Едкий калий формула химическая. Калия гидроксид
![Едкий калий формула химическая. Калия гидроксид](https://i2.wp.com/syl.ru/misc/i/ai/145540/435687.jpg)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Гидроксид калия (едкое кали) представляет собой твердое вещество белого цвета (рис. 1). Весьма гигроскопичный, плавится и кипит без разложения.
Хорошо растворяется в воде с сильным экзо-эффектом, создает сильнощелочную среду.
Рис. 1. Гидроксид калия. Внешний вид.
Основные характеристики гидроксида калия приведены в таблице ниже:
Получение гидроксида калия
Основным способом получения гидроксида калия является электролиз водного раствора хлорида калия. В ходе электролиза на катоде разряжаются ионы водорода и одновременно вблизи катода накапливаются ионы калия и гидроксид-ионы, т.е. получается гидроксид калия; на аноде выделяется хлор.
2KCl + 2H 2 O = H 2 + Cl 2 + 2KOH.
Химические свойства гидроксида калия
Гидроксид калия реагирует с кислотами с образованием солей и воды (реакция нейтрализации):
KOH + HCl = KCl + H 2 O;
2 KOH + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + H 2 O.
Раствор гидроксида калия изменяет цвет индикаторов, так, например, при добавлении лакмуса, фенолфталеина или метилового оранжевого в раствор этой щелочи их окраска станет синей, малиновой и желтой соответственно.
Гидроксид калия реагирует с растворами солей (если в их состав входит металл, способный образовать нерастворимое основание) и кислотными оксидами:
Fe 2 (SO 4) 3 + 6KOH = 2Fe(OH) 3 ↓ + 3K 2 SO 4 ;
2KOH + CO 2 = K 2 CO 3 + H 2 O.
Применение гидроксида калия
Гидроксид калия нашел широкое применение в различных отраслях народного хозяйства. Так, его используют в красильном деле, производстве бытовой химии, удобрений, бумаги, пестицидов, в фармации и пищевой промышленности, органическом и неорганическом синтезе и т.д.
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
Задание | Вычислите массу гидроксида калия, который может прореагировать с концентрированным раствором соляной кислоты объемом 300 мл (массовая доля HCl 34%, плотность 1,168 кг/л). |
Решение | Запишем уравнение реакции:
KOH + HCl = KCl + H 2 O. Найдем массу раствора соляной кислоты, а также массу растворенного вещества HCl в нем: m solution =V solution × ρ; m solution =0,3 × 1,168 = 0,3504 кг = 350,4г. ω = m solute / m solution × 100%; m solute = ω / 100% ×m solution ; m solute (HCl) = ω (HCl) / 100% ×m solution ; m solute (HCl) = 34 / 100% × 350,4= 11,91 г. Рассчитаем количество моль соляной кислоты (молярная масса равна 36,5 г/моль): n(HCl) = m (HCl) / M (HCl); n (HCl) = 11,91 / 36,5 = 0,34 моль. Согласно уравнению реакции n (HCl) :n (KOH) = 1: 1. Значит, n(KOH) = n(HCl) = 0,34моль. Тогда масса гидроксида калия, вступившего в реакцию будет равна (молярная масса - 56 г/моль): m (KOH) = n (KOH)× M (KOH); m (KOH) = 0,34× 56 = 19,04г. |
Ответ | Масса гидроксида калия равна 19,04 г. |
Всего в природе существует три класса неорганических соединений: соли, оксиды и гидроксиды. Также в отдельный класс выделяют такие вещества, как СІ2, І2 и подобные им, состоящие только из одного химического элемента.
Классификация гидроксидов
Это один из трех существующих классов неорганических соединений. Они делятся на кислоты, основания и амфотерные вещества. Первые состоят из катиона Н+ и аниона в виде кислотного остатка, к примеру, СІ-. Структура вторых включает в себя катион какого-либо металла, например, Са+, а также анион в виде гидроксильной группы ОН-. Последние характеризуются тем, что одновременно обладают химическими свойствами, присущими кислотам и основаниям. К таким гидроксидам можно отнести соединения алюминия и железа. Основания, как и другие неорганические вещества, можно разделить на группы в зависимости от их химической активности. Самыми сильными в этом плане считаются гидроксид калия и натрия, которые еще называют щелочами. Они быстро вступают в реакцию с различными веществами.
Физические свойства
Данное вещество в нормальных условиях (при комнатной температуре и невысоком давлении) пребывает в твердом агрегатном состоянии. Оно выглядит как небольшого размера кристаллы, которые не имеют цвета и запаха, хорошо растворимы в воде. Эти кристаллы обладают чрезвычайно высокой гигроскопичностью. Пребывая долго на открытом воздухе, они расплываются и превращаются в раствор, поглощая из атмосферы влагу. Такое же явление наблюдается и с гидроксидом натрия, гигроскопичность которого еще выше.
Другие названия гидроксида калия
В просторечье данное вещество именуется едким калием, а также каустическим поташем и калиевым щёлоком.
Химические свойства
Рассматриваемое вещество обладает всеми особенностями, которые характерны для оснований. Его щелочные свойства очень ярко выражены, как и у гидроксида натрия. При горении гидроксид калия выделяется оксид данного металла и вода. К2О имеет светло-желтую окраску.
Взаимодействие с солями
Соли — вещества, состоящие из катиона какого-либо металла и аниона, представленного кислотным остатком. Образуются они в основном при взаимодействии активных металов с кислотами. Происходит реакция замещения, при которой кроме соли образуется водород, выделяющийся в виде газа. При реакции с веществами данного класса образуется уже другая соль с содержанием калия, а также гидроксид какого-либо металла. Например, при взаимодействии данного вещества с хлоридом меди образуется гидроксид меди и хлорид калия, выпадающий в осадок. Для того чтобы провести такого рода реакцию, необходимо взять щелочь и хлорид меди в таких пропорциях, чтобы на две молекулы первого вещества приходилась одна второго, то есть соотношение полученных веществ будет таким: на одну молекулу гидроксида купрума две хлорида калия. Такого рода взаимодействия называются реакциями обмена. Чтобы они могли осуществляться, нужно соблюсти следующие условия: один из продуктов взаимодействия должен либо выпадать в осадок, либо испаряться в виде газа, либо становиться водой. Металл, входящий в состав соли, должен быть менее химически активным, нежели калий (все, кроме лития).
Реакции с кислотами
Все основания, в том числе и гидроксид калия, способны взаимодействовать с кислотами. Самая распространенная и часто используемая реакция — та, в которой участвует рассматриваемое вещество и серная кислота. Гидроксид калия в таком случае нужен в таком количестве, чтобы на одну молекулу кислоты приходилось две — данного соединения. При подобного рода реакции образуются такие вещества, как сульфат калия и вода в молярном соотношении один к двум. Подобный химический процесс активно используется в промышленности, так как полученный продукт широко применяется повсеместно.
Что будет, если добавить его к оксиду?
В таком случае также произойдет, по сути, реакция обмена. К примеру, если смешать гидроксид калия и диоксид железа в молярном соотношении два к одному, можно получить гидроксид (ІІ) ферума, выпадающий в темно-зеленый осадок, а также оксид калия в таких пропорциях, что на одну молекулу первого вещества будет приходиться одна второго.
Основные способы получения гидроксида калия
В промышленности чаще всего его добывают путем электролиза раствора калий хлорида. Получение гидроксид калия — это процесс, при котором кроме добываемого вещества образуются Н 2 и СІ 2 .
Использование в промышленности
В основном данное вещество используется в сфере изготовления мыла и других чистящих средств. В этом процессе используется реакция рассматриваемого соединения с каким-либо жиром. Для такой же цели можно использовать и гидроксид натрия. Также рассматриваемое в этой статье вещество широко применяется в химической промышленности для получения разнообразных соединений калия, в первую очередь — его сульфата.
Реакция, при которой он образуется, была рассмотрена нами выше. В этой же сфере его используют как соединение, поглощающее газы, такие как сероводород, диоксид серы, углекислый газ. Также он выступает в роли осушителя благодаря своим высоким гигроскопическим свойствам. Его можно использовать для определения уровня концентрации кислот в растворе. Кроме того, гидроксид применяется и в пищевой промышленности. Здесь его используют в качестве пищевой добавки Е525. Он выступает регулятором кислотности. Встретить его можно в составе какао, шоколада и других аналогичных продуктов. Применяют гидроксид калия при обработке целлюлозы, для получения вискозы, используют в щелочных аккумуляторах, добавляют в состав средств для мытья посуды или очистки разных поверхностей, для обработки хлопковой ткани и придания ей большей гигроскопичности.
Соединения калия, получаемые из его гидроксида, и их применение
Чаще всего рассматриваемое вещество используется для того, чтобы добыть сульфат калия, который применяется в качестве удобрения. Им подкармливают растения во время вегетационного периода. Также он применяется как эмульгатор в пищевой промышленности — он дает возможность получить однородную массу, состоящую из компонентов, которые не смешиваются при обычных условиях. Для его обозначения используют маркировку Е515. Также он может, как и гидроксид калия, выступать в качестве регулятора кислотности. Сульфат часто используют как заменитель соли. Кроме того, данное вещество находит свое применение в фармакологии при производстве биологически активных добавок, а также при изготовлении красителей. Кроме этого, его используют и в стекольной промышленности.
Гидроксид калия и человеческий организм
В виде концентрированного раствора данное химическое соединение является опасным для живых организмов. Попадание его на кожу или слизистые оболочки может привести к серьезным поражениям. Концентрированный раствор гидроксида калия причиняет более сильные ожоги, чем кислоты. Также он способен растворять многие органические соединения. Данное вещество относят ко второму классу опасности, то есть при работе с ним необходимо соблюдать особые правила. Избыточное количество гидроксид калия в организме приводит к возникновению новых кожных заболеваний или обострению хронических.
Краткая характеристика гидроксида калия:
Гидроксид калия – неорганическое вещество белого цвета.
Химическая формула гидроксида калия KOН.
Обладает высокой гигроскопичностью, но меньшей чем у гидроксида натрия . Активно поглощает пары воды из воздуха .
Хорошо растворяется в воде, при этом выделяя большое количество тепловой энергии.
Гидроксид калия – едкое, токсическое и коррозионно-активное вещество. Оно относится к веществам второго класса опасности. Поэтому при работе с ним требуется соблюдать осторожность. При попадании на кожу, слизистые оболочки и в глаза образуются серьёзные химические ожоги.
Физические свойства гидроксида калия:
Наименование параметра: | Значение: |
Химическая формула | KOН |
Синонимы и названия иностранном языке | potassium hydroxide (англ.)
едкое кали (рус.) калия гидроокись (рус.) |
Тип вещества | неорганическое |
Внешний вид | бесцветные моноклинные кристаллы |
Цвет | белый, бесцветный |
Вкус | —* |
Запах | — |
Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.) | твердое вещество |
Плотность (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), кг/м 3 | 2044-2120 |
Плотность (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), г/см 3 | 2,044-2,12 |
Температура кипения, °C | 1327 |
Температура плавления, °C | 380−406 |
Гигроскопичность | высокая гигроскопичность |
Молярная масса, г/моль | 56,1056 |
* Примечание:
— нет данных.
Получение гидроксида калия:
Гидроксид калия в промышленном масштабе получается в результате электролиза хлористого калия с твердым асбестовым катодом (диафрагменный метод производства), с полимерным катодом (мембранный метод производства), с жидким ртутным катодом (ртутный метод производства).
Основной тенденцией в мировом производстве гидроксида калия в последние 10 лет является переход производителей на мембранный метод электролиза.
Химические свойства гидроксида калия. Химические реакции гидроксида калия:
Гидроксид калия – химически активное вещество, сильное химическое основание.
Водные растворы KOH имеют сильную щелочную реакцию.
Химические свойства гидроксида калия аналогичны свойствам гидроксидов других щелочных металлов. Поэтому для него характерны следующие химические реакции:
1. реакция гидроксида калия с натрием:
KOH + Na → NaOH + K (t = 380-450 °C).
В результате реакции образуются гидроксид натрия и калий.
2. реакция гидроксида калия с хлором:
2KOH + Cl 2 → KCl + KClO + H 2 O.
В результате реакции образуются хлорид калия, гипохлорит калия и вода. При этом гидроксид калия в качестве исходного вещества используется в виде холодного концентрированного раствора.
