali dipotong, tetapi dengan cepat akan teroksidasi sehingga berwarna kusam. Untuk menghindari oksidasi, kalium biasanya disimpan dalam minyak atau gemuk.

·           Kalium cukup ringan sehingga mengapung dalam air. Saat terkena air, unsur ini akan bereaksi dengan melepaskan hidrogen disertai api berwarna ungu.

·         Sebagian besar kalium terjadi pada kerak bumi sebagai mineral, seperti feldspar dan tanah liat. Kalium dilepaskan dari mineral yang lapuk sehingga menjelaskan mengapa terdapat cukup banyak kalium di laut (0,75 g/liter).

·         Mineral yang ditambang untuk diambil kaliumnya adalah silvit, karnalit, dan alunit.

·         Produksi bijih kalium dunia sekitar 50 juta ton dengan jumlah cadangan yang melimpah (lebih dari 10 miliar ton).

Seperti logam alkali lainnya, kalium merupakan unsur yang lunak, ringan, putih keperakan dan reaktif sehingga yang tak pernah berwujud sebagai unsur murni di alam.

Dengan massa yang lebih ringan daripada air, kalium adalah logam kedua teringan setelah litium. Kalium adalah padatan lembut yang mudah dikerat dengan pisau dan mempunyai warna keperakan pada permukaan yang baru dipotong. Kalium teroksida dengan cepat dalam udara dan harus disimpan dalam minyak mineral atau kerosin.

Kalium bereaksi dengan air menghasilkan hidrogen. Apabila berada dalam air, kalium akan terbakar secara spontan. Garamnya memancarkan warna ungu apabila dibakar dalam nyala api.

2K_(s) + 2H₂O_(l) → H_{2 (g)} + 2KOH_(aq)          

 2K_(s) + 2H₂O_(l) -® 2H_2(g) + 2KOH_(aq)

D.    Sumber Kalium

Logam ini merupakan logam ketujuh paling banyak dan terkandung sebanyak 2.4% (berat) di dalam kerak bumi. Kebanyakan mineral kalium tidak terlarut dalam air dan unsur kalium sangat sulit diambil dari mineral-mineral tersebut. Mineral-mineral tertentu, seperti sylvite, carnalite, langbeinite, dan polyhalite ditemukan di danau purba dan dasar laut yang membentuk deposit dimana kalium dan garam-garamnya dengan mudah dapat diambil. Kalium ditambang di Jerman, negara bagian-negara bagian New Mexico, California, dan Utah. Deposit besar yang ditemukan pada kedalaman 3000 kaki di Saskatchewan, Kanada diharapkan menjadi tambang penting di tahun-tahun depan. Kalium juga ditemukan di samudra, tetapi dalam jumlah yang lebih sedikit ketimbang natrium.

Kalium tidak ditemukan tersendiri di alam, tetapi diambil melalui proses elektrolisis hidroksida. Metoda panas juga lazim digunakan untuk memproduksi kalium dari senyawa-senyawa kalium dengan CaC₂, C, Si, atau Na. Sumber utama logam kalium adalah silvit (KCl). Logam ini didapatkan dengan mereduksi lelehan  KCl.

Na + KCl  -®   K + NaCl

Reaksi ini berada dalam kesetimbangan, karena kalium mudah menguap maka kalium dapat dikeluarkan dari sistem. Dan kesetimbangan akan tergeser ke kanan untuk memproduksi kalium.

