Kaliumoxid (K2O): Formel, Eigenschaften, Risiken und Verwendungszwecke
Kaliumoxid, auch Dikaliumoxid genannt, ist ein ionischer Sauerstoff und ein Kaliumsalz mit der Formel K 2 O. Seine Struktur ist in Abbildung 1 dargestellt (EMBL-EBI, 2016).
K 2 O ist das einfachste Kaliumoxid, es ist eine hochreaktive und selten vorkommende Verbindung. Einige handelsübliche Materialien wie Düngemittel und Zemente werden unter der Annahme getestet, dass der prozentuale Anteil der Zusammensetzung dem Gemisch der chemischen Verbindungen K 2 O entspricht.
Kaliumoxid wird aus Kaliumhydroxid (Kalilauge) und Metallkalium bei 450 ° C hergestellt, wobei molekularer Wasserstoff (POTASSIUMOXIDE K2O, SF) gemäß der folgenden Gleichung erzeugt wird:
2K + 2KOH ≤ 2K 2 O + H 2 (450 ° C).
Es wird auch durch Reduktion des Kaliumperoxids gemäß der Reaktion erhalten:
2K 2 O 2 → K 2 O + O 2 (530 ° C).
Ein anderes Verfahren zur Gewinnung von Kaliumoxid besteht darin, das Kaliumcarbonat auf eine hohe Temperatur zu erhitzen, wie durch die folgende Reaktion angezeigt:
K 2 CO 3 · K 2 O + CO 2 (T> 1200 ° C).
Der Hauptweg zum Erhalt von Kaliumoxid ist jedoch das Erhitzen von Kaliumnitrat, um molekularen Stickstoff zu erhalten, wie durch die folgende Reaktion angezeigt:
2KNO 3 + 10K → 6K 2 O + N 2
Physikalische und chemische Eigenschaften
Kaliumoxid sind gelbliche tetraedrische Kristalle ohne charakteristisches Aroma (National Center for Biotechnology Information., 2017). Sein Aussehen ist in Abbildung 2 dargestellt (American Elements, SF).
Die Verbindung hat ein Molekulargewicht von 94, 2 g / mol und eine Dichte von 2, 13 g / ml bei 24 ° C. Es hat einen Schmelzpunkt von 740 ° C, obwohl es sich bei 300 ° C zu zersetzen beginnt (Royal Society of Chemistry, 2015).
Die Verbindung ist hitzebeständig und in Ethanol und Ether löslich. K 2 O kristallisiert in der Antifluoritstruktur. Aus diesem Grund sind die Positionen der Anionen und Kationen in Bezug auf ihre Positionen in CaF 2 umgekehrt, wobei Kaliumionen an 4 Oxidionen und Oxidionen an 8 Kaliumionen koordiniert sind.
K 2 O ist ein basisches Oxid und reagiert heftig mit Wasser unter Bildung von ätzendem Kaliumhydroxid. Es zerfließt und absorbiert Wasser aus der Atmosphäre, wodurch diese heftige Reaktion ausgelöst wird.
Kaliumoxid wird bei 350 ° C reversibel zu Kaliumperoxid oxidiert, reagiert heftig mit Säuren wie Salzsäure unter Bildung von Kaliumsalzen gemäß der Reaktion:
K 2 O + 2HCl → 2KCl + H 2 O.
Die Verbindung reagiert mit Stickstoffdioxid bei Temperaturen zwischen 150 und 200 ° C zu Nitrat und Kaliumnitrit:
K 2 O + 2NO 2 = KNO 2 + KNO 3
Kaliumoxid reagiert bei niedrigen Temperaturen mit Ammoniak unter Bildung von Amiden und Kaliumhydroxid gemäß der Reaktion:
K & sub2; O + NH & sub3; (1) → KNH & sub2; ↓ + KOH (-50ºC).
Reaktivität und Gefahren
Kaliumoxid ist eine instabile Substanz. Es wird leicht zu anderen Kaliumoxiden, Peroxid oder zu Kaliumoxidsäure (KHO) oxidiert. Die Verbindung ist nicht brennbar, reagiert jedoch heftig und exotherm mit Wasser unter Bildung von Kaliumhydroxid (KOH).
Die Lösung von Kaliumoxid in Wasser ist eine starke Base, reagiert heftig mit der Säure und ist ätzend. Reagiert heftig mit Wasser unter Bildung von Kaliumhydroