Гидроксид калия - это неорганическое соединение с формулой K OH , обычно называемое едким калием .
Имена | |
---|---|
Название ИЮПАК Гидроксид калия | |
Другие названия Едкое кали, Щелок , Поташ щелочь, Potassia, калия гидрат, КОН | |
Идентификаторы | |
3D модель ( JSmol ) | |
ЧЭБИ | |
ChemSpider | |
ECHA InfoCard | 100.013.802 |
Номер ЕС |
|
Номер E | E525 (регуляторы кислотности, ...) |
PubChem CID | |
Номер RTECS |
|
UNII | |
Номер ООН | 1813 г. |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| |
| |
Характеристики | |
КОН | |
Молярная масса | 56,11 г моль -1 |
Появление | белое твердое вещество, растворяющееся в воздухе |
Запах | без запаха |
Плотность | 2,044 г / см 3 (20 ° C) [1] 2,12 г / см 3 (25 ° C) [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 ° C) 121 г / 100 мл (25 ° C) 138,3 г / 100 мл (50 ° C) 162,9 г / 100 мл (100 ° C) ) [1] [4] | |
Растворимость | растворим в спирте , глицерин нерастворим в эфире , нашатырный спирт |
Растворимость в метаноле | 55 г / 100 г (28 ° C) [2] |
Растворимость в изопропаноле | ~ 14 г / 100 г (28 ° C) |
Основность (p K b ) | -0,7 [5] (КОН (водн.) = К + + ОН - ) |
Магнитная восприимчивость (χ) | −22,0 · 10 −6 см 3 / моль |
Показатель преломления ( n D ) | 1,409 (20 ° С) |
Состав | |
Кристальная структура | ромбоэдрический |
Термохимия | |
Теплоемкость ( C ) | 65,87 Дж / моль · К [2] |
Стандартная мольная энтропия ( S | 79,32 Дж / моль · К [2] [6] |
Std энтальпия формации (Δ F H ⦵ 298 ) | -425,8 кДж / моль [2] [6] |
Свободная энергия Гиббса (Δ f G ˚) | -380,2 кДж / моль [2] |
Опасности | |
Паспорт безопасности | ICSC 0357 |
Пиктограммы GHS | [7] |
Сигнальное слово GHS | Опасность |
Положения об опасности GHS | H302 , H314 [7] |
Меры предосторожности GHS | P280 , P305 + 351 + 338 , P310 [7] |
NFPA 704 (огненный алмаз) | 3 0 0 ALK |
точка возгорания | Не воспламеняется |
Смертельная доза или концентрация (LD, LC): | |
LD 50 ( средняя доза ) | 273 мг / кг (перорально, крысы) [9] |
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |
PEL (Допустимо) | нет [8] |
REL (рекомендуется) | C 2 мг / м 3 [8] |
IDLH (Непосредственная опасность) | ND [8] |
Родственные соединения | |
Другие анионы | Гидросульфид калия Амид калия |
Другие катионы | Гидроксид лития Гидроксид натрия Гидроксид рубидия Гидроксид цезия |
Родственные соединения | Оксид калия |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
проверить ( что есть ?) | |
Ссылки на инфобоксы | |
Наряду с гидроксидом натрия (NaOH) КОН является прототипом сильного основания . Он имеет множество промышленных и нишевых применений, в большинстве из которых используется его едкая природа и его реакционная способность по отношению к кислотам . По оценкам, в 2005 году было произведено от 700 000 до 800 000 тонн . KOH является предшественником большинства мягких и жидких мыл , а также многих калийсодержащих химикатов. Это белое твердое вещество, вызывающее опасную коррозию. [10]
Свойства и структура
КОН обладает высокой термической стабильностью . Из-за его высокой стабильности и относительно низкой температуры плавления его часто отливают из расплава в виде гранул или стержней, форм с малой площадью поверхности и удобными в обращении свойствами. Эти гранулы становятся липкими на воздухе, потому что КОН гигроскопичен . Большинство коммерческих образцов имеют ок. Чистота 90%, остальное - вода и карбонаты. [10] Его растворение в воде является сильно экзотермическим . Концентрированные водные растворы иногда называют калиевыми щелочами . Даже при высоких температурах твердый КОН нелегко дегидратируется. [11]
Состав
При более высоких температурах твердый КОН кристаллизуется в кристаллической структуре NaCl . Группа ОН либо быстро, либо беспорядочно разупорядочена, так что группа ОН - эффективно представляет собой сферический анион радиусом 1,53 Å (между Cl -
и F-
по размеру). При комнатной температуре ОН - группы упорядочены, и среда около K +
центров искажен, причем K+
-ОЙ-
расстояния составляют от 2,69 до 3,15 Å, в зависимости от ориентации группы ОН. КОН образует ряд кристаллических гидратов , а именно моногидрат КОН • Н 2 О , дигидрат КОН • 2 Н 2 О и тетрагидрате КОН • 4 Н 2 О . [12]
Реакции
Растворимость и обезвоживающие свойства
Около 121 г КОН растворяется в 100 мл воды при комнатной температуре, что контрастирует со 100 г / 100 мл для NaOH. Таким образом, на молярной основе NaOH немного более растворим, чем KOH. Спирты с более низкой молекулярной массой, такие как метанол , этанол и пропанолы , также являются отличными растворителями . Они участвуют в кислотно-щелочном равновесии. В случае метанола метоксид (метилат) калия образует: [13]
- КОН + СН 3 ОН CH 3 OK + H2О
Из-за своего высокого сродства к воде КОН служит в лаборатории осушителем . Его часто используют для сушки основных растворителей, особенно аминов и пиридинов .
Как нуклеофил в органической химии
КОН, как и NaOH, служит источником ОН - , высоконуклеофильного аниона, который разрушает 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 цепь, продукт называется калиевым мылом . Эта реакция проявляется в ощущении «жирности», которое дает КОН при прикосновении - жиры на коже быстро превращаются в мыло и глицерин .
Расплавленный КОН используется для замещения галогенидов и других уходящих групп . Реакция особенно полезна для ароматических реагентов с образованием соответствующих фенолов . [14]
Реакции с неорганическими соединениями
В дополнение к своей реакционной способности по отношению к кислотам КОН атакует оксиды . Таким образом, SiO 2 подвергается воздействию КОН с образованием растворимых силикатов калия. КОН реагирует с диоксидом углерода с образованием бикарбоната калия :
- КОН + СО 2 → КНСО 3
Производство
Исторически KOH получали добавлением карбоната калия к крепкому раствору гидроксида кальция ( гашеная известь ). Реакция метатезиса солей приводит к осаждению твердого карбоната кальция , оставляя гидроксид калия в растворе:
- Са (ОН) 2 + К 2 СО 3 → СаСО 3 + 2 КОН
Фильтрация осажденного карбоната кальция и кипячение раствора дает 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 растворов хлорида калия . [10] Метод аналогичен производству гидроксида натрия (см. Хлорно-щелочной процесс ):
- 2 KCl + 2 H 2 O → 2 КОН + Cl 2 + H 2
Газообразный водород образуется как побочный продукт на катоде ; одновременно происходит анодное окисление иона хлорида с образованием газообразного хлора в качестве побочного продукта. Для этого процесса необходимо разделение анодного и катодного пространств в электролизере. [15]
Использует
KOH и NaOH могут использоваться как взаимозаменяемые 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 карбоната , цианида , перманганата , фосфата и различных силикатов получают обработкой либо оксидов, либо кислот КОН. [10] В удобрениях желательна высокая растворимость фосфата калия .
Производство мягкого мыла
Омыления из жиров с KOH используется для получения соответствующих «калиевых мыл », которые являются более мягкими , чем гидроксид происхождения мыла чаще натрия. Из-за своей мягкости и большей растворимости калиевые мыла требуют меньше воды для разжижения и, таким образом, могут содержать больше чистящего средства, чем жидкие натриевые мыла. [16]
Как электролит
Водный раствор гидроксида калия, используют в качестве электролита в щелочных батарей на основе никеля - кадмий , никель - водород и диоксид марганца - цинк . Гидроксид калия предпочтительнее гидроксида натрия, потому что его растворы более проводящие. [17] В - гидридных батарей никель-металл в Toyota Prius используют смесь гидроксида калия и гидроксида натрия. [18] Никель-железные батареи также используют электролит гидроксида калия.
Пищевая промышленность
В пищевых продуктах гидроксид калия действует как пищевой загуститель, регулятор pH и пищевой стабилизатор. FDA считает , что в целом безопасна , как прямой пищевой ингредиент при использовании в соответствии с надлежащей производственной практики . [19] Он известен в системе счисления E 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 и, как следствие, способности разрушать многие материалы. Например, в процессе, обычно называемом «химическая кремация» или « ресомация », гидроксид калия ускоряет разложение мягких тканей, как животных, так и человека, оставляя после себя только кости и другие твердые ткани. [20] Энтомологи, желающие изучить тонкую структуру анатомии насекомых, могут использовать 10% водный раствор КОН, чтобы применить этот процесс. [21]
В химическом синтезе выбор между использованием КОН и использованием NaOH определяется растворимостью или сохраняемостью получаемой соли .
Коррозионные свойства гидроксида калия делают его полезным ингредиентом в средствах и препаратах, которые очищают и дезинфицируют поверхности и материалы, которые сами могут противостоять коррозии под действием КОН. [15]
KOH также используется для изготовления полупроводниковых кристаллов (например, для анизотропного влажного травления ).
Гидроксид калия часто является основным активным ингредиентом химических средств для удаления кутикулы, используемых при маникюре .
Поскольку агрессивные основы , такие как KOH повредить кутикулу от волос вала, гидроксид калия используется для химически содействовать удалению волос из шкур животных. Шкуры замачивают на несколько часов в растворе КОН и воды, чтобы подготовить их к этапу обезволашивания в процессе дубления . 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 грибов . На мякоть гриба наносят 3–5% водный раствор КОН, и исследователь отмечает, изменился ли цвет мякоти. Определенные виды жаберных грибов , подбеленов , полипов и лишайников [22] можно идентифицировать на основе этой реакции изменения цвета. [23]
Безопасность
Гидроксид калия и его растворы сильно раздражают кожу и другие ткани. [24]
Смотрите также
- Поташ
- Газировка со вкусом лайма
- Морское мыло - матросское мыло
Рекомендации
- ^ a b Lide, DR, ed. (2005). CRC Справочник по химии и физике (86-е изд.). Бока-Ратон (Флорида): CRC Press. п. 4-80. ISBN 0-8493-0486-5.
- ^ а б в г д е «гидроксид калия» . chemister.ru . Архивировано 18 мая 2014 года . Проверено 8 мая 2018 .
- ^ «A18854 Гидроксид калия» . Альфа Эзар . Thermo Fisher Scientific. Архивировано 19 октября 2015 года . Проверено 26 октября 2015 года .
- ^ Зейделл, Атертон; Линке, Уильям Ф. (1952). Растворимость неорганических и органических соединений . Ван Ностранд . Проверено 29 мая 2014 .
- ^ Попов, К .; и другие. (2002). « 7 Li, 23 Na, 39 K и 133 Cs ЯМР сравнительное исследование равновесия гидроксидных комплексов катионов щелочных металлов в водных растворах. Первое численное значение для образования CsOH» . Сообщения неорганической химии . 3 (5): 223–225. DOI : 10.1016 / S1387-7003 (02) 00335-0 . ISSN 1387-7003 . Проверено 20 октября 2018 года .
- ^ а б Зумдал, Стивен С. (2009). Химические принципы 6-е изд . Компания Houghton Mifflin. п. A22. ISBN 978-0-618-94690-7.
- ^ a b c Sigma-Aldrich Co. , Гидроксид калия . Проверено 18 мая 2014.
- ^ а б в Карманный справочник NIOSH по химической опасности. «# 0523» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ 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 . Архивировано 12 августа 2014 года . Проверено 8 мая 2018 .
- ^ а б в г Шульц, Хайнц; Бауэр, Гюнтер; Шахл, Эрих; Хагедорн, Фриц; Шмиттингер, Питер (2005). «Соединения калия». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм, Германия: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a22_039 . ISBN 978-3-527-30673-2.
- ^ Холлеман, А. Ф; Виберг, Э. (2001). Неорганическая химия . Сан-Диего: Academic Press. ISBN 978-0-12-352651-9.
- ^ Уэллс, AF (1984). Структурная неорганическая химия . Оксфорд: Clarendon Press. ISBN 978-0-19-855370-0.
- ^ 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. DOI : 10.1007 / s10953-010-9505-1 . S2CID 97177429 .
- ^ У. В. Хартман (1923). « п- Крезол» . Органический синтез . 3 : 37. DOI : 10,15227 / orgsyn.003.0037 .; Сборник , 1 , стр. 175
- ^ a b Römpp Chemie-Lexikon, 9-е изд. (на немецком)
- ^ К. Шуман; К. Зикманн (2005). «Мыло». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a24_247 . ISBN 978-3527306732.
- ^ Д. Берндт; Д. Спарбье (2005). «Батарейки». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a03_343 . ISBN 978-3527306732.
- ^ «Руководство по реагированию на чрезвычайные ситуации модели Toyota Prius Hybrid 2010» (PDF) . Toyota Motor Corporation. 2009. Архивировано из оригинального (PDF) 20 марта 2012 года.
- ^ «Резюме соединения для CID 14797 - гидроксид калия» . PubChem.
- ^ Грин, Маргарет (январь 1952). «БЫСТРЫЙ МЕТОД ОЧИСТКИ И ОКРАШИВАНИЯ ОБРАЗЦОВ ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ КОСТИ». Научный журнал Огайо . 52 (1): 31–33. hdl : 1811/3896 .
- ^ Томас Эйснер (2003). Из любви к насекомым . Издательство Гарвардского университета. п. 71.
- ^ Elix, JA ; 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.
- ^ Тестирование химических реакций. Архивировано 15 октября 2009 г. на Wayback Machine на сайте MushroomExpert.com.
- ^ Гидроксид калия, МОРС Предварительный отчет по оценке для SIAM 13. Берн, Швейцария, 6-9 ноября 2001 года архивации 3 января 2018 в Вайбак машины доктором Thaly LAKHANISKY. Дата последнего обновления: февраль 2002 г.
Внешние ссылки
- Статья корреспондента dn10104
- Паспорт безопасности материалов от JTBaker
- CDC - Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям