Гідроксид калію

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Гідроксид калію
Potassium hydroxide.jpg
Potassium-hydroxide-xtal-3D-vdW.png
Назва за IUPAC Калій гідроксид
Інші назви їдке калі, каустичний поташ
Ідентифікатори
Номер CAS 1310-58-3
PubChem 14797
Номер EINECS 215-181-3
ChEBI CHEBI:32035
RTECS TT2100000
SMILES
InChI
Властивості[1]
Молекулярна формула KOH
Молярна маса 56,1056 г/моль
Зовнішній вигляд біла тверда речовина, зріджується
Запах без запаху
Густина 2,044 г/см³
Тпл 406 °C
Ткип 1327 °C
Розчинність (вода) 97 г/100 мл (0 °C)
121 г/100 мл (25 °C)
178 г/100 мл (100 °C)
Розчинність розчинний у спиртах, гліцерині
нерозчинний в етерах, рідкому амоніаку
Кислотність (pKa) 13,5 (0,1 M)
Показник заломлення (nD) 1,409
Структура
Кристалічна структура ромбоедрична
Термохімія
Ст. ентальпія
утворення
ΔfHo298
-425 кДж/моль[2]
Ст. ентропія So298 79 Дж/(моль·K)[2]
Небезпеки
ЛД50 273 мг/кг (щури, орально)
MSDS ICSC 0357
Індекс ЄС 019-002-00-8
Класифікація ЄС Corrosive (C)
Harmful (Xn)
R-фрази R22, R35
S-фрази (S1/2), S26, S36/37/39, S45
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
3
1
Температура спалаху Не займистий
Пов'язані речовини
Інші аніони гідросульфід калію
амід калію
Інші катіони гідроксид літію
гідроксид натрію
гідроксид рубідію
гідроксид цезію
Пов'язані речовини оксид калію
Якщо не зазначено інше, дані приведені для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Гідрокси́д ка́лію, ка́лій гідрокси́д — неорганічна сполука ряду гідроксидів складу KOH. Білі, дуже гігроскопічні кристали, але гігроскопічність менша, ніж в гідроксиду натрію. Водні розчини КОН мають сильнолужну реакцію.

Гідроксид отримують електролізом розчинів KCl. Речовина застосовуються у виробництві скла, рідкого мила, для одержання різних сполук калію.

Фізичні властивості[ред.ред. код]

Гідроксид калію є білими, майже прозорими ромбічними кристалами, які легко поглинають вологу з повітря та утворюють ряд гідратів: KOH·4H2O, KOH·2H2O, KOH·H2O, KOH·0,5H2O.

KOH легко розчиняєтся у воді, спиртах (55 г у 100 г метанолу; приблизно 14 г у 100 г ізопропанолу), етерах.

Розчинність KOH у воді
Температура, °C 0 10 20 25 30 40 50 60 70 80 90 100
Розчинність, %[3] 48,7 50,8 53,2 54,7 56,1 57,9 58,6 59,5 60,6 61,8 63,1 64,6

Отримання[ред.ред. код]

Історично КОН отримували із розчинів поташу (карбонату калію), який добували із деревної золи, та гашеного вапна (гідроксиду кальцію). В результаті реакції метатези в осад випадає малорозчинний карбонат кальцію, залишаючи гідроксид калію в розчині:

\mathrm{Ca(OH)_2 + K_2CO_3 \longrightarrow CaCO_3 \downarrow + 2KOH}

Сучасним методом отримання гідроксиду є електроліз водного розчину хлориду калію (інколи також карбонату калію), який широко розповсюджений у мінералах сильвіні, карналіті. Аналогічно до способів отримання гідроксиду натрію, застосовуються ртутний, діафрагменний та мебранний методи електролізу, однак суттєво більше значення має ртутний метод — він дає змогу отримувати практично чисті розчини KOH концентрацією до 50%.

Повна дегідратація для отримання абсолютно безводного гідроксиду калію не проводиться через велику ресурсоємність цього процесу. Максимально безводним вважається гідроксид калію із вмістом води 5—10% — наявна вода зв'язана у моногідрат KOH·H2O, який розкладається лише при 550 °C.

Ртутний метод[ред.ред. код]

У ртутному методі застосовується особливо чистий розчин хлориду калію, бо навіть незначні домішки металів (хрому, вольфраму, молібдену, ванадію), аж до мільйонних часток, можуть спричинити появу побічних процесів на катоді.

