Гидроксид калия — свойства, получение и применение

Содержание

Физические свойства
Химические свойства
Применение
Производство
Меры предосторожности при обращении с гидроксидом калия

Гидроксид калия — неорганическое соединение с химической формулой KOH. Бесцветные, очень гигроскопичные кристаллы, но гигроскопичность меньше, чем у гидроксида натрия. Водные растворы KOH имеют сильнощелочную реакцию. Получают электролизом растворов KCl, применяют в производстве жидких мыл, для получения различных соединений калия.

Гидроксид калия
Общие
Систематическое наименование	Гидроксид калия
Традиционные названия	Гидроксид калия, кали едкое, каустический поташ, едкий калий
Хим. формула	KOH
Рац. формула	KOH
Физические свойства
Состояние	твёрдое
Молярная масса	56,1056 г/моль
Плотность	2,044 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	405 °C
• кипения	1325 °C
Энтальпия
• образования	−425,8 кДж/моль
• плавления	7,5 кДж/моль
• кипения	128,9 кДж/моль
Давление пара	1 ± 1 мм рт.ст.
Химические свойства
Растворимость
• в воде	107 г / 100 мл (15 °C)
• в спирте	38,7 (28 °C)
Оптические свойства
Показатель преломления	1.409
Классификация
Рег. номер CAS	1310-58-3
PubChem	14797
Рег. номер EINECS	215-181-3
SMILES	[K+].[OH-]
InChI	1S/K.H2O/h;1H2/q+1;/p-1 KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M
Кодекс Алиментариус	E525
RTECS	TT2100000
ChEBI	32035
Номер ООН	1813
ChemSpider	14113
Безопасность
Предельная концентрация	0,5 мг/м³
ЛД₅₀	149,92 мг/кг
Токсичность	ирритант, высокотоксичен
Пиктограммы СГС
NFPA 704

Тривиальные названия: едкое кали, каустический поташ, а также гидрат окиси калия, гидроокись калия, калиевая щёлочь, калиевый щёлок.

Физические свойства

Имеет вид бесцветных кристаллов. Может находиться в двух различных модификациях: моноклинной, устойчивой до 247 °C и кубической, аналогичной таковой у хлорида натрия (a = 0,533 нм, z = 4, пространственная группа Fm3m). Температура плавления 405 °C, кипения 1325 °C, плотность 2,044 г/см³. Растворим в воде — 107 г / 100 мл (15 °C).

Химические свойства

Взаимодействие с кислотами с образованием соли и воды (реакция нейтрализации):

{mathsf {KOH+HCllongrightarrow KCl+H_{2}O}}

{mathsf {2KOH+H_{2}SO_{4}longrightarrow K_{2}SO_{4}+2H_{2}O}}

Взаимодействие с кислотными оксидами с образованием соли и воды:

{mathsf {2KOH+CO_{2}longrightarrow K_{2}CO_{3}+H_{2}O}}

{mathsf {2KOH+SO_{3}longrightarrow K_{2}SO_{4}+H_{2}O}}

Взаимодействие с некоторыми непереходными металлами в растворе с образованием комплексной соли и водорода:

{mathsf {2Al+2KOH+6H_{2}Olongrightarrow 2K[Al(OH)_{4}]+3H_{2}uparrow }}

Гидроксид калия получают электролизом растворов KCl, обычно с применением ртутных катодов, что даёт продукт высокой чистоты, не содержащий примеси хлоридов:

{mathsf {2KCl+2H_{2}Olongrightarrow 2KOH+H_{2}uparrow +Cl_{2}uparrow }}

Электролиз расплава протекает по следующему уравнению:

$O+O_{2}.}$

Именно так впервые были получены чистые натрий и калий учёным Дэви.

Применение

Гидроксид калия является практически универсальным химическим соединением. Ниже приведены примеры материалов и процессы, в которых он используется:

нейтрализация кислот,
щелочные элементы,
катализ
моющие средства,
буровые растворы,
красители,
удобрения,
производство пищевых продуктов,
газоочистка,
металлургическое производство,
переработка нефти,
различные органические и неорганические вещества,
производство бумаги,
пестициды,
фармацевтика,
регулирование pH,
карбонат калия и другие калийные соединения,
мыла,
синтетический каучук.