E.     Manfaat Kalium dan Senyawanya

a.      Pada tumbuhan

Kalium mempunyai fungsi sangat penting dalam sel tanaman dan diperlukan untuk memindahkan produk fotosintesis dalam tanaman. Sebagian besar kalium (95%) juga digunakan sebagai pupuk. Selain memperkuat dinding sel, kalium juga mendukung fotosintesis dan pertumbuhan tanaman. Tidak seperti N dan P, K tidak mempunyai pengaruh yang jelas pada pembentukan anakan, tetapi K meningkatkan jumlah bulir per malai, persentase gabah isi, dan bobot 1.000 gabah. Sedangkan sisanya digunakan untuk membuat kalium karbonat (K₂CO₃) dan kalium hidroksida (KOH).

b.      Pada manusia

1.      Mengoptimalkan Fungsi Otak

Kalium berperan penting dalam menjaga konduktivitas elektrolit di otak yang akan mempengaruhi fungsi otak secara keseluruhan. Baik dalam proses optimalisasi memori ataupun proses belajar. Gangguan otak, seperti epilepsi, diketahui berhubungan dengan kadar kalium di otak.

2.      Mengendalikan Kontraksi Otot dan Syaraf

Kalium di dalam tubuh manusia biasanya bekerja sama dengan sodium atau natrium (Na) dalam mengatur keseimbangan muatan elektrolit cairan tubuh. Keseimbangan ini dijaga dengan menyesuaikan jumlah asupan kalium dari makanan dan jumlah kalium yang dibuang. Selain mengatur keseimbangan cairan tubuh, kalium juga bekerja bersama natrium untuk sistem saraf yaitu dengan meneruskan pesan ke otak serta mengatur kontraksi otot.

3.      Membantu Penyerapan zat Gizi

Kalium sangat penting dalam penyerapan nutrisi makanan.  Kalium bertindak sebagai ‘magnet’, sehingga penyerapan sari-sari makanan dan O₂ dapat terserap lebih efektif dalam sel. Jika anda memiki program diet anda harus mengkonsusi Kalium secara ideal dalam keseharian.

4.      Mendukung Proses Metabolisme

Kalium dalam tubuh berperan signifikan dalam proses metabolisme tubuh dengan cara mempercepat oksidasi yang diperlukan tubuh untuk melepas dan membuang lemak dari dalam tubuh. Hasilnya, berat badan ideal bisa dipertahankan dan buang air kecil menjadi lancar.

5.      Mencegah Pengerasan Pembuluh Darah

Kalium menjaga aliran darah dalam tubuh tetap lancar dengan cara memperlambat proses pengerasan pembuluh darah. Terutama yang mengarah ke organ jantung. Seperti kita ketahui bersama bahwa pengerasan pembuluh darah dapat mengakibatkan serangan jantung dan stroke. Oleh karena itu, kalium berperan penting dalam menjaga flesibilitas pembuluh darah.

6.      Membersihkan Pembuluh Darah

Anda pasti paham dengan kolesterol jahat dalam lemak yang dapat menyumbat pembuluh darah dan menghentikan aliran darah menuju jantung. Kalium merupakan salah satu mineral penting yang dapat mengikis kolesterol dan toksin yang menyumbat pembuluh darah, sehingga darah bisa mengalir dengan lancar.

Senyawa-senyawa dari kalium juga mempuyai beberapa fungsi, antara lain :

1.      Kalium oksida digunakan terutamanya dalam baja.

2.      Kalium hidroksida ( KOH ) adalah bahan kimia penting sebagai bes kuat, dan sebagai bahan pembuat sabun mandi, elektrolit baterai alkali.

3.      Kalium nitrat (KNO₃) digunakan sebagai pupuk dan sebagai model bahan pembakar roket, dan dalam beberapa petasan. Dalam proses pengawetan makanan, kalium nitrat merupakan komposisi umum dari daging yang diasinkan, juga telah digunakan dalam pembuatan es krim. Kini, kalium nitrat juga digunakan dalam pasta gigi untuk gigi sensitif.

4.      Kalium klorat diproduksi dalam skala besar untuk industri kembang api korek api, peledak, dan antiseptik.

5.      Kalium karbonat digunakan dalam pembuatan kaca. Kaca yang dibuat dengan kalium cair lebih kuat daripada kaca biasa.

