Гидроксид калия - Potassium hydroxide

Гидроксид калия
Кристаллическая структура КОН
Гранулы гидроксида калия
Имена
Название ИЮПАК
Гидроксид калия
Другие имена
Каустический калий, Щелочь, Калийный щелок, калий, гидрат калия, КОН
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.013.802 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 215-181-3
Номер EE525 (регуляторы кислотности, ...)
Номер RTECS
  • TT2100000
UNII
Номер ООН1813
Характеристики
КОН
Молярная масса56,11 г моль−1
Внешностьбелое твердое вещество, расплывающийся
Запахбез запаха
Плотность2,044 г / см3 (20 ° С)[1]
2,12 г / см3 (25 ° С)[2]
Температура плавления 360[3] ° С (680 ° F, 633 К)
Точка кипения 1327 ° С (2421 ° F, 1600 К)
85 г / 100 мл (-23,2 ° C)
97 г / 100 мл (0 ° С)
121 г / 100 мл (25 ° С)
138,3 г / 100 мл (50 ° С)
162,9 г / 100 мл (100 ° С)[1][4]
Растворимостьрастворим в алкоголь, глицерин
не растворим в эфир, жидкость аммиак
Растворимость в метанол55 г / 100 г (28 ° С)[2]
Растворимость в изопропанол~ 14 г / 100 г (28 ° C)
Основность (пKб)−0.7[5](КОН (водн.) = К+ + ОН–)
−22.0·10−6 см3/ моль
1,409 (20 ° С)
Структура
ромбоэдрический
Термохимия
65,87 Дж / моль · К[2]
79,32 Дж / моль · К[2][6]
-425,8 кДж / моль[2][6]
-380,2 кДж / моль[2]
Опасности
Паспорт безопасностиICSC 0357
Пиктограммы GHSGHS05: КоррозийныйGHS07: Вредно[7]
Сигнальное слово GHSОпасность
H302, H314[7]
P280, P305 + 351 + 338, P310[7]
NFPA 704 (огненный алмаз)
точка возгоранияНегорючий
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
273 мг / кг (перорально, крысы)[9]
NIOSH (Пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
никто[8]
REL (Рекомендуемые)
C 2 мг / м3[8]
IDLH (Непосредственная опасность)
N.D.[8]
Родственные соединения
Другой анионы
Гидросульфид калия
Амид калия
Другой катионы
Гидроксид лития
Едкий натр
Гидроксид рубидия
Гидроксид цезия
Родственные соединения
Оксид калия
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Гидроксид калия является неорганическое соединение с формулой KОЙ, и обычно называется едкий калий.

Вместе с едкий натр (NaOH), это бесцветное твердое вещество является прототипом сильная база. Он имеет множество промышленных и нишевых приложений, большинство из которых используют его едкий природа и ее реактивность по отношению к кислоты. Приблизительно от 700 000 до 800 000 тонны были произведены в 2005 году. KOH заслуживает внимания как предшественник самых мягких и жидких мыло, а также многочисленные химические вещества, содержащие калий. Это белое твердое вещество, которое вызывает опасную коррозию. Большинство коммерческих образцов имеют ок. Чистота 90%, остальное - вода и карбонаты.[10]

Свойства и структура

Гидроксид калия обычно продается в виде полупрозрачных гранул, которые становятся липкими на воздухе, потому что КОН является гигроскопичный. Следовательно, КОН обычно содержит разное количество воды (а также карбонатов - см. Ниже). Его растворение в воде сильно экзотермический. Концентрированные водные растворы иногда называют калием. щелки. Даже при высоких температурах твердый КОН с трудом дегидратируется.[11]

Структура

При более высоких температурах твердый КОН кристаллизуется в NaCl Кристальная структура. Группа ОН либо быстро, либо беспорядочно разупорядочивается, так что  ОЙ− группа фактически сферическая анион радиуса 1,53 Å (между Cl−
 и F−
 по размеру). При комнатной температуре  ОЙ− группы упорядочены, и окружающая среда K+
 центры искажены, с K+
—ОЙ−
 расстояния от 2,69 до 3,15 Å в зависимости от ориентации группы ОН. КОН образует серию кристаллических гидраты, а именно моногидрат КОН •ЧАС2О, дигидрат КОН • 2ЧАС2О и тетрагидрат КОН • 4ЧАС2О.[12]

Термостойкость

Как и NaOH, КОН демонстрирует высокие термостойкость. В газообразный вид димерный. Благодаря высокой стабильности и относительно низкому температура плавления, его часто отливают из расплава в виде гранул или стержней, форм с малой площадью поверхности и удобными в обращении.

