氢氧化钾是一种化学式为KOH的无机化合物,通常称为苛性钾。
氢氧化钾为无色固体,是一种典型的强碱。它有许多工业和商业用途,其中大部分是依赖于它的腐蚀性和与酸的反应活性。据估计,2005年生产了70万至80万吨。每年生产的氢氧化钠大约是氢氧化钾的100倍。氢氧化钾被广泛认为是多数软肥皂和液体肥皂以及许多含钾化学物质的前体。这是一种白色固体,具有危险的腐蚀性。大多数商业样品是90%的纯度,其余为水和碳酸盐。
市售的氢氧化钾通常是半透明颗粒状,由于氢氧化钾具有吸湿性,所以在空气中会发黏。因此,氢氧化钾通常含有不同量的水(和碳酸盐一样)。它在水中的溶解是强放热的。浓缩的水溶液有时被称为钾溶液。即使在高温下,固体氢氧化钾也不容易脱水。[1]
在较高温度下,固体氢氧化钾在氯化钠晶体结构中结晶。OH基团要么是快速无序的,要么是随机无序的,因此 OH-基团实际上是半径为1.53 Å的球形阴离子(大小在Cl-和F-之间)。在室温下, OH−基团有序的,K+中心周围的环境是无序的,根据OH-基团的取向,K+—OH-距离范围为2.69至3.15Å。氢氧化钾形成一系列结晶水合物,即一水氢氧化钾KOH•H2O,二水氢氧化钾KOH•2H2O和四水氢氧化钾KOH•4H2O。[2]
像氢氧化钠一样,氢氧化钾表现出很高的热稳定性。气体状态下是二聚体。由于其高稳定性和相对低的熔点,它通常被熔融铸造成小球或棒,具有低表面积和易携带的性质。
室温下,约121克氢氧化钾溶于100毫升水中,而氢氧化钠是100克溶于100毫升水中。因此,以摩尔计,氢氧化钾的溶解度略低于氢氧化钠。较低分子量的醇,如甲醇、乙醇和丙醇也是极好的溶剂。它们参与酸碱平衡。在有甲醇的情况下,形成甲醇钾(甲基化物):[3]
KOH + CH3哦 荣誉勋爵3确定+ H2O
由于氢氧化钾对水有很高的亲和力,所以它在实验室中充当干燥剂。它通常用于干燥碱性溶剂,尤其是胺和吡啶。
KOH和NaOH一样,是 OH−的来源,这是一种高度亲核的阴离子,可以攻击无机和有机材料中的极性键。氢氧化钾水溶液皂化酯:
KOH + RCOOR' → RCOOK + R'OH
当R是长链时,该产品被称为钾皂。这种反应表现为氢氧化钾在接触时的“油腻”感觉——皮肤上的脂肪迅速转化为肥皂和甘油。
熔融氢氧化钾用于取代卤化物和其他离去基团。该反应对于芳香试剂产生相应的酚特别有用。[4]
作为对酸反应的补充,氢氧化钾攻击氧化物。因此,二氧化硅被氢氧化钾侵蚀,产生可溶性硅酸钾。氢氧化钾与二氧化碳反应生成碳酸氢盐:
KOH + CO2→ KHCO3
历史上,氢氧化钾是通过向氢氧化钙(熟石灰)的浓溶液中加入碳酸钾来制备的。盐复分解反应导致固体碳酸钙沉淀,留下氢氧化钾在溶液中:
Ca(OH)2+ K2CO3→ CaCO3+ 2 KOH
过滤掉沉淀的碳酸钙并将溶液煮沸,得到氢氧化钾(“煅烧或苛性钾”)。这种生产氢氧化钾的方法一直占主导地位,直到19世纪后期,它才被目前一直使用的电解氯化钾溶液的方法所取代。 该方法类似于氢氧化钠的制造(见氯碱工艺):
2 KCl + 2 H2O → 2 KOH + Cl2+ H2
氢气作为副产品在阴极上形成;同时,氯离子发生阳极氧化,产生副产物氯气。电解槽中阳极和阴极空间的分离对这一过程至关重要。
氢氧化钾和氢氧化钠可以在许多应用中互换使用,尽管在工业上,氢氧化钠是优选的,因为它成本较低。
许多钾盐是通过氢氧化钾中和反应制备的。碳酸盐、氰化物、高锰酸盐、磷酸盐和各种硅酸盐的钾盐通过用氢氧化钾与氧化物或酸反应来制备。[5] 磷酸钾在肥料中的溶解度较高。
氢氧化钾皂化脂肪被用来制备相应的“钾皂”,它比更常见的氢氧化钠衍生的皂更软。由于钾皂的柔软性和较高的溶解性,它们液化所需的水较少,因此可以比液化的钠皂含有更多的清洁剂。[5]
氢氧化钾水溶液被用作基于镍镉、镍氢和二氧化锰锌的碱性电池的电解质。氢氧化钾优于氢氧化钠,因为它的溶液导电性更好。[6] 丰田普锐斯的镍氢电池使用氢氧化钾和氢氧化钠的混合物。[7] 镍铁电池也使用氢氧化钾电解液。
在食品中,氢氧化钾充当食品增稠剂、酸碱度控制剂和食品稳定剂。美国食品和药物管理局认为,当与“良好”的生产实践条件结合使用时,它(作为一种直接的人类食品成分)通常是安全的。[8] 它的E号码系统是E525。
像氢氧化钠一样,氢氧化钾吸引了许多特殊的应用,几乎所有的应用都依赖于它作为一种强化学碱的性质,以及随之而来的降解许多材料的能力。例如,在通常被称为“化学火化”或“再分解”的过程中,氢氧化钾加速动物和人类软组织的分解,只留下骨头和其他硬组织。[9] 昆虫学家希望研究昆虫解剖的精细结构,可以使用10%氢氧化钾水溶液来应用这一过程。[10]
在化学合成中,氢氧化钾和氢氧化钠的选择取决于所得盐的溶解度或质量。
氢氧化钾的腐蚀性使其成为清洁和消毒表面的试剂和制剂中的一种有用成分,并且其本身可以抵抗氢氧化钾的腐蚀。[11]
氢氧化钾也用于半导体芯片制造。
氢氧化钾通常是用于修指甲的化学“角质层去除剂”的主要活性成分。
因为像氢氧化钾这样的侵蚀性碱会破坏毛干的表皮,所以使用氢氧化钾从动物皮上去除毛发。将皮革在氢氧化钾和水的溶液中浸泡几个小时,为鞣制过程的脱毛阶段做准备。相同的原理也被用来软化人的毛发,为剃须做准备。预湿产品和一些剃须膏含有氢氧化钾,可迫使头发角质层打开,并充当吸湿剂,以吸引和迫使水进入鳞状表皮,从而进一步损坏头发。在这种弱化的状态下,头发更容易被剃刀刀片切断。
氢氧化钾被用来鉴定一些真菌种类。将3-5%的氢氧化钾水溶液涂在蘑菇的果肉上,研究人员注意果肉的颜色是否会改变。某些种类的蘑菇、牛肝菌、多孔菌和地衣[11] 可以根据这种颜色变化反应来识别。[12]
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