6.      Kalium manganat digunakan sebagai agen pengoksidasi dalam kimia organik dan titrasi.

7.      Dalam sel hewan, ion kalium sangat penting untuk memastikan sel hidup.

8.      KO₂ digunakan sebagai sumber oksigen dan penyerap karbon dioksida, yang sangat berguna dalam sistem pernafasan.

9.      KCl, digunakan sebagai bahan pupuk, bahan pembuat logam kalium dan KOH, sebagai pengganti garam biasa dan digunakan juga untuk memberhentikan jantung, contohnya dalam pembedahan jantung dan pelaksanaan hukuman mati melalui suntikan maut.

10.  KBr digunakan sebagai obat penenang saraf, pembuat plat fotografi.

11.  KClO₃ digunakan sebagai bahan korek api, petasan dan zat peledak.

12.  KIO₃ digunakan sebagai campuran garam dapur (sumber iodin bagi tubuh manusia).

13.  K₂CrO₄, sebagai indikator dalam titrasi argentomeri.

14.  K₂Cr₂O₇ sebagai zat pengoksidasi (oksidator).

15.  KMnO₄ sebagai zat pengoksidasi dan zat desinfektan.

16.  KNO₃ digunakan sebagai bahan pembuat HNO₃.

17.  K-sitrat digunakan  dalam obat diuretik dan saluran kemih.

18.  K-hidrogentartrat digunakan sebagai bahan pembuat kue (serbuk tartar).

F.     Isotop Kalium

Kalium adalah unsur teringan yang mengandung isotop radioaktif alami. Unsur K alami dibentuk oleh isotop-isotop 39K, 40K, dan 41K. Dari ketiga isotop ini, isotop yang pertama dan isotop yang terakhir menunjukkan sifat yang stabil, masing-masing mempunyai kelimpahan sekitar 93,4% dan 6,6% dari keseluruhan Kalium di alam.

Isotop radioaktif alami 40K mempunyai waktu paruh 1,3 milyar tahun dan pada saat ini berada pada tahap akhir peluruhan radioaktifnya. Jumlah yang tersisa diperhitungkan tinggal 0,012% dari Kalium alami dan radiasinya semakin berkurang, sampai akhirnya tak berarti. Bila seseorang membuat asumsi yang cukup beralasan mengenai kecepatan peluruhan dan kelimpahan Kalium radioaktif serta energi yang dikeluarkan pada proses disintegrasi radioaktif, maka dapat dihitung bahwa panas yang dihasilkan akan cukup untuk mempertahankan bumi dalam keadaan cair. Barangkali ini ada kaitannya dengan pengerasan kerak kulit bumi. Dalam air laut, jumlah Kalium jauh lebih sedikit daripada jumlah Natrium, tetapi di dalam batuan endapan jumlah Kalium lebih banyak dibandingkan jumlah Natrium. Bukti tertentu menjelaskan bahwa sel-sel kehidupan bertanggung jawab terhadap pengambilan Kalium dari laut dalam jumlah besar. Organisme-organisme laut mengabsorbsi Kalium ke dalam sel-sel tubuh mereka. Bila organisme-organisme ini mati, mereka akan menyatu dengan batu-batuan di dasar laut bersama Kaliumnya. Bila kadar Kalium darah meningkat lebih dari 3 – 4 kali nilai normal, maka denyut jantung akan terhenti. Peningkatan sedikit lagi mengakibatkan saraf berhenti menyampaikan impuls-impuls listrik dan otot-otot menjadi lumpuh. Bila 6% saja dari Kalium di dalam sel dibiarkan terlepas dengan cepat ke dalam rongga luar sel, maka organisme akan segera mati. Untunglah hal itu tidak terjadi dalam keadaan normal. Pengendalian kesetimbangan ion Na – K dibantu oleh adanya pompa ion yang beroperasi. ATP menarik kembali ion K yang keluar dari sel. Kadar ion K di luar sel pada tumbuhan relatif lebih tinggi dari pada kadar ion K dalam sel hewan. Unsur Kalium juga diperlukan untuk proses fotosintesis.

G.    Kelimpahan Kalium di Alam

Kalium dalam alam hanya terdapat dalam senyawaan, seperti mineral silvinit (KCl), karnalit (KCl.MgCl₂.6H₂O), dan kainit (KCl.MgSO₄.3H₂O), sendawa (KNO₃), dan feldspar (K₂O.Al₂O₃.3SiO₂). Dalam tumbuh-tumbuhan, kalium banyak terkandung sebagai garam oksalat dan tatrat. Jika tumbuh-tumbuhan diperabukan, kita memperoleh K₂CO₃.

H. Senyawa – senyawa kalium

1. Kalium hidroksida

Kalium hidroksida (KOH) disebut juga sebagai potasy kaustik. Salah satu kegunaan KOH yang amat penting adalah untuk bateri alkali yang menggunakan larutan KOH sebagai elektrolit. Oleh karena itu, kalium hidroksida digunakan dalam pembuatan lampu senter dan barang-barang yang menggunakan baterai.

Dalam bidang pertanian, kalium hidroksida digunakan untuk menetralkan pH tanah yang asam, juga dapat digunakan sebagai fungisida dan herbisida. Kalium hidroksida ialah salah satu bahan kimia perindustrian utama yang digunakan sebagai bes dalam berbagai-bagai proses kimia.

2. Kalium Nitrat

Senyawa kimia kalium nitrat merupakan sumber alami mineral nitrogen. Senyawa ini tergolong senyawa nitrat dengan rumus kimia KNO₃. Penerapan yang paling berguna dari kalium nitrat ialah dalam produksi asam sendawa. Kalium nitrat berwujud padatan atau serbuk yang berwarna putih atau abu – abu.

3. Kalium Karbonat

Kalium karbonat ( K₂CO₃) berupa padatan berwarna putih yang bagian terbesar terdiri dari K₂CO₃.1,5 H₂O dan dipergunakan dalam industri.

4. Kalium Sianida

Kalium Sianida ( KCN ) merupakan garam (dalam perdagangan) mengandung 90% klorida, karbonat, sianida dari kalium. Digunakan untuk proses – proses reaksi kimia, perusahaan perusahaan listrik, dan fotografi.

5. Kalium Klorat

Kalium klorat yang memiliki rumus kimia KCLO₄ seperti bahan klorat lain adalah bahan oksidator umum yang ditemui di laboratorium kimia. Bahan ini merupakan oksidator yang relatif kuat.

Dalam dunia piroteknik (bahan untuk menghasilkan api, nyala, cahaya panas, suara ledakan, atau asap, tetapi bukan ledakan hebat), penggunaan kalium klorat ini telah mulai ditinggalkan karena kepekaannya pada asam dan suhu dekomposisi (penguraian) yang relatif rendah. Sebagai gantinya, orang menggunakan kalium perklorat (KClO) yang walaupun lebih mahal, namun lebih baik dan lebih aman.

6. Kalium Kromat

Kalium kromat memiliki rumus kimia K₂Cr₂O₄. Senyawa ini merupakan larutan jernih yang sangat mudah larut dalam air. Penyimpanannya harus dalam wadah tertutup rapat.

7. Kalium manganat

Kalium manganat biasa digunakan dalam larutan netral atau larutan yang bersifat basa dalam kimia organik. Pengasaman kalium manganat cenderung untuk lebih meningkatkan kekuatan destruktif agen pengoksidasi, memecah ikatan-ikatan karbon-karbon.

8. Kalium klorida

Kalium klorida memiliki rumus kimia KCl. Senyawa ini sering digunakan sebagai pengganti garam biasa dan digunakan juga untuk memberhentikan jantung, contohnya dalam pembedahan jantung dan pelaksanaan hukuman mati melalui suntikan maut.

I.       Reaksi – Reaksi Kalium

Kalium merupakan logam reaktif. Berikut reaksi yang dapat terjadi pada logam kalium.

1. Reaksi dengan air

Logam kalium dapat beraksi dengan air menghasilkan kalium hidroksida yang bersifat basa dan gas hidrogen.

2 K _(s) + 2 H₂O _(l) --® 2 KOH _(aq) + H_{2 (g)}

Kalium bereaksi hebat dengan air. Reaksi ini sangat eksoterm, sehingga gas hidrogen yang terbentuk segera terbakar.

2. Reaksi dengan gas hidrogen

Logam kalium dapat bereaksi dengan gas hidrogen menghasilkan kalium hidrida.

2 K _(s) + H_{2 (g)} -® 2 KH _(s)

3. Reaksi dengan halogen

Logam kalium bereaksi dengan halogen menghasilkan kalium halida.

2 K_(s) + X_{2 (g)} -® 2 KX_(g)

Di mana X adalah unsur halogen.

4. Reaksi dengan gas oksigen

Logam kalium bereaksi dengan gas oksigen menghasilkan kalium oksida.

4 K _(s) + O_{2 (g)} -® 2 K₂O _(g)

Kalium dapat membentuk kalium superoksida dalam oksigen berlebih.

K _(s) + O_{2 (g)} -® KO₂ (s)

Logam kalium yang telah disimpan lama, baik dalam cairan inert, minyak tanah (kerosin) atau dalam botol yang diisolasi akan ditutupi lapisan superoksida. Memotong logam kalium yang sudah tertutup lapisan tersebut harus dilakukan dengan sangat hati – hati, karena mata pisau dapat menekan lapisan superoksida sehingga masuk ke dalam lapisan kalium dan menimbulkan reaksi eksoterm menurut reaksi.

3 K _(s) + KO_{2 (g)} -® 2 K₂O _(g)

Kalor yang dibebaskan reaksi tersebut dapat mendidihkan kalium yang segera bereaksi dengan oksigen atau uap air di udara, yang dapat menimbulkan ledakan.

5. Reaksi dengan belerang

Kalium bereaksi dengan belerang menghasilkan kalium sulfida.

2 K (s) + S (l) -® K₂S (s)

6. Reaksi dengan fosfor

Kalium bereaksi dengan belerang menghasilkan kalium fosfida.

3K (s) + P (s) -® K₃P (s)

J. Efek Kesehatan Kalium

Kalium bisa ditemukan dalam sayuran, buah-buahan, kentang, daging, roti, susu, dan kacang-kacangan. Unsur ini memainkan peran penting dalam sistem cairan tubuh manusia dan membantu fungsi saraf. Kalium, sebagai ion K +, terdapat pada konsentrasi tinggi dalam sel tubuh.

Saat fungsi ginjal terganggu dan terjadi akumulasi kalium dalam tubuh, maka detak jantung berpotensi terganggu. Debu kalium mungkin saja terhirup dengan efek yang ditimbulkannya antara lain iritasi mata, hidung, tenggorokan, paru-paru, batuk, dan sakit tenggorokan. Eksposur yang lebih tinggi berpotensi menyebabkan terkumpulnya cairan di paru-paru yang bisa menyebabkan kematian. Kontak pada kulit dan mata dapat menyebabkan luka bakar parah sehingga menyebabkan cacat permanen.

K.    Dampak Lingkungan Kalium

Bersama dengan nitrogen dan fosfor, kalium merupakan salah satu mineral penting untuk kelangsungan hidup tanaman. Keberadaan unsur ini sangat vital untuk kesuburan tanah, pertumbuhan tanaman, dan gizi hewan.

Fungsi utama kalium pada tumbuhan adalah perannya dalam memelihara tekanan osmotik dan ukuran sel, sehingga memperlancar proses fotosintesis dan produksi energi serta pembukaan stomata dan pasokan karbon dioksida. Kadar kalium rendah akan memicu berbagai gangguan pada tanaman seperti terhambatnya pertumbuhan, bunga yang tidak tumbuh sempurna, serta penurunan poduksi secara keseluruhan.