Реакции

Основность, растворимость и обезвоживающие свойства

Около 121 г КОН растворяться в 100 мл воды при комнатной температуре, что контрастирует со 100 г / 100 мл NaOH. Таким образом, на молярной основе NaOH немного более растворим, чем KOH. Низкая молекулярная масса спирты Такие как метанол, этиловый спирт, и пропанолы тоже отличные растворители. Они участвуют в кислотно-щелочном равновесии. В случае метанола калий метоксид (метилат) формы:[13]

КОН + СН3ОЙ CH3ОК + ЧАС
2О

Из-за своего высокого сродства к воде КОН служит осушитель в лаборатории. Часто используется для сушки основных растворителей, особенно амины и пиридины.

Как нуклеофил в органической химии

КОН, как и NaOH, служит источником  ОЙ−, очень нуклеофильный анион, который атакует полярные связи как в неорганических, так и в органических материалах. Водный КОН омыляет сложные эфиры:

КОН + RCOOR '→ RCOOK + R'OH

Когда R представляет собой длинную цепочку, продукт называется калиевое мыло. Эта реакция проявляется в ощущении «жирности», которое КОН дает при прикосновении - жиры на коже быстро превращаются в мыло и глицерин.

Расплавленный КОН используется для вытеснения галогениды и другие уходящие группы. Реакция особенно полезна для ароматный реагенты дать соответствующие фенолы.[14]

Реакции с неорганическими соединениями

В дополнение к его реакционной способности к кислотам, КОН атакует оксиды. Таким образом, SiO2 подвергается воздействию КОН с образованием растворимых силикатов калия. КОН реагирует с углекислый газ давать бикарбонат:

КОН + СО2 → KHCO3

Производство

Исторически KOH был получен путем добавления карбонат калия к сильному решению гидроксид кальция (гашеная известь ) реакция метатезиса солей приводит к выпадению твердых частиц карбонат кальция, оставляя гидроксид калия в растворе:

Са (ОН)2 + K2CO3 → CaCO3 + 2 КОН

После фильтрации осажденного карбоната кальция и кипячения раствора получают гидроксид калия («кальцинированный или едкий калий»). Этот метод производства гидроксида калия оставался доминирующим до конца 19 века, когда он был в значительной степени заменен современным методом электролиза хлорид калия решения.[10] Способ аналогичен изготовлению едкий натр (видеть хлорно-щелочной процесс ):

2 KCl + 2 H2О → 2 КОН + Cl2 + H2

Водород газ образуется как побочный продукт на катод; одновременно анодное окисление хлористый ион имеет место, образуя хлор газ как побочный продукт. Для этого процесса важно разделение анодного и катодного пространств в электролизере.[15]

Использует

KOH и NaOH могут использоваться взаимозаменяемо для ряда применений, хотя в промышленности предпочтение отдается NaOH из-за его более низкой стоимости.

Предшественник других соединений калия

Многие соли калия получают реакциями нейтрализации с участием КОН. Калиевые соли карбонат, цианид, перманганат, фосфат и различные силикаты получают обработкой оксидов или кислот КОН.[10] Высокая растворимость фосфата калия желательна в удобрения.

Производство мягкого мыла

В омыление из жиры с КОН используется для приготовления соответствующего «калиевого мыло «, которые мягче, чем более распространенные мыла на основе гидроксида натрия. Из-за своей мягкости и большей растворимости калиевое мыло требует меньше воды для разжижения и, таким образом, может содержать больше чистящего средства, чем жидкое натриевое мыло.[16]

Как электролит

Карбонат калия, образующийся из раствора гидроксида, вытекшего из щелочной батареи.
Карбонат калия, образующийся из раствора гидроксида, вытекшего из щелочной батареи.