У водному розчині хлорид калію дисоціює на йони і йони K+ мігрують до ртутного катоду (рідка ртуть у залізній трубці), де утворюють рідкі амальгами перемінного складу:

\mathrm{ KCl \rightleftarrows K^+ + Cl^-}
\mathrm{ K^+ + e^- + Hg_n \rightarrow KHg_n}

Амальгами виділяються з реакційної системи та переводяться в іншу, де відбувається розкладання їх водою з утворенням гідроксиду калію:

\mathrm{ 2KHg_n + 2H_2O \rightarrow 2KOH + H_2 \uparrow + 2Hg_n}

За цим методом утворюється розчин KOH концентрацією понад 50% та практично чистий від забруднюючих домішок (хлору, хлориду калію). Подальше концентрування розчину відбувається шляхом упарювання у вакуумі за високої температури. Утворена в результаті розкладання ртуть повертається в електрод.

На аноді (графітовому чи іншому) відбувається окиснення хлорід-іонів з утворенням вільного хлору:

\mathrm{ 2Cl^- -2e^- \rightarrow Cl_2}

Діафрагменний метод[ред.ред. код]

У діафрагменному методі простір між катодом та анодом розмежований перегородкою, яка не пропускає розчини і гази, однак не перешкоджає проходженню електричного струму та міграції іонів. Зазвичай, в якості таких перегородок використовується азбестова тканина, пористі цементи, порцеляна тощо.

В анодний простір подається розчин KCl: на аноді (графітовому або магнетитовому) відновлюються хлорид-іони, а катіони K+ (та, частково, аніони Cl) мігрують крізь діафрагму до катодного простору. Там катіони де сполучаються із гідроксид-іонами, утвореними відновленням води на залізному або мідному катоді:

\mathrm{ 2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 \uparrow + 2OH^-}
\mathrm{ K^+ + OH^- \rightleftarrows KOH }

З катодного простору в результаті виділяється суміш гідроксиду та хлориду натрію із вмістом KOH 8—10%. Шляхом випаровування вдається збільшити концентрацію гідроксиду до 50%, але вміст хлориду все одно залишається суттєвим — близько 1,0—1,5%. Подальше очищення є економічно недоцільним.

Мембранний метод[ред.ред. код]

Мембранний метод вважається найбільш досконалим з існуючих, але, в той же час, і найбільш енергоємним. За цим методом в реакторі встановлюється катіонообмінна мембрана, яка є проникною для іонів K+, що рухаються у катодний простір, і пригнічує міграцію гідроксид-іонів, які рухаються у зворотньому напрямку — таким чином у катодному просторі збільшується концентрація складових KOH. За цим методом утворюється розчин гідроксиду концентрацією 32%, а подальшим випарювання це значення вдається підвищити до 45—50%.

Хлорид калію при цьому теоретично не утворюється, але проникнення хлорид-іонів крізь мембрану усе ж має місце — у кінцевому розчині концентрація KCl складає близько 10—50 мільйонних часток.

Хімічні властивості[ред.ред. код]

Гідроксид калію активно поглинає з повітря вологу, утворюючи гідрати різного складу, які розкладаються при нагріванні:

\mathrm{ KOH \cdot 2H_2O \xrightarrow{30-40^oC, vacuum} KOH \cdot H_2O + H_2O }
\mathrm{ KOH \cdot H_2O \xrightarrow{550^oC} KOH + H_2O }

Взаємодіє з кислотами та кислотними оксидами, утворюючи відповідні солі калію:

\mathrm{KOH + HCl \longrightarrow KCl + H_2O}
\mathrm{2KOH + H_2SO_4 \longrightarrow K_2SO_4 + 2H_2O}
\mathrm{2KOH + CO_2 \longrightarrow K_2CO_3 + H_2O}
\mathrm{2KOH + SO_3 \longrightarrow K_2SO_4 + H_2O}

Також взаємодіє із амфотерними оксидами і гідроксидами:

\mathrm{ KOH + Al_2O_3 \xrightarrow{900-1100^oC} KAlO_2 + H_2O }
\mathrm{ KOH + Al(OH)_3 \xrightarrow{1000^oC} KAlO_2 + 2H_2O }
\mathrm{ KOH_{(conc.)} + Al(OH)_3 \rightarrow K[Al(OH)_4]}

При пропусканні крізь розчин гідроксиду галогенів, утворюється суміш солей: галогенід та, в залежності від температури розчину, гіпогалогеніт або галогенат:

\mathrm{ KOH + Cl_2 \rightarrow KClO + KCl + H_2O }
\mathrm{ 6KOH + 3Cl_2 \xrightarrow{t} \ KClO_3 + 5KCl + 3H_2O}

Окрім галогенів, KOH реагує також із фосфором, сіркою:

