Гидроксид калия, калий гидроксид — неорганическое соединение ряда гидроксидов состава KOH. Белые, очень гигроскопичные кристаллы, но гигроскопичность меньше, чем в гидроксида натрия. Водные растворы КОН имеют сильнощелочную реакцию.

Гидроксид получают электролизом растворов KCl. Вещество применяются в производстве стекла, жидкого мыла, для получения различных соединений калия.

Физические свойства

Гидроксид калия являются белыми, почти прозрачными ромбическими кристаллами, которые легко поглощают влагу из воздуха и образуют ряд гидратов: KOH · 4H 2 O, KOH · 2H 2 O, KOH · H 2 O, KOH · 0,5H 2 O.

KOH легко розчиняется в воде, спиртах (55 г в 100 г метанола; примерно 14 г в 100 г изопропанола), эфира.

Растворимость KOH в воде
Температура, ° C 0 10 20 25 30 40 50 60 70 80 90 100
Растворимость,% 48,7 50,8 53,2 54,7 56,1 57,9 58,6 59,5 60,6 61,8 63,1 64,6

Получение

Исторически КОН получали из растворов поташа (карбоната калия), который добывали из древесной золы, и гашеной извести (гидроксида кальция). В результате реакции метатезы в осадок выпадает мало растворим карбонат кальция, оставляя гидроксид калия в растворе:

Гидроксид калия

Современным методом получения гидроксида является электролиз водного раствора хлорида калия (иногда также карбоната калия), который широко распространен в минералах Сильвин, карналлите. Аналогично способов получения гидроксида натрия, применяются ртутный, диафрагменные и мебранная метода электролиза, однако существенно большее значение имеет ртутный метод — он позволяет получать практически чистые растворы KOH концентрацией до 50%.

Полная дегидратация для получения абсолютно безводного гидроксида калия не проводится из-за большого ресурсоемкость этого процесса. Максимально безводным считается гидроксид калия с содержанием воды 5-10% — имеется вода связана в моногидрат KOH · H 2 O, который разлагается только при 550 ° C.

Ртутный метод

В ртутном методе применяется особо чистый раствор хлорида калия, потому что даже незначительные примеси металлов (хрома, вольфрама, молибдена, ванадия), вплоть до миллионных долей, могут привести к появлению побочных процессов на катоде.

В водном растворе хлорид калия распадается на ионы и ионы K + мигрируют к ртутного катода (жидкая ртуть в железной трубке), где образуют жидкие амальгамы переменного состава:

Гидроксид калия
Гидроксид калия

Амальгамы выделяются из реакционной системы и переводятся в другую, где происходит разложение их водой с образованием гидроксида калия:

Гидроксид калия

По этому методу образуется раствор KOH концентрацией более 50% и практически свободен от загрязняющих примесей (хлора, хлорида калия). Дальнейшее концентрирование раствора происходит путем упаривания в вакууме при высокой температуре. Образована в результате разложения ртуть возвращается в электрод.

На аноде (графитовом или другом) происходит окисление хлорид-ионов с образованием свободного хлора

Гидроксид калия

Диафрагменные метод

В диафрагменного методе пространство между катодом и анодом разъединен перегородкой, которая не пропускает растворы и газы, однако не препятствует прохождению электрического тока и миграции ионов. Обычно, в качестве таких перегородок используется асбестовая ткань, пористые цементы, фарфор и т.

В анодный пространство подается раствор KCl: на аноде (графитовом или магнетитовых) восстанавливаются хлорид-ионы, а катионы K + (и, частично, анионы Cl -) мигрируют сквозь диафрагму к катодной пространства. Там катионы где сочетаются с гидроксид-ионами, образованными восстановлением воды на железном или медном катоде:

Гидроксид калия
Гидроксид калия

С катодной пространства в результате выделяется смесь гидроксида и хлорида натрия с содержанием KOH 8-10%. Путем испарения удается увеличить концентрацию гидроксида до 50%, но содержание хлорида все равно остается существенным — около 1,0-1,5%. Дальнейшая очистка является экономически нецелесообразным.

Мембранный метод

Мембранный метод считается наиболее совершенным из существующих, но, в то же время, и наиболее энергоемким. По этому методу в реакторе устанавливается катионообменная мембрана, которая является проницаемой для ионов K +, движущихся в катодный пространство, и подавляет миграцию гидроксид-ионов, движущихся в обратном направлении — таким образом в катодном пространстве увеличивается концентрация составляющих KOH. По этому методу образуется раствор гидроксида концентрацией 32%, а последующим выпаривания это значение удается повысить до 45-50%.

Хлорид калия при этом теоретически не образуется, но проникновение хлорид-ионов через мембрану все же имеет место — в конечном растворе концентрация KCl составляет около 10-50 миллионных долей.

Химические свойства

Гидроксид калия активно поглощает из воздуха влагу, образуя гидраты различного состава, которые разлагаются при нагревании:

Гидроксид калия
Гидроксид калия

Взаимодействует с кислотами и кислотными оксидами, образуя соответствующие соли калия:

Гидроксид калия
Гидроксид калия
Гидроксид калия
Гидроксид калия

Также взаимодействует с амфотерными оксидами и гидроксидами:

Гидроксид калия
Гидроксид калия
Гидроксид калия

При пропускании через раствор гидроксида галогенов, образуется смесь солей: галогенид и, в зависимости от температуры раствора, гипогалогенит или галогенат:

Гидроксид калия
Гидроксид калия

Кроме галогенов, KOH реагирует также с фосфором, серой:

Гидроксид калия
Гидроксид калия

KOH окисляется озоном до озониду калия:

Гидроксид калия

При восстановлении пероксидом водорода с последующей дегидратацией образуется пероксид калия:

Гидроксид калия
Гидроксид калия

Гидроксид поглощает CO 2 и SO 2, а в этаноле образует малорастворимые соединения:

Гидроксид калия
Гидроксид калия

При нагревании реагирует также с деякимим металлами:

Гидроксид калия
Гидроксид калия
Гидроксид калия

Взаимодействует с солями, которые соответствуют слабым основам:

Гидроксид калия
Гидроксид калия

Применение

  • В качестве электролита в щелочных аккумуляторах (например, никель-кадмиевых элементах).
  • Для получения жидкого мыла — при взаимодействии гидроксида калия с пальмитиновой и стеариновой кислотами образуются жидкие аддукты.
  • Для мерсеризации древесной целлюлозы в процессе получения вискозных волокон и нитей.
  • Для обработки хлопчатобумажных тканей с целью повышения гигроскопичности.
  • Как абсорбент «кислых» газов (сероводорода, диоксида серы, углекислого газа и т.п.).
  • Как осушительный агент для газов, которые не взаимодействуют с KOH, например, аммиака, закиси азота N 2 O, фосфина PH 3.
  • Как осушительный агент для жидкостей в синтетической органической химии;
  • Для определения концентрации кислот путем титрования.
  • Как агент против вспенивания при производстве бумаги.
  • Входит в состав бытовых средств для очистки посуды из нержавеющей стали.
  • Для анизотропного травления кристаллического кремния.

Изображения по теме

  • Гидроксид калия