Водный гидроксид калия используется в качестве электролит в щелочные батареи на основе никель -кадмий, никель -водород, и диоксид марганца -цинк. Гидроксид калия предпочтительнее гидроксида натрия, потому что его растворы более проводящие.[17] В никель-металлогидридные батареи в Toyota Prius используйте смесь гидроксида калия и гидроксида натрия.[18] Никель-железные батареи также используйте электролит гидроксида калия.

Пищевая промышленность

В пищевых продуктах гидроксид калия действует как пищевой загуститель, регулятор pH и пищевой стабилизатор. В FDA считает его (как непосредственный пищевой ингредиент для человека) в целом безопасным в сочетании с условиями использования "хорошей" производственной практики.[19] Это известно в Номер E система как E525.

Нишевые приложения

Как и гидроксид натрия, гидроксид калия находит применение во многих специализированных областях, практически все из которых зависят от его свойств как сильного химического основания с последующей способностью разрушать многие материалы. Например, в процессе, обычно называемом «химическая кремация» или «преобразование «гидроксид калия ускоряет разложение мягких тканей, как животных, так и человека, оставляя после себя только кости и другие твердые ткани.[20] Энтомологи желая изучить тонкую структуру насекомое анатомия для проведения этого процесса можно использовать 10% водный раствор КОН.[21]

В химическом синтезе выбор между использованием КОН и использованием NaOH определяется растворимостью или сохраняемостью получаемого соль.

Коррозионные свойства гидроксида калия делают его полезным ингредиентом в средствах и препаратах, очищающих и дезинфицировать поверхности и материалы, которые сами по себе могут сопротивляться коррозия пользователя KOH.[15]

KOH также используется для изготовления полупроводниковых кристаллов. Смотрите также: анизотропное влажное травление.

Гидроксид калия часто является основным активным ингредиентом химических средств для удаления кутикулы, используемых в маникюр лечения.

Поскольку агрессивные базы, такие как КОН, повреждают кутикула из волосы вал, гидроксид калия используется для химического удаления шерсти с шкур животных. Шкуры замачивают на несколько часов в растворе КОН и воды, чтобы подготовить их к стадии обезволашивания. дубление процесс. Этот же эффект используется для ослабления человеческих волос при подготовке к бритью. Средства для предварительного бритья и некоторые кремы для бритья содержат гидроксид калия, который раскрывает кутикулу волос и действует как гигроскопичный агент, притягивая и заставляя воду проникать в стержень волоса, вызывая дальнейшее повреждение волос. В таком ослабленном состоянии волосы легче подстригать лезвием бритвы.

Гидроксид калия используется для идентификации некоторых видов грибы. На мякоть гриба наносят 3–5% водный раствор КОН, и исследователь отмечает, изменился ли цвет мякоти. Некоторые виды грибы на гриле, болеты, полипы, и лишайники[22] идентифицируются на основе этой реакции изменения цвета.[23]