3. реакция гидроксида калия с йодом:
6KOH + 3I 2 → 5KI + KIO 3 + H 2 O (t = 80 °C).
В результате реакции образуются йодид калия, иодат калия и вода. При этом гидроксид калия в качестве исходного вещества используется в виде горячего концентрированного раствора.
4. реакция гидроксида калия с алюминием и водой:
2Al + 2KOH + 6H 2 O → 2K + 3H 2 .
В результате реакции образуются тетрагидроксоалюминат калия и водород . При этом гидроксид калия в качестве исходного вещества используется в виде горячего концентрированного раствора.
5. реакция гидроксида калия с цинком и водой:
Zn + 2KOH + 2H 2 O → K 2 + H 2 .
В результате реакции образуются тетрагидроксоцинкат натрия и водород .
6. реакция гидроксида калия с ортофосфорной кислотой:
H 3 PO 4 + KOH → KH 2 PO 4 + H 2 O.
В результате реакции образуются дигидроортофосфат калия и вода . При этом в качестве исходных веществ используются: фосфорная кислота в виде концентрированного раствора, гидроксид калия в виде разбавленного раствора.
Аналогично проходят реакции гидроксида калия и с другими кислотами.
7. реакция гидроксида калия с сероводородом:
H 2 S + KOH → KHS + H 2 O.
В результате реакции образуются гидросульфид калия и вода. При этом гидроксид калия в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.
8. реакция гидроксида калия с фтороводородом:
HF + KOH → KF + H 2 O,
2HF + KOH → KHF 2 + H 2 O.
В результате реакции образуются в первом случае – фторид калия и вода, во втором – гидрофторид калия и вода. При этом гидроксид калия и фтороводород в первом случае в качестве исходного вещества используются в виде разбавленного раствора, во втором случае гидроксид калия и фтороводород используются в виде в виде концентрированного раствора.
9. реакция гидроксида калия с бромоводородом:
HBr + KOH → KBr + H 2 O.
В результате реакции образуются бромид калия и вода.
10. реакция гидроксида калия с йодоводородом:
HI + KOH → KI + H 2 O.
В результате реакции образуются йодид калия и вода.
11. реакция гидроксида калия с оксидом алюминия:
Al 2 O 3 + 2KOH → 2KAlO 2 + H 2 O (t = 900-1100 °C).
Оксид алюминия является амфотерным оксидом. В результате реакции образуются алюминат калия и вода. Реакция протекает при спекании исходных веществ.
12. реакция гидроксида калия с оксидом алюминия и водой:
Al 2 O 3 + 2KOH + 3H 2 O → 2K.
Оксид алюминия является амфотерным оксидом. В результате реакции образуется тетрагидроксоалюминат калия. При этом гидроксид калия в качестве исходного вещества используется в виде горячего концентрированного раствора.
13. реакция гидроксида калия с оксидом углерода (углекислым газом ):
KOH + CO 2 → KHCO 3 ,
2CO 3 + KOH → KCO 3 + H 2 O.
Оксид углерода является кислотным оксидом. В результате реакции образуются в первом случае – гидрокарбонат калия, во втором случае – карбонат калия и вода. Реакция в первом случае происходит в этаноле.
14. реакция гидроксида калия с оксидом серы:
SO 2 + KOH → KHSO 3 ,
2SO 3 + KOH → K 2 SO 3 + H 2 O.
Оксид серы является кислотным оксидом. В результате реакции образуются в первом случае – гидросульфит калия, во втором случае – сульфит калия и вода. Реакция в первом случае происходит в этаноле.
15. реакция гидроксида калия с оксидом кремния:
4KOH + 2SiO 2 → K 2 SiO 3 + K 2 Si 4 O 5 + 2H 2 O (t = 900-1000 °C),
6KOH + 5SiO 2 → K 4 SiO 4 + K 2 Si 4 O 9 + 3H 2 O.
В результате реакции образуются в первом случае – метасиликат калия, метатетрасиликат калия и вода, вот втором случае – ортосиликат калия, тетрасиликат калия и вода. При этом гидроксид калия в качестве исходного вещества используется во втором случае в виде концентрированного раствора.
