Гидроксид калия
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Гидроксид калия | |
Другие имена
| |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ЧЭБИ | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.013.802 |
| Номер ЕС |
|
| номер Е | Е525 (регуляторы кислотности,...) |
ПабХим CID | |
| номер РТЭКС |
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
| Число | 1813 |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| КОН | |
| Молярная масса | 56.105 g·mol −1 |
| Появление | белое твердое вещество, расплывающееся |
| Запах | без запаха |
| Плотность | 2,044 г/см 3 (20 °С) [1] 2,12 г/см 3 (25 °С) [2] |
| Температура плавления | 410 [3] [4] ° С (770 ° F; 683 К) |
| Точка кипения | 1327 ° C (2421 ° F; 1600 К) |
| 85 г/100 мл (-23,2 °С) 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] [5] | |
| Растворимость | растворим в спирте , глицерине нерастворим в эфире , жидком аммиаке |
| Растворимость в метаноле | 55 г/100 г (28 °С) [2] |
| Растворимость в изопропаноле | ~14 г / 100 г (28 °С) |
| Кислотность ( pKa ) | 14.7 [6] |
| −22.0·10 −6 см 3 /моль | |
Показатель преломления ( n D ) | 1,409 (20 °С) |
| Термохимия | |
Теплоемкость ( С ) | 65,87 Дж/моль·К [2] |
Стандартный моляр энтропия ( S ⦵ 298 ) | 79,32 Дж/моль·К [2] [7] |
Стандартная энтальпия образование (Δ f H ⦵ 298 ) | -425,8 кДж/моль [2] [7] |
Свободная энергия Гиббса (Δ f G ⦵ ) | -380,2 кДж/моль [2] |
| Опасности | |
| СГС Маркировка : | |
  [8] | |
| Опасность | |
| Х290 , Х302 , Х314 [8] | |
| П280 , П305+П351+П338 , П310 [8] | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
| точка возгорания | негорючий |
| Летальная доза или концентрация (LD, LC): | |
ЛД 50 ( средняя доза ) | 273 мг/кг (перорально, крыса) [10] |
| NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |
МЕХ (Допускается) | никто [9] |
РЕЛ (рекомендуется) | С 2 мг/м 3 [9] |
IDLH (Непосредственная опасность) | без даты [9] |
| Паспорт безопасности (SDS) | КМГС 0357 |
| 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 стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Гидроксид калия — неорганическое соединение с формулой KOH , обычно называемое едким поташем .
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 реакционная способность по отношению к кислотам . По оценкам, в 2005 году было произведено от 700 000 до 800 000 тонн . КОН примечателен как предшественник большинства мягких и жидких мыл , а также многочисленных калийсодержащих химикатов. Это белое твердое вещество, которое является опасным для коррозии. [11]
Свойства и структура
[ редактировать ]КОН обладает высокой термической стабильностью . Из-за этой высокой стабильности и относительно низкой температуры плавления его часто отливают из расплава в виде таблеток или стержней, форм с малой площадью поверхности и удобными в обращении. Эти гранулы становятся липкими на воздухе, поскольку КОН гигроскопичен . Большинство коммерческих образцов имеют размер ок. Чистота 90%, остальное вода и карбонаты. [11] Его растворение в воде сильно экзотермично . Концентрированные водные растворы иногда называют калиевыми щелочами . Даже при высоких температурах твердый КОН не подвергается дегидратации. [12]
Структура
[ редактировать ]При более высоких температурах твердый КОН кристаллизуется в NaCl кристаллической структуре . ОХ − группа либо быстро, либо случайно разупорядочена, так что она фактически представляет собой сферический анион радиуса 1,53 Å (между кл. − и Ф − по размеру). При комнатной температуре, ОЙ − группы упорядочены и окружающая среда о К + центры искажены, при этом К + −ОН − расстояния от 2,69 до 3,15 Å в зависимости от ориентации ОН-группы. КОН образует ряд кристаллогидратов , а именно моногидрат. КОН · H 2 O , дигидрат КОН · 2 H 2 O и тетрагидрат КОН · 4 Н 2 О . [13]
Реакции
[ редактировать ]Растворимость и высушивающие свойства
[ редактировать ]Около 112 г КОН растворяется в 100 мл воды при комнатной температуре, в отличие от 100 г/100 мл NaOH. [14] Таким образом, в молярном отношении КОН немного более растворим, чем NaOH. с более низкой молекулярной массой, Спирты такие как метанол , этанол и пропанол, также являются отличными растворителями . Они участвуют в кислотно-щелочном равновесии. В случае метанола метоксид ( метилат) калия образует: [15]
- КОН + СН 3 ОН → СН 3 ОК + Н 2 О
Благодаря высокому сродству к воде КОН служит осушителем в лаборатории . Его часто используют для сушки основных растворителей, особенно аминов и пиридинов .