\mathrm{ 6KOH + 4S \rightarrow 2K_2S + K_2S_2O_3 + 3H_2O}
\mathrm{ 3KOH + 4P + 3H_2O \rightarrow PH_3 + 3KH_2PO_2 }

KOH окиснюється озоном до озоніду калію:

\mathrm{ 4KOH + 4O_3 \xrightarrow{20^oC} \ 4KO_3 + O_2 + 2H_2O}

При відновленні пероксидом водню із наступною дегідратацією утворюється пероксид калію:

\mathrm{ KOH + (2-4)H_2O_2 \xrightarrow{0^oC} \ K_2O_2 \cdot (2-4)H_2O}
\mathrm{ K_2O_2 \cdot (2-4)H_2O \xrightarrow{conc. H_2SO_4} K_2O_2 + (2-4)H_2O }

Гідроксид поглинає CO2 та SO2, а в етанолі утворює малорозчинні сполуки:

\mathrm{ 2KOH + CO_2 \rightarrow K_2CO_3 + H_2O}
\mathrm{ KOH + SO_2 \xrightarrow{C_2H_5OH} KHSO_3 \downarrow }

При нагріванні реагує також із деякимим металами:

\mathrm{ 2KOH + 2K \xrightarrow{400-450^oC} 2K_2O + H_2 }
\mathrm{ 2(KOH \cdot 2H_2O) + Al \xrightarrow{400-500^oC} 2KAlO_2 + 3H_2 \uparrow + 2H_2O }
\mathrm{ 2KOH + 2Mg \xrightarrow{t} 2K + 2MgO + H_2 }

Взаємодіє з солями, які відповідають слабким основам:

\mathrm{ 2KOH + FeI_2 \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow + 2KI}
\mathrm{ 3KOH + AlCl_3 \rightarrow Al(OH)_3 \downarrow + 3KCl}

Застосування[ред.ред. код]

  • Як електроліт в лужних акумуляторах (наприклад, нікель-кадмієвих елементах).
  • Для отримання рідкого мила — при взаємодії гідроксиду калію з пальмітиновою і стеариновою кислотами утворюються рідкі аддукти.
  • Для мерсеризації деревної целюлози в процесі отримання віскозних волокон і ниток.
  • Для обробки бавовняних тканин з метою підвищення гігроскопічності.
  • Як абсорбент «кислих» газів (сірководню, діоксиду сірки, вуглекислого газу тощо).
  • Як осушувальний агент для газів, що не взаємодіють з KOH, наприклад, аміаку, закису азоту N2O, фосфіну PH3.
  • Як осушувальний агент для рідин в синтетичній органічній хімії;
  • Для визначення концентрації кислот шляхом титрування.
  • Як агент проти вспінювання при виробництві паперу.
  • Входить до складу побутових засобів для очищення посуду з нержавіючої сталі.
  • Для анізотропного травлення кристалічного кремнію.[4]

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. Химическая энциклопедия: В 5 т./ Гл. ред. И. Л. Кнунянц. Т. 2: Даффа реакция — Меди сульфат. — М.: Сов. энцикл., 1990. — 671 с.: ил., табл. — Библиогр. в конце ст. — ISBN 5-85270-035-5. (рос.)
  2. а б Zumdahl, Steven S. (2009). Chemical Principles 6th Ed. Houghton Mifflin Company. с. A22. ISBN 0-618-94690-X. 
  3. Значення розчинності у відсотках розраховується як відношення маси розчиненої речовини до маси усього розчину
  4. Chemindistry.ru — Гидроксид калия (рос.)

Джерела[ред.ред. код]

  • Schmittinger P. Potassium compounds // Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. — 6th. — Weinheim : Wiley-VCH, 2005. — P. 59-60. — DOI:10.1002/14356007.a22_039. (англ.)
  • CRC Handbook of Chemistry and Physics / D. R. Lide. — 86th. — Boca Raton (FL) : CRC Press, 2005. — 2656 p. — ISBN 0-8493-0486-5. (англ.)
  • Глосарій термінів з хімії // Й. Опейда, О. Швайка. Інстит-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет — Донецьк: «Вебер», 2008. — 758 с. ISBN 978-966-335-206-0
  • Глінка М. Л. Загальна хімія. — К. : Вища школа, 1982. — 608 с.
  • Рипан Р., Чертяну И. Неорганическая химия: Химия металлов / В. И. Спицын. — М. : «Мир», 1971. — Т. 1. — 561 с. (рос.)
  • Деркач Ф. А. Хімія. — Львів : Львівський університет, 1968. — 312 с.
  • Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Химические свойства неорганических веществ / Р. А. Лидин. — 3-е. — М. : «Химия», 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0. (рос.)