16. реакция гидроксида калия с гидроксидом алюминия:
Al(OH) 3 + KOH → KAlO 2 + 2H 2 O (t = 1000 °C),
Al(OH) 3 + KOH → K.
Гидроксид алюминия является амфотерным основанием. В результате реакции образуются в первом случае – алюминат калия и вода, во втором случае – тетрагидроксоалюминат натрия. При этом гидроксид калия в качестве исходного вещества используется во втором случае в виде концентрированного раствора.
17. реакция гидроксида калия с гидроксидом цинка:
Zn(OH) 2 + 2KOH → K 2 .
Гидроксид цинка является амфотерным основанием. В результате реакции образуется тетрагидроксоцинкат калия.
18. реакция гидроксида калия с сульфатом железа:
FeSO 4 + 2KOH → Fe(OH) 2 + K 2 SO 4 .
железа и сульфат калия.
19. реакция гидроксида калия с хлоридом меди:
CuCl 2 + 2KOH → Cu(OH) 2 + 2KCl.
В результате реакции образуются гидроксид меди и хлорид калия.
20. реакция гидроксида калия с хлоридом алюминия:
AlCl 3 + 3KOH → Al(OH) 3 + 3KCl.
В результате реакции образуются гидроксид алюминия и хлорид калия.
Аналогично проходят реакции гидроксида калия и с другими солями.
Гидроксид калия представляет собой вещество в форме кристаллов, не обладающее ни запахом, ни цветом. В сфере химической промышленности есть несколько названий пищевой добавки Е525, которые считаются равноправными. Среди них можно выделить пару наиболее встречающихся наименований – это едкий калий и каустический поташ. Одним из свойств гидроксида калия является его высокая степень гигроскопичности. Ввиду поглощения влаги кристаллы этого вещества на воздухе расплываются. Следующим свойством является его хорошая степень растворимости в метиловом спирте и этаноле при 28 градусах, а также в воде при 0 градусов, в результате чего выделяется достаточно много теплоты.
При условии воздействия на добавку Е525 высокими температурами она проявляет свойства, используемые с целью очистки материалов из нержавейки от загрязнений разного вида, например, масла и иных веществ с содержанием жира.
Еще одним свойством гидроксида калия является его взрывоопасность и негорючесть. Данное соединение с легкостью способно разрушить такие органические материалы, как кожа, бумага, стекло и дерево.
Сферы применения
Гидроксид калия в качестве пищевой добавки разрешен в Российской Федерации в количествах, которые согласованы с технологической инструкцией.
Свое распространение добавка нашла в производстве продуктов питания благодаря таким свойствам, как способность воздействовать на уровень кислотности, то есть Е525 является регулятором кислотности.
Если конкретно затрагивать только сферу производства пищи, то гидроксид калия чаще всего можно обнаружить в какао, шоколаде и продукции из данных двух составляющих. Кроме этого, добавка не обошла стороной и продукты детского питания. Она принимает участие в обработке замороженного картофеля. Может применяться как вспомогательный элемент во время производства фруктовой и овощной продукции: с ее помощью очищаются овощи, фрукты, корнеплоды.
Если не зацикливаться лишь на продуктах питания, то гидроксид калия имеет довольно широкий спектр применения:
- с целью кратковременной обработки древесной целлюлозы во время получения вискозных нитей и волокон;
- для получения мыла в жидком виде – гидроксид в ходе взаимодействия со стеариновой и пальмитиновой кислотами дает на выходе жидкие аддукты;
- в качестве электролита в щелочных аккумуляторах;
- для обработки тканей из хлопка с той целью, чтобы повысить уровень гигроскопичности;
- как осушающий элемент для жидкостей в такой области, как органическая синтетическая химия;
- как вещество, способное поглощать кислые газы, например, диоксид серы, сероводород, углекислый газ и др.;
- в качестве осушающего вещества для газов, которые не взаимодействуют с гидроксидом, например, закиси азота, аммиака, фосфина;
- входит в перечень компонентов бытовых средств для чистки посуды, сделанной из нержавеющей стали;
- с целью определения уровня концентрации кислот;
- с целью анизотропного травления кремния в кристаллах;
- как агент, который препятствует образованию пены, во время производства бумаги.
Вред гидроксида калия
Судя по предостережениям специалистов, избыток гидроксида калия приводит к очень неблагоприятным воздействиям. Это сигнализирует о том, что необходимо соблюдать повышенные меры безопасности во время работы с данным соединением.
Это вещество относится ко второму классу опасности. В случае попадания на кожные покровы может спровоцировать ожоги химического характера. А избыток гидроксида калия и вовсе вызывает появление кожных заболеваний хронической формы. Особенно опасен контакт данного соединения с человеческими глазами, поскольку были зафиксированы случаи потери зрения.
Популярные статьи Читать больше статей
02.12.2013
Все мы много ходим в течение дня. Даже если у нас малоподвижный образ жизни, мы все равно ходим – ведь у нас н...
611329 65 Подробнее
10.10.2013
Пятьдесят лет для представительниц прекрасного пола – это своеобразный рубеж, перешагнув который каждая вторая...
453285 117 Подробнее
02.12.2013
В наше время бег уже не вызывает массу восторженных отзывов, как это было лет тридцать назад. Тогда общество б...
Калия гидроксид (кали едкое, пищевая добавка Е525, гидроокись калия, калия гидрат окиси, каустический поташ) – едкая щелочь широкого спектра применения.
Физико-химические свойства.
Гидроксид калия KOH - бесцветное кристаллическое вещество без запаха. Температура плавления 380°С. Температура кипения 1320°С. Плотность 2,12 г/см 3 . Сильно гигроскопичен, на воздухе кристаллы расплываются вследствие поглощения влаги. Разлагает материалы органического происхождения, водные растворыры корродируют стекло, расплавы – фарфор, платину; концентрированные растворы вызывают тяжёлые ожоги кожи и слизистых оболочек.
Применение.
Гидроксид калия является практически универсальным химическим соединением. Ниже приведены примеры материалов и процессы в которых он используется:
- нейтрализация кислот,
- алкалиновые батареи,
- катализ,
- моющие средства,
- буровые растворы,
- красители,
- удобрения,
- производство пищевых продуктов,
- газоочистка,
- металлургическое производство,
- перегонка нефти,
- различные органические и неорганические вещества,
- производство бумаги,
- пестициды,
- фармацевтика,
- регулирование pH,
- карбонат калия и другие калийные соединения,
- мыла,
- синтетический каучук.
Одна из важнейших областей применения гидроксида калия - производство мягкого мыла. Смеси калиевых и натриевых мыл используются для получения жидких мыл, моющих средств, шампуней, кремов для бритья, отбеливателей и некоторых фармацевтических препаратов. Другая важная область применения - производство различных солей калия. Например, перманганат калия получают путем сплавления диоксида марганца с каустическим поташем и последующего окисления образовавшегося манганата калия в электролизной камере. Дихромат калия можно получить аналогичным способом, хотя чаще его изготовляют сплавлением тонко измельченной хромитной руды с карбонатом или гидроксидом калия и воздействием на полученный хромат кислотой с образованием дихромата калия. Гидроксид калия также применяют вместе с каустической содой в производстве многих красителей и других органических соединений, а также как адсорбент газов, дегидратирующий агент, осадитель нерастворимых гидроксидов металлов, в щелочных аккумуляторах, для получения различных соединений калия.
Кроме того, гидроксид калия используется для обеззараживания сточных вод, в азотной промышленности для осушки газов, в резинотехнической промышленности в качестве «калийного мыла», предотвращающего слипание крошки каучука и др.
Жидкий технический гидроксид калия применяется при производстве удобрений, синтетического каучука, электролитов, реактивов, в медицинской промышленности.
Чешуированный гидроксид калия используется в производстве удобрений и синтетического каучука, в фармацевтической промышленности и в других отраслях.
Гидроокись калия техническая применяется для выщелачивания отливок стального литья, для поддержания в заданных пределах щелочности буровых растворов, для производства удобрений, синтетического каучука и в других отраслях.
Регулятор кислотности Е525 разрешён в продуктах из какао и шоколада в количестве до 70 г/кг от сухого обезжиренного вещества, также Е525 используется как катализатор перерэтерификации глицерином рафинированных жиров и саломасов из хлопкового или подсолнечного масла: дозировка катализатора 0,3% от массы жира.