Как нуклеофил в органической химии
[ редактировать ]КОН, как и NaOH, служит источником ОЙ − , высоконуклеофильный анион , который разрушает полярные связи как в неорганических, так и в органических материалах. Водный раствор КОН омыляет сложные эфиры :
- KOH + RCOOR' → RCOOK + R'OH
Когда R представляет собой длинную цепь, продукт называется калиевым мылом . Эта реакция проявляется ощущением «жирности», которое дает КОН при прикосновении; жиры на коже быстро превращаются в мыло и глицерин .
Расплавленный КОН используется для вытеснения галогенидов и других уходящих групп . Реакция особенно полезна для ароматических реагентов с образованием соответствующих фенолов . [16]
Реакции с неорганическими соединениями
[ редактировать ]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 углекислым газом с образованием бикарбоната калия :
- КОН + СО 2 → KHCO 3
Производство
[ редактировать ]Исторически КОН получали путем добавления карбоната калия к крепкому раствору гидроксида кальция (гашеной извести). Реакция солевого обмена приводит к осаждению твердого карбоната кальция , оставляя гидроксид калия в растворе:
- Са(ОН) 2 + К 2 СО 3 → СаСО 3 + 2 КОН
Отфильтровав выпавший карбонат кальция и упарив раствор, получают гидроксид калия («кальцинированный или едкий поташ»). Этот метод получения гидроксида калия оставался доминирующим до конца 19 века, когда он был в значительной степени заменен нынешним методом электролиза растворов хлорида калия . [11] Метод аналогичен производству гидроксида натрия (см. Хлорно-щелочной процесс ):
- 2 KCl + 2 H 2 O → 2 KOH + Cl 2 + H 2
Газообразный водород образуется как побочный продукт на катоде ; анодное окисление иона хлорида одновременно происходит хлор , в результате чего в качестве побочного продукта образуется газообразный . Для этого процесса необходимо разделение анодного и катодного пространств в электролизере. [17]
Использование
[ редактировать ]КОН и NaOH могут использоваться взаимозаменяемо для ряда применений, хотя в промышленности предпочтение отдается NaOH из-за его более низкой стоимости.
Катализатор процесса гидротермальной газификации
[ редактировать ]В промышленности КОН является хорошим катализатором процесса гидротермальной газификации . В этом процессе он используется для улучшения выхода газа и количества водорода в процессе. Например, при производстве кокса (топлива) из угля часто образуется много коксовых сточных вод. Чтобы разложить его, сверхкритическая используется вода для преобразования его в синтез-газ, содержащий окись углерода , диоксид углерода , водород и метан . Используя адсорбцию с переменным давлением , мы могли бы разделять различные газы, а затем использовать технологию преобразования энергии в газ для преобразования их в топливо. [18] С другой стороны, процесс гидротермальной газификации может привести к разложению других отходов, таких как осадки сточных вод и отходы пищевых заводов.
Прекурсор других соединений калия
[ редактировать ]Многие калийные соли получают реакциями нейтрализации с участием КОН. Калиевые соли карбоната , цианида , перманганата , фосфата и различных силикатов получают обработкой оксидов или кислот КОН. [11] высокая растворимость фосфата калия желательна В удобрениях .
