Mengapa seluruh kalium bersifat radioaktif?
Kalium alami memiliki tiga isotop. Kalium 39 menyusun 93,3 % dan kalium 41 sebesar 6,7 %; keduanya stabil. Di antara keduanya ada 0,0117 % kalium 40, yang tidak stabil.
Kalium 40 meluruh dengan waktu paruh 1 250 juta tahun, sebanding dengan umur Bumi. Itulah persisnya alasan ia masih ada: ia terbentuk dalam supernova yang mendahului tata surya dan belum habis.
Peluruhannya berganda. Pada sekitar 89 % kasusnya ia memancarkan partikel beta dan berubah menjadi kalsium 40; pada 11 % sisanya ia menangkap sebuah elektron dan berubah menjadi argon 40, sambil memancarkan sinar gama.
Jalur kedua itulah yang mengisi atmosfer dengan argon, dan yang memungkinkan penanggalan batuan dengan metode kalium-argon.
Karena ketiga isotopnya identik secara kimia, seluruh kalium memuat bagian kalium 40-nya. Tidak ada kalium yang tidak radioaktif yang tersedia di alam.
Berapa banyak radioaktivitas dalam tubuh manusia?
Orang dewasa berbobot 70 kilogram mengandung sekitar 140 gram kalium, hampir seluruhnya di dalam sel.
Dari 140 gram itu, sekitar 16 miligram adalah kalium 40. Itu setara kira-kira 4 400 peluruhan per detik, yaitu 4 400 bekerel.
Itulah sumber radioaktivitas internal terbesar dalam tubuh, melampaui karbon 14. Dosis tahunan yang dihasilkannya sekitar 0,17 milisievert, sebagian kecil dari 2 sampai 3 milisievert yang diterima seseorang dari radiasi latar alami.
⚠️ Makan lebih banyak pisang tidak menaikkan dosis itu. Tubuh menjaga kadar kaliumnya dalam batas yang sempit: kelebihan yang tertelan dikeluarkan lewat ginjal dalam hitungan jam. Apa yang disebut dosis setara pisang adalah perumpamaan populer yang berguna untuk memberi gambaran skala, tetapi menyesatkan secara fisiologis jika diambil secara harfiah.
Radioaktivitas kalium cukup mencolok sampai menimbulkan persoalan praktis: detektor radiasi yang sangat peka harus dilindungi terhadap kalium dari beton di sekitarnya, dan operatornya sendiri memancarkan sinyal.
Apa yang dilakukan kalium dalam sel?
Ia kation yang dominan di dalam sel, dengan kadar sekitar 140 milimolar berbanding 4 milimolar di luar. Ia bayangan cermin natrium.
Sebaran itu dipertahankan pompa natrium dan kalium, yang mengeluarkan tiga ion natrium dan memasukkan dua ion kalium untuk setiap ATP yang dipakai.
Akibatnya adalah potensial istirahat. Membran sel jauh lebih tembus bagi kalium daripada bagi natrium, sehingga kalium cenderung keluar mengikuti gradiennya, meninggalkan bagian dalam bermuatan negatif. Potensial itu, sekitar −70 milivolt, adalah syarat awal bagi sinyal listrik apa pun.
Dalam jantung, keseimbangan kalium menentukan iramanya. Kadar yang terlalu tinggi atau terlalu rendah dalam darah mengubah kepekaan otot jantung dan dapat menghentikannya.
⚠️ Karena itu kalium klorida dalam suntikan intravena cepat bersifat mematikan dan menjadi bagian protokol eksekusi di beberapa negara. Diberikan lewat mulut dalam dosis biasa ia tidak berbahaya: perbedaannya ada pada kecepatan ia mencapai darah.
Pada tumbuhan, kalium mengatur pembukaan stomata. Sel penjaga yang mengelilingi setiap pori menimbun kalium, yang menarik air masuk lewat osmosis dan menggembungkannya, membuka porinya. Mengeluarkan kaliumnya menutupnya.
Mengapa lambangnya K dan bukan P?
Karena P sudah ditempati fosfor, dan karena Berzelius menetapkan lambangnya dari nama Latin.
Nama Latin kalium adalah kalium, yang diambil dari bahasa Arab al-qalyi, yang berarti abu tumbuhan. Dari akar yang sama berasal kata alkali.
Nama Inggrisnya, potassium, berasal dari potash: abu kayu yang dilindi dengan air dan diuapkan dalam sebuah panci, pot, untuk memperoleh kalium karbonat. Itulah cara tradisional memperoleh alkali untuk sabun dan kaca, dan ia menghabiskan kayu dalam jumlah sangat besar.
Humphry Davy mengisolasi logamnya pada 1807 lewat elektrolisis potas cair, memakai sel volta yang baru ditemukan. Itulah unsur pertama yang diisolasi lewat jalur elektrokimia, dan Davy mengulangi keberhasilan itu dengan natrium beberapa hari kemudian.
⚠️ Davy mengamati bahwa butiran logamnya menyala saat jatuh ke atas air, dan itulah pertama kalinya seseorang melihat logam alkali murni bereaksi.
Dari mana kalium pertanian berasal?
Dari endapan evaporit: garam yang mengkristal ketika laut purba menguap.
Mineral utamanya adalah silvinit, campuran kalium klorida dan natrium klorida. Ia ditambang di bawah tanah dan dipisahkan lewat flotasi atau lewat kristalisasi bertingkat, dengan memanfaatkan kenyataan bahwa kedua garam itu kelarutannya bergantung pada suhu secara berbeda.
Kanada memiliki cadangan terbesar dan merupakan produsen pertama, dengan cekungan Saskatchewan di depan. Rusia dan Belarus menyusul, dan pemusatan geografis itu menjadikan kalium komoditas yang peka terhadap geopolitik: sanksi pada 2022 mengubah harga pupuk dunia.
Kalium adalah K dalam NPK. Berbeda dengan nitrogen, ia tidak dapat diikat dari udara; berbeda dengan fosfor, cadangannya melimpah dan kehabisan dalam waktu dekat tidak menjadi persoalan. Namun pemusatan pasokan pada sedikit negara adalah persoalan mendasar yang lain.
Logamnya sendiri sedikit kegunaannya. Ia dipakai dalam pembuatan kalium superoksida, KO₂, yang menyerap karbon dioksida dan melepaskan oksigen, dan dipakai dalam sistem pernapasan darurat di kapal selam dan tambang.
Senyawanya, sebaliknya, ada di mana-mana. Kalium hidroksida adalah dasar sabun lunak, yang lebih larut daripada sabun natrium, dan dasar elektrolit baterai alkali — yang namanya justru berasal dari sana. Kalium nitrat, yaitu sendawa, selama berabad-abad menjadi pengoksidasi mesiu hitam dan masih dipakai dalam pengawetan daging serta kembang api.