В пищевой промышленности обозначается как пищевая добавка E525. Используется как регулятор кислотности, в качестве осушителя и средства для снятия кожицы с овощей, корнеплодов и фруктов. Он также используется в качестве катализатора в некоторых реакциях.

Также используется для получения метана, поглощения кислотных газов и обнаружения некоторых катионов в растворах.

Популярное средство в производстве косметической продукции, вступая в реакцию с жирными маслами, расщепляется и омыливает при этом масла.

В качестве агента для растворения засоров канализационных труб, в виде сухих гранул или в составе гелей (наряду с гидроксидом натрия). Гидроксид калия дезагрегирует засор и способствует лёгкому продвижению его далее по трубе.

В циркониевом производстве используется для получения обесфторенного гидроксида циркония.

В сфере промышленной мойки продукты на основе гидроксида калия, нагретые до 50-60 °С, применяются для очистки изделий из нержавеющей стали от жира и других масляных веществ, а также остатков механической обработки.

Используется в качестве электролита в щелочных (алкалиновых) батарейках.

Также применяется в ресомации — альтернативном способе «захоронения» тел.

5 % раствор гидроксида калия используется в медицине для лечения бородавок.

В фотографии используется как компонент проявителей, тонеров, индикаторов тиосульфатов и для удаления эмульсии с фотографических материалов.

Производство

В промышленном масштабе гидроксид калия получают электролизом хлористого калия.

Возможны три варианта проведения электролиза:

электролиз с твердым асбестовым катодом (диафрагменный метод производства),
электролиз с полимерным катодом (мембранный метод производства),
электролиз с жидким ртутным катодом (ртутный метод производства).

В ряду электрохимических методов производства самым легким и удобным способом является электролиз с ртутным катодом, но этот метод наносит значительный вред окружающей среде в результате испарения и утечек металлической ртути. Мембранный метод производства самый эффективный, но и самый сложный.

В то время как диафрагменный и ртутный методы были известны соответственно с 1885 и 1892 гг., мембранный метод появился сравнительно недавно — в 1970 гг.

Основной тенденцией в мировом производстве гидроксида калия в последние 10 лет является переход производителей на мембранный метод электролиза. Ртутный электролиз является устаревшей, экономически невыгодной и негативно действующей на окружающую среду технологией. Мембранный электролиз полностью исключает использование ртути. Экологическая безопасность мембранного метода заключается в том, что сточные воды после очистки вновь подаются в технологический цикл, а не сбрасываются в канализацию.

При использовании данного метода решаются следующие задачи:

исключается стадия сжижения и испарения хлора,
водород используется для технологического пара, исключаются газовые выбросы хлора и его соединений.

Мировым лидером в области мембранных технологий является японская компания «Асахи Касэй».

В России производство гидроксида калия осуществляется мембранным (ООО «Сода-Хлорат») методом.

Особенностью технологического оформления производства гидроксида калия является тот факт, что на аналогичных установках электролиза можно выпускать как едкое кали, так и каустическую соду. Это позволяет производителям без существенных капиталовложений переходить на производство гидроксида калия взамен каустической соды, производство которой не столь рентабельно, а сбыт в последние годы усложняется. При этом в случае изменений на рынке возможен безболезненный перевод электролизёров на производство ранее выпускавшегося продукта.

Примером перевода части мощностей с производства гидроксида натрия на гидроксид калия может служить ОАО «Завод полимеров КЧХК», начавший промышленный выпуск едкого кали на пяти электролизерах в 2007 году.

Меры предосторожности при обращении с гидроксидом калия

Гидроксид калия — едкое, токсичное вещество, обладающее ярко выраженными щелочными свойствами. По степени воздействия на человеческий организм оно относится к веществам 2-го класса опасности. В чистом виде действует на кожу и слизистые оболочки прижигающим образом. Особенно опасным считается попадание (больших) частиц гидроксида калия в глаза. Поэтому все работы с этим веществом должны проводиться в резиновых перчатках и очках. Гидроксид калия разрушает бумагу, кожу и др. материалы органического происхождения.

Предельно допустимая концентрация аэрозоля гидроксида калия в воздухе рабочих помещений составляет 0,5 мг/м³ в соответствии с ГОСТ 12.1.007-76.

Гидроксид калия не горюч, пожаро- и взрывобезопасен.