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元素

カリウム Potassium 細胞内に多量に含まれる元素

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カリウムは、ナトリウムと並んでミネラルの代表格です。様々な化合物と塩を作ります。なかには青酸カリなど有毒なものもありますが、決してカリウムが悪いわけではありません。

カリウムの基本物性データ

分類 アルカリ金属、ミネラル
原子番号・原子量 19 (39.0983)
電子配置 4s1
密度 862kg/m3
融点 63.65℃ 
沸点 774℃
硬度 0.4
色・形状 銀白色・固体
存在度 地球9100ppm、宇宙 3370
クラーク数 2.4% (7位)
発見者 ハンフリー・デイビー(1807年)
主な同位体 39K(93.2581%), 40K(0.0117%), 41K(6.7302%)
用途例 光電子素子、写真の製版(KBr)、花火(クロム酸カリウム、塩素酸カリウム)、非常用酸素発生剤
前後の元素 アルゴンカリウムーカルシウム

カリウムとポタシウム

植物の灰であるポタシ(ptash: 苛性カリ)の中に何らかの新しい元素が存在することは古代から知られていましたが、19世紀はじめまで単離することができませんでした。デービーは電気化学に精通しており、1807年に苛性カリを電気分解することによってはじめてカリウムを単離しました。

名前は、見てのとおり、ポタシ(potash)からポタシウム(Potassium)と名付けられました。日本での呼称「カリウム」は実はドイツ語であり、アラビア語で植物の灰を意味するqualikalijanに由来しています。

細胞内にはカリウム、細胞外にはナトリウム

体内には多くのカリウムが含まれています。しかし、体内のカリウムは細胞の内側と外側とで、大きな濃度差があります。カリウムの約98%はカリウムイオンK+として細胞内に存在し、細胞外には2%しかないのです。これに対して、同じように体内に多く含まれているナトリウムは、ほとんどがナトリウムイオンNa+として細胞外に存在しています。

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どうしてこのようなことが起こるのでしょう。それは、カリウムを細胞内に取り込み、ナトリウムを細胞外に排出するポンプがあるからです。これをナトリウム・カリウム・イオンポンプといいます。

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このポンプの正体はナトリウムカリウムATPアーゼという酵素です。この働きによりカリウムとナトリウムを細胞間で行き来させることで、神経刺激の伝達や筋肉の収縮、細胞内の浸透圧の保持、酸アルカリ平衡の保持を行っています。そのためカリウムが欠乏すると、これらに問題が生じます。逆に多すぎてもよくないので、食物として摂取されたカリウムは腎臓の働きにより半分程度が尿や汗などとともに体外に排出されて、一定の量が保たれています。

 

カリウムの塩

カリウムは様々なものと塩を形成し、そのカリウム塩は多くのところで利用されています。例えば硫酸塩(硫酸カリウムK2SO4)と塩酸塩(塩化カリウムKCl)はカリ肥料として用いられ、硝酸塩(硝酸カリウムKNO3)は、石鹸になります。

また、シアン化水素(青酸 HCN)のカリウム塩であるシアン化カリウム(KCN)は俗に青酸カリとよばれ、歴史上多くの毒殺に使われてきました。もっとも、カリウム自体に毒があるわけではありません。体内でかい離したシアン化物イオンがヘム鉄に結合して酸素との結合を阻害することにより、酸素の供給が困難となり死に至るのです。

カリウム塩 用途
塩化カリウムKCl 肥料(カリ肥料)
硫酸カリウムK2SO4 肥料(カリ肥料)
硝酸カリウムKNO3 燃料補助剤
脂肪酸+カリウム 石けんの原料
臭化カリウムKBr 犬やネコの抗てんかん薬
リン酸化カリウムK3PO4 緩衝液
ヨウ化カリウムKI デンプンの検出

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Chem-Station代表。早稲田大学院理学研究科准教授。専門は有機化学。主に有機合成化学。分子レベルでモノを自由自在につくる、最小の構造物設計の匠となるため分子設計化学を確立したいと考えている。趣味は旅行(日本は全県制覇、海外はまだ20カ国ほど)、ドライブ、そしてすべての化学情報をインターネットで発信できるポータルサイトを作ること。
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