Гідроксид калію

У ртутному методі застосовується особливо чистий розчин хлориду калію, бо навіть незначні домішки металів (хрому, вольфраму, молібдену, ванадію), аж до мільйонних часток, можуть спричинити появу побічних процесів на катоді.

У водному розчині хлорид калію дисоціює на іони K⁺, які мігрують до ртутного катоду (рідка ртуть у залізній трубці), де утворюють рідкі амальгами перемінного складу:

${\displaystyle \mathrm {KCl\rightleftarrows K^{+}+Cl^{-}} }$

${\displaystyle \mathrm {K^{+}+e^{-}+Hg_{n}\rightarrow KHg_{n}} }$

Амальгами виділяються з реакційної системи та переводяться в іншу, де відбувається розкладання їх водою з утворенням гідроксиду калію:

${\displaystyle \mathrm {2KHg_{n}+2H_{2}O\rightarrow 2KOH+H_{2}\uparrow +2Hg_{n}} }$

За цим методом утворюється розчин KOH концентрацією понад 50 % та практично чистий від забруднюючих домішок (хлору, хлориду калію). Подальше концентрування розчину відбувається шляхом упарювання у вакуумі за високої температури. Утворена в результаті розкладання ртуть повертається в електрод.

На аноді (графітовому чи іншому) відбувається окиснення хлорід-іонів з утворенням вільного хлору:

${\displaystyle \mathrm {2Cl^{-}-2e^{-}\rightarrow Cl_{2}} }$

У діафрагменному методі простір між катодом та анодом розмежований перегородкою, яка не пропускає розчини і гази, однак не перешкоджає проходженню електричного струму та міграції іонів. Зазвичай, для таких перегородок використовується азбестова тканина, пористі цементи, порцеляна тощо.

В анодний простір подається розчин KCl: на аноді (графітовому або магнетитовому) відновлюються хлорид-іони, а катіони K⁺ (та, частково, аніони Cl⁻) мігрують крізь діафрагму до катодного простору. Там катіони де сполучаються із гідроксид-іонами, утвореними відновленням води на залізному або мідному катоді:

${\displaystyle \mathrm {2H_{2}O+2e^{-}\rightarrow H_{2}\uparrow +2OH^{-}} }$

${\displaystyle \mathrm {K^{+}+OH^{-}\rightleftarrows KOH} }$

З катодного простору в результаті виділяється суміш гідроксиду та хлориду натрію із вмістом KOH 8—10 %. Шляхом випаровування вдається збільшити концентрацію гідроксиду до 50 %, але вміст хлориду все одно залишається суттєвим — близько 1,0—1,5 %. Подальше очищення є економічно недоцільним.

Мембранний метод вважається найбільш досконалим з існуючих, але, в той же час, і найбільш енергоємним. За цим методом в реакторі встановлюється катіонообмінна мембрана, яка є проникною для іонів K⁺, що рухаються у катодний простір, і пригнічує міграцію гідроксид-іонів, які рухаються у зворотньому напрямку — таким чином у катодному просторі збільшується концентрація складових KOH. За цим методом утворюється розчин гідроксиду концентрацією 32 %, а подальшим випарювання це значення вдається підвищити до 45—50 %.

Хлорид калію при цьому теоретично не утворюється, але проникнення хлорид-іонів крізь мембрану усе ж має місце — у кінцевому розчині концентрація KCl становить близько 10—50 мільйонних часток.

Гідроксид калію активно поглинає з повітря вологу, утворюючи гідрати різного складу, які розкладаються при нагріванні:

${\displaystyle \mathrm {KOH\cdot 2H_{2}O{\xrightarrow {30-40^{o}C,vacuum}}KOH\cdot H_{2}O+H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {KOH\cdot H_{2}O{\xrightarrow {550^{o}C}}KOH+H_{2}O} }$

Взаємодіє з кислотами та кислотними оксидами, утворюючи відповідні солі калію:

${\displaystyle \mathrm {KOH+HCl\longrightarrow KCl+H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {2KOH+H_{2}SO_{4}\longrightarrow K_{2}SO_{4}+2H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {2KOH+CO_{2}\longrightarrow K_{2}CO_{3}+H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {2KOH+SO_{3}\longrightarrow K_{2}SO_{4}+H_{2}O} }$

Також взаємодіє із амфотерними оксидами і гідроксидами:

${\displaystyle \mathrm {KOH+Al_{2}O_{3}{\xrightarrow {900-1100^{o}C}}KAlO_{2}+H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {KOH+Al(OH)_{3}{\xrightarrow {1000^{o}C}}KAlO_{2}+2H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {KOH_{(conc.)}+Al(OH)_{3}\rightarrow K[Al(OH)_{4}]} }$

При пропусканні крізь розчин гідроксиду галогенів, утворюється суміш солей: галогенід та, в залежності від температури розчину, гіпогалогеніт або галогенат:

${\displaystyle \mathrm {KOH+Cl_{2}\rightarrow KClO+KCl+H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {6KOH+3Cl_{2}{\xrightarrow {t}}\ KClO_{3}+5KCl+3H_{2}O} }$

Окрім галогенів, KOH реагує також із фосфором, сіркою:

${\displaystyle \mathrm {6KOH+4S\rightarrow 2K_{2}S+K_{2}S_{2}O_{3}+3H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {3KOH+4P+3H_{2}O\rightarrow PH_{3}+3KH_{2}PO_{2}} }$

KOH окиснюється озоном до озоніду калію:

${\displaystyle \mathrm {4KOH+4O_{3}{\xrightarrow {20^{o}C}}\ 4KO_{3}+O_{2}+2H_{2}O} }$

При відновленні пероксидом водню із наступною дегідратацією утворюється пероксид калію:

${\displaystyle \mathrm {KOH+(2-4)H_{2}O_{2}{\xrightarrow {0^{o}C}}\ K_{2}O_{2}\cdot (2-4)H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {K_{2}O_{2}\cdot (2-4)H_{2}O{\xrightarrow {conc.H_{2}SO_{4}}}K_{2}O_{2}+(2-4)H_{2}O} }$

Гідроксид поглинає CO₂ та SO₂, а в етанолі утворює малорозчинні сполуки:

${\displaystyle \mathrm {2KOH+CO_{2}\rightarrow K_{2}CO_{3}+H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {KOH+SO_{2}{\xrightarrow {C_{2}H_{5}OH}}KHSO_{3}\downarrow } }$

При нагріванні реагує також із деякимим металами:

${\displaystyle \mathrm {2KOH+2K{\xrightarrow {400-450^{o}C}}2K_{2}O+H_{2}} }$

${\displaystyle \mathrm {2(KOH\cdot 2H_{2}O)+Al{\xrightarrow {400-500^{o}C}}2KAlO_{2}+3H_{2}\uparrow +2H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {2KOH+2Mg{\xrightarrow {t}}2K+2MgO+H_{2}} }$

Взаємодіє з солями, які відповідають слабким основам:

${\displaystyle \mathrm {2KOH+FeI_{2}\rightarrow Fe(OH)_{2}\downarrow +2KI} }$

${\displaystyle \mathrm {3KOH+AlCl_{3}\rightarrow Al(OH)_{3}\downarrow +3KCl} }$

Гідроксид калію може вступати у реакції з органічними речовинами, що мають кислотні властивості — карбоновими кислотами та алкінами (через високу електронегативність атома карбону в sp-гібридізації алкіни можуть розпадатися на ${\displaystyle {\ce {R-C#C-}}}$ та ${\displaystyle {\ce {H+}}}$): Також взаємодіє з галогенорганічними сполуками, відриваючи від них галогеноводень:

${\displaystyle {\ce {R-CH(R)-CH(R)-Hal + KOH->[C_2H_5OH]R-CH=CH-R + KHal +H2O}}}$

Також може відривати тільки галоген. Цим способом отримують одноатмоні спирти, наприклад, пропан-1-ол:

${\displaystyle {\ce {CH3-CH2-Ch2-Br + KOH ->CH3-CH2-CH2-OH + KBr}}}$