Жидкие комплексные гуминовые удобрения содержат легкорастворимые соли гуминовых кислот – гуматы натрия, калия и аммония. Они являются физиологически активными формами гуминовых кислот, действие которых заключается в повышении активности ферментов, скорости физиологических и биохимических процессов, а также в стимулировании процессов дыхания, синтеза белков и углеводов у растений.
Наряду с этим, они активизируют развитие корневой системы растений, улучшают поступление питательных веществ и микроэлементов из почвенного раствора в растение. Это способствует повышению коэффициента использования минеральных удобрений, что позволяет сократить дозы азотных удобрений на 30–50% и сэкономить значительные средства.
В настоящее время такие удобрения получают в основном из торфа.
Гуминовые кислоты практически не растворяются в воде и минеральных кислотах. Для получения жидкого комплексного удобрения используют обработку торфа в 0,1 моль/л растворе калия гидрокиси при температуре 100 °С и интенсивном механическом перемешивании. Затем раствор гуматов отделяют от твердой фазы фильтрованием с применением металлической сетки и капроновой ткани.
Пектин (пищевая добавка Е440) - очищенный полисахарид, который используетсят в производстве начинок кондитерских изделий (конфет, зефир, пастила, мармелад, мороженое) и многих других продуктов: спредов, майонеза, кетчупа, соков.
В нашей стране распространен свекловичный пектин.
В качестве гидролизующих агентов в производстве пектина могут использоватся азотная, серная, соляные кислоты или калия гидроксид. Из всех возможных гидролизирующих агентов калия гидроксида обладает наиболее мягким действием - меньше всего снижает степень этерификации и деструкции молекул пектина.
При использовании 0,1 моль/л гидроксида калия степень этерификации снижается с 93,8 до 85,2%. При увеличении концентрации гидроксида калия до 0,5 и 1,0 моль/л степень этерификации снижается до 40,6 и 11,9 % соответственно.
Стеариновые эмульсии входят в состав разнообразных косметических продуктов. Основную массу косметических средств составляют эмульсионные системы.
Эмульсии состоят из трех компонентов:
1) дистилированная вода;
2) стеарин, который представляет собой смесь пальмитиновой и стеариновой кислот при соотношении 60: 40. Эти кислоты входят в состав практически всех триглицеридов растительных масел и животных жиров.
3) эмульгатор.
Механизм эмульгирования сводится к следующему. Большие сферические капли при механическом воздействии деформируются в капли-цилиндрики или частицы иной формы в зависимости от соотношения вязкостей дисперсной фазы и дисперсионной среды. Капли-цилиндрики самопроизвольно (при определенном соотношении длины и диаметра) дробятся при перемешивании системы на более мелкие капли. Процесс дробления повторяется до тех пор, пока размеры капель не составят 10–100 мкм. Такой размер капель не обеспечивает устойчивость системы, поэтому в систему необходимо вводить третий компонент – эмульгатор, который гарантирует стабильность эмульсии и повышает эффективность процесса эмульгирования.
При использовании в качестве эмульгатора калия гидроксида способ механического диспергирования предполагает отдельное нагревание как водной, так и масляной фаз до определенной температуры, при которой осуществляется их смешивание.
Приготовление эмульсии производят в следующей последовательности. Необходимое количество стеарина расплавляют при температуре 70–75°С. Отдельно подогревают до этой же температуры водный раствор гидроксида калия. Масляную фазу помещают на водяную баню с мешалкой и при перемешивании медленно добавляют водную фазу (скорость вращения мешалки 250–300 об/мин). Затем эмульсию охлаждают до 60 °С и осуществляют ее эмульгирование в течение 5 мин при скорости вращения мешалки 1200 об/мин. После этого эмульсию охлаждают до температуры 35–40 °С при перемешивании со скоростью вращения 250–300 об/мин.
Наиболее устойчивыми и однородными являются эмульсии с расходом гидроксида калия от 0,08 до 0,12 г/г стеарина. Такие эмульсии хорошо распределяются по коже и впитываются в нее. Имеют значение рН, близкое к нейтральному.
При расходе гидроксида калия менее 0,06 г/г стеарина наблюдается значительное количество твердообразных включений, а эмульсии с расходом гидроксида калия более 1,6 г/г стеарина - являются мало однородными и мыльными на ощупь.
Применение калия гидроксида для получения бетулина.
Бетулин - органическое вещество, обладающее антисептическими, антивирусными (вирус Герпеса и Эпштейн-Барра), противовоспалительными, гепатопротекторными, антиоксидантными, свойствами. А также, является ингибитором роста раковых клеток.
Бетулин поучают из бересты березы. Используется против тех же заболеваний, при которых назначают берестовый деготь и березовую кору.
Для получения битулина высокой степени чистоты (96,7-99,0%) и высоким выходом (около 38%) в бак с обратным холодильником, объемом 2000 л загружают 50 кг воздушно-сухой бересты березы, добавляют 1500 л этилового спирта (конц. 96-%) и раствор гидрокиси калия (90 кг гидрокиси калия растворенные в 350 л воды). После кипячения в течении 8 часов массу отфильтровывают. Дают раствору отстоятся 12 часов. Бетулин опускается в осадок. Этот осадок отделяют и высушивают при температуре 20 °С.
Этиловый спирт регенерируют способом перегонки при атмосферном давлении.
Калия перманганат KMnO4 (марганцовка) - сильный окислитель, который используется в фармакологии и пиротехнике.
Существует множество способов получения калия перманганата, но промышленный способ один - электрохимический двухстадийный. В этом технологическом способе используется гидроксид калия.
На первой стадии пиролюзит смешивают с гидроксидом калия и подвергают сплавлению в прокалочных котлах, реакция протекает по уравнению 2MnO 2 + O 2 + 4KOH = 2K 2 MnO 4 + 2H 2 O.
Тонко размолотый в шаровой мельнице высокосортный пиролюзит и 50%-й раствор KОН сплавляют при 473…543 К. При более высоких температурах (748…1233 К) манганат (VI) разрушается до манганата (V) калия с выделением кислорода по уравнению 3K 2 MnO 4 = 2K 3 MnO 4 + MnO 2 + O 2 ,
и часть по реакции 2K 2 MnO 4 = 2K 2 MnO 3 + O 2 .
Выход манганата не превышает 60 %. Состав плава: 30–35 % К 2 МnО 4 , 25 % KОН, много МnО 2 , кроме того имеются карбонат калия и другие примеси.
На второй стадии плав выщелачивают и полученный раствор подвергают электролизу.
Суммарное уравнение 2K 2 MnO 4 + 2H 2 O = 2KMnO 4 + 2KOH + H 2 .
Электролиз щелочного раствора манганата производится в ваннах, представляющих собой железные цилиндры с коническим днищем, по которому уложен змеевик (для обогрева и охлаждения). В ванне есть мешалка и спускной кран. Железные аноды в виде концентрических цилиндров расположены на расстоянии 100 мм друг от друга (применяют также никелевые аноды). Между анодами помещаются железные катоды – стержни диаметром 20…25 мм. Суммарная поверхность катодов в 10 раз меньше поверхности анодов. При электролизе ток поддерживается так, чтобы анодная плотность тока составляла 60…70 А/м 2 ; катодная плотность тока 700 А/м 2 . Анодные и катодные пластины опираются на стеклянные и фарфоровые изоляторы.
Диаметр ванны 1,3…1,4 м, высота цилиндрической части 0,7…0,8 м, конической – 0,5 м. В ванну помещается 900…1000 дм 3 раствора электролита. Электролиз проводят при 333 К. В начале электролиза напряжение 2,7 В, ток 1400…1600 А; в конце электролиза 3В, а ток падает. Ванны работают сериями по несколько штук. Число ванн определяется характеристикой питающего их источника (генератора) постоянного тока. Расход энергии на 1 т KМnО 4 составляет 700 кВт·ч.
Получение.
В промышленном масштабе гидроксид калия получают электролизом хлористого калия. Возможны три варианта проведения электролиза: электролиз с твердым асбестовым или полимерным катодом (диафрагменный и мембранный методы 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 применение 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 ртутным (ЗП КЧХК) и диафрагменным (Сода-Хлорат) методами.
Особенностью технологического оформления производства гидроксида калия является тот факт, что на аналогичных установках электролиза можно выпускать как едкий калий, 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 электролизеров 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.