Производство мягкого мыла
[ редактировать ]Омыление мыла жиров , КОН используется для приготовления соответствующих «калиевых мыл », которые мягче, чем более распространенные полученные из 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 сжиженное натриевое мыло. [19]
В качестве электролита
[ редактировать ]
Водный гидроксид калия применяется в качестве электролита в щелочных батареях на основе никель - кадмия , никель - водорода и диоксида марганца - цинка . Гидроксид калия предпочтительнее гидроксида натрия , поскольку его растворы обладают большей проводимостью. [20] никель -металлогидридных аккумуляторах В Toyota Prius используется смесь гидроксида калия и гидроксида натрия. [21] В никель-железных батареях также используется электролит гидроксида калия.
Пищевая промышленность
[ редактировать ]В пищевых продуктах гидроксид калия действует как пищевой загуститель, агент регулирования pH и пищевой стабилизатор. FDA считает его в целом безопасным в качестве прямого пищевого ингредиента при использовании в соответствии с надлежащей производственной практикой . [22] он известен В системе счисления E как E525 .
Нишевые приложения
[ редактировать ]Как и гидроксид натрия, гидроксид калия находит множество специализированных применений, практически все из которых основаны на его свойствах как сильного химического основания с последующей способностью разрушать многие материалы. Например, в процессе, обычно называемом «химической кремацией» или « ресомацией », гидроксид калия ускоряет разложение мягких тканей, как животных, так и человека, оставляя после себя только кости и другие твердые ткани. [23] Энтомологи, желающие изучить тонкую структуру насекомых, анатомии могут использовать для этого процесса 10% водный раствор КОН. [24]
В химическом синтезе выбор между использованием КОН и использованием NaOH определяется растворимостью или сохраняемостью полученной 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 КОН. [17]
КОН также используется для изготовления полупроводниковых чипов (например, анизотропное влажное травление ).
Гидроксид калия часто является основным активным ингредиентом химических средств для удаления кутикулы, используемых при маникюре .
Поскольку агрессивные основания, такие как КОН, повреждают кутикулу стержня волоса , гидроксид калия используется для химического удаления волос со шкур животных. Шкуры замачивают на несколько часов в растворе КОН с водой, чтобы подготовить их к обезволосенной стадии процесса дубления . Этот же эффект также используется для ослабления человеческих волос при подготовке к бритью. Средства для бритья и некоторые кремы для бритья содержат гидроксид калия, который открывает кутикулу волоса и действует как гигроскопичный агент, притягивая и нагнетая воду в стержень волоса, вызывая дальнейшее повреждение волос. В этом ослабленном состоянии волосы легче подстригаются лезвием бритвы.
Гидроксид калия используется для идентификации некоторых видов грибов . На мякоть гриба наносят 3–5%-ный водный раствор КОН и наблюдают, меняется ли цвет мякоти. Некоторые виды жаберных грибов , подберезовиков , трутовиков и лишайников. [25] идентифицируются на основе этой реакции изменения цвета. [26]
Безопасность
[ редактировать ]Гидроксид калия и его растворы являются сильными раздражителями кожи и других тканей. [27]
См. также
[ редактировать ]- Поташ
- Содово-известковый
- Мыло с морской водой – матросское мыло.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Лиде, Д.Р., изд. (2005). Справочник CRC по химии и физике (86-е изд.). Бока-Ратон (Флорида): CRC Press. п. 4-80. ISBN 0-8493-0486-5 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж «гидроксид калия» . chemister.ru . Архивировано из оригинала 18 мая 2014 года . Проверено 8 мая 2018 г.
- ^ Отто, HW; Сьюард, Р.П. (1964). «Фазовые равновесия в системе гидроксид калия-гидроксид натрия» . Дж. Хим. англ. Данные . 9 : 507. дои : 10.1021/je60023a009 .
- ^ Сьюард, Р.П.; Мартин, К.Е. (1949). «Температура плавления гидроксида калия» . Дж. Ам. хим. Соц . 71 : 3564. дои : 10.1021/ja01178a530 .
- ^ Зейделл, Атертон; Линке, Уильям Ф. (1952). Растворимость неорганических и органических соединений . Ван Ностранд . Проверено 29 мая 2014 г.
- ^ Попов, К.; и др. (2002). " 7 Что, 23 что, 39 К и 133 Сравнительное равновесное исследование катион-гидроксидных комплексов щелочных металлов в водных растворах методом ЯМР Cs. Первое числовое значение образования CsOH» . Inorganic Chemistry Communications . 3 (5): 223–225. doi : 10.1016/S1387-7003(02)00335-0 . ISSN 1387-7003 . Проверено 20 октября 2018 г.
