Sikker isolering af rent kaliummetal fra træaske – en trin-for-trin guide

Af Allan Robinson Opdateret 24. marts 2022

Helmut Feil/iStock/GettyImages

Kalium (K), atomnummer 19, er et meget reaktivt alkalimetal. I sin rene form er det et blødt, sølvhvidt metal, der reagerer voldsomt med vand. På grund af dets reaktivitet håndteres elementært kalium sjældent uden for specialiserede laboratorier; de fleste industrielle anvendelser involverer kaliumforbindelser, såsom kaliumchlorid, i gødning og andre anvendelser.

I 1807 demonstrerede Sir Humphry Davy den første vellykkede isolering af kalium ved at elektrolysere smeltet potaske afledt af træaske. Denne klassiske laboratorieteknik udføres stadig i dag som en demonstration af elektrolyse, men den kræver strenge sikkerhedsforanstaltninger.

Trin 1 – Reaktionsoversigt

Elektrolysen af kaliumhydroxid (KOH) forløber ifølge følgende ligning:

KOH → K+ + OH⁻

Når en elektrisk strøm påføres, migrerer kaliumioner (K⁺) til katoden, hvor de reduceres til metallisk kalium. Hydroxidioner (OH⁻) forbliver i opløsningen.

Trin 2 – Konfigurer elektroderne

Fastgør isolerede metalledninger til terminalerne på et 9-V batteri. Forbind ledningen til den positive terminal (anode) og den anden til den negative terminal (katode). Det metalliske kalium aflejres på katoden.

Trin 3 – Forbered potaske

Læg rå træaske i et varmebestandigt metalfad. Brug en bunsenbrænder til at varme forsigtigt asken op, indtil den bliver hvid og smelter til en tyktflydende væske. Dette smeltede materiale er rigt på kaliumhydroxid og omtales almindeligvis som kaliumchlorid.

Trin 4 – Start elektrolyse

Fjern forsigtigt brænderen og nedsænk straks batteriledningerne i den smeltede potaske, og anbring anoden og katoden i modsatte ender. Lad strømmen flyde, indtil det smeltede materiale begynder at sputtere, og det metalliske kalium synligt samler sig ved katoden. Når reaktionen ophører, skal du frakoble batteriet.

Trin 5 – Indsamling og afkøling

Overfør det opsamlede metal til en anden metalskål og lad den køle af til stuetemperatur. Resultatet er en lille mængde meget rent metallisk kalium.

Påkrævede materialer

• 2 varmebestandige metalskåle
• 2 isolerede metaltråde
• 9‑V batteri
• Bunsen-brænder
• Træaske (helst fra hårdttræ)

Sikkerhedsmeddelelse

Kalium er ekstremt farligt. Opbevar metallet i en beholder med mineralolie eller et lukket tørt miljø for at forhindre utilsigtet kontakt med fugt. Udfør altid eksperimentet bag et eksplosionsskjold og med en ildslukker, der er klassificeret til metalbrande. Denne procedure er kun egnet til erfarne kemikere, der arbejder i et korrekt udstyret laboratorium.