Безопасность

Гидроксид калия и его растворы вызывают сильное раздражение кожи и других тканей.[24]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Лиде, Д. Р., изд. (2005). CRC Справочник по химии и физике (86-е изд.). Бока-Ратон (Флорида): CRC Press. п. 4-80. ISBN  0-8493-0486-5.
  2. ^ а б c d е ж "гидроксид калия". chemister.ru. В архиве из оригинала 18 мая 2014 г.. Получено 8 мая 2018.
  3. ^ «A18854 Гидроксид калия». Альфа Эзар. Thermo Fisher Scientific. В архиве из оригинала 19 октября 2015 г.. Получено 26 октября 2015.
  4. ^ Зейделл, Атертон; Линке, Уильям Ф. (1952). Растворимость неорганических и органических соединений. Ван Ностранд. Получено 2014-05-29.
  5. ^ Попов, К .; и другие. (2002). "7Ли, 23Na, 39K и 133Cs ЯМР сравнительное исследование равновесия гидроксидных комплексов катионов щелочных металлов в водных растворах. Первое числовое значение для образования CsOH ". Связь по неорганической химии. 3 (5): 223–225. Дои:10.1016 / S1387-7003 (02) 00335-0. ISSN  1387-7003. Получено 20 октября, 2018.
  6. ^ а б Зумдал, Стивен С. (2009). Химические принципы 6-е изд.. Компания Houghton Mifflin. п. A22. ISBN  978-0-618-94690-7.
  7. ^ а б c Сигма-Олдрич Ко., Гидроксид калия. Проверено 18 мая 2014.
  8. ^ а б c Карманный справочник NIOSH по химической опасности. "#0523". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  9. ^ Чемберс, Майкл. «ChemIDplus - 1310-58-3 - KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M - Гидроксид калия [JAN: NF] - Поиск похожих структур, синонимов, формул, ссылок на ресурсы и другой химической информации». chem.sis.nlm.nih.gov. В архиве из оригинала 12 августа 2014 г.. Получено 8 мая 2018.
  10. ^ а б c Шульц, Хайнц; Бауэр, Гюнтер; Шахл, Эрих; Хагедорн, Фриц; Шмиттингер, Питер (2005). «Соединения калия». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Вайнхайм, Германия: Wiley-VCH. Дои:10.1002 / 14356007.a22_039. ISBN  978-3-527-30673-2.
  11. ^ Холлеман, А. Ф; Виберг, Э. (2001). Неорганическая химия. Сан-Диего: Academic Press. ISBN  978-0-12-352651-9.
  12. ^ Уэллс, А.Ф. (1984). Структурная неорганическая химия. Оксфорд: Clarendon Press. ISBN  978-0-19-855370-0.
  13. ^ Платонов, Андрей Юрьевич .; Курзин, Александр В .; Евдокимов, Андрей Н. (2009). «Состав паровой и жидкой фаз в реакционной системе гидроксид калия + метанол при 25 ° С». J. Solution Chem. 39 (3): 335–342. Дои:10.1007 / s10953-010-9505-1. S2CID  97177429.
  14. ^ У. В. Хартман (1923). "п-Крезол ». Органический синтез. 3: 37. Дои:10.15227 / orgsyn.003.0037.; Коллективный объем, 1, п. 175
  15. ^ а б Römpp Chemie-Lexikon, 9-е изд. (на немецком)
  16. ^ К. Шуман; К. Зикманн (2005). «Мыло». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Вайнхайм: Wiley-VCH. Дои:10.1002 / 14356007.a24_247. ISBN  978-3527306732.
  17. ^ Д. Берндт; Д. Спарбье (2005). «Батарейки». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Вайнхайм: Wiley-VCH. Дои:10.1002 / 14356007.a03_343. ISBN  978-3527306732.
  18. ^ «Руководство по реагированию на чрезвычайные ситуации модели Toyota Prius Hybrid 2010» (PDF). Toyota Motor Corporation. 2009. Архивировано с оригинал (PDF) 2012-03-20.
  19. ^ «Резюме соединения для CID 14797 - гидроксид калия». PubChem.
  20. ^ Грин, Маргарет (январь 1952 г.). «БЫСТРЫЙ МЕТОД ОЧИСТКИ И ОКРАШИВАНИЯ ОБРАЗЦОВ ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ КОСТИ». Научный журнал Огайо. 52 (1): 31–33. HDL:1811/3896.
  21. ^ Томас Эйснер (2003). Из любви к насекомым. Издательство Гарвардского университета. п. 71.
  22. ^ Elix, J.A .; Штокер-Вёргёттер, Эльфи (2008). «Глава 7: Биохимия и вторичные метаболиты». В Nash III, Томас Х. (ред.). Биология лишайников (2-е изд.). Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета. С. 118–119. ISBN  978-0-521-69216-8.
  23. ^ Проверка химических реакций В архиве 2009-10-15 на Wayback Machine на MushroomExpert.com
  24. ^ Гидроксид калия, Отчет о первоначальной оценке SIDS для SIAM 13. Берн, Швейцария, 6-9 ноября 2001 г. В архиве 3 января 2018 г. Wayback Machine Д-р Тали ЛАХАНИСКИЙ. Дата последнего обновления: февраль 2002 г.

внешняя ссылка