- ^ Перейти обратно: а б Зумдал, Стивен С. (2009). Химические принципы 6-е изд . Компания Хоутон Миффлин. п. А22. ISBN 978-0-618-94690-7 .
- ^ Перейти обратно: а б с Sigma-Aldrich Co. , Гидроксид калия . Проверено 18 мая 2014 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0523» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ Чемберс, Майкл. «ChemIDplus - 1310-58-3 - KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M - Гидроксид калия [JAN:NF] - Поиск подобных структур, синонимы, формулы, ссылки на ресурсы и другая химическая информация» . chem.sis.nlm.nih.gov . Архивировано из оригинала 12 августа 2014 года . Проверено 8 мая 2018 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д Шульц, Хайнц; Бауэр, Гюнтер; Шахль, 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 .
- ^ Холлеман, А.Ф.; Виберг, Э. (2001). Неорганическая химия . Сан-Диего: Академическая пресса. ISBN 978-0-12-352651-9 .
- ^ Уэллс, А. Ф. (1984). Структурная неорганическая химия . Оксфорд: Кларендон Пресс. ISBN 978-0-19-855370-0 .
- ^ Зейделл, Атертон; Линке, Уильям Ф. (1952). Растворимость неорганических и органических соединений . Ван Ностранд . Проверено 29 мая 2014 г.
- ^ 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 .
- ^ В. В. Хартман (1923). « п -Крезол» . Органические синтезы . 3 : 37. дои : 10.15227/orgsyn.003.0037 ; Сборник томов , т. 1, с. 175 .
- ^ Перейти обратно: а б Химический лексикон Рёмппа, 9-е изд. (на немецком языке)
- ^ Чен, Фу; Ли, Сяосяо; Цюй, Цзюньфэн; Ма, Цзин; Чжу, Цяньлинь; Чжан, Шаолян (13 января 2020 г.). «Газификация сточных вод коксования в сверхкритической воде с добавлением щелочного катализатора» . Международный журнал водородной энергетики . 45 (3): 1608–1614. doi : 10.1016/j.ijhydene.2019.11.033 . ISSN 0360-3199 . S2CID 213336330 .
- ^ К. Шуман; К. Зикманн (2005). «Мыло». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a24_247 . ISBN 978-3527306732 .
- ^ Д. Берндт; Д. Шпарбье (2005). «Батарейки». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a03_343 . ISBN 978-3527306732 .
- ^ «Руководство по действиям в экстренных ситуациях для модели Toyota Prius Hybrid 2010» (PDF) . Тойота Мотор Корпорейшн. 2009. Архивировано из оригинала (PDF) 20 марта 2012 г.
- ^ «Краткая информация о соединениях для CID 14797 — гидроксид калия» . ПабХим.
- ^ Грин, Маргарет (январь 1952 г.). «БЫСТРЫЙ МЕТОД ОЧИСТКИ И ОКРАШИВАНИЯ ОБРАЗЦОВ ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ КОСТЕЙ». Научный журнал Огайо . 52 (1): 31–33. hdl : 1811/3896 .
- ^ Томас Эйснер (2003). Из любви к насекомым . Издательство Гарвардского университета. п. 71.
- ^ Эликс, JA ; Стокер-Вёргёттер, Эльфи (2008). «Глава 7: Биохимия и вторичные метаболиты». В Нэше III, Томас Х. (ред.). Биология лишайников (2-е изд.). Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета . стр. 118–119. ISBN 978-0-521-69216-8 .
- ^ Тестирование химических реакций. Архивировано 15 октября 2009 г. в Wayback Machine на MushroomExpert.com.
- ^ Гидроксид калия, Отчет о первоначальной оценке СВДС для SIAM 13. Берн, Швейцария, 6-9 ноября 2001 г. Архивировано 3 января 2018 г. в Wayback Machine доктором Тали ЛАХАНИСКИ. Дата последнего обновления: февраль 2002 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Статья Newscientist dn10104
- Паспорт безопасности от JTBaker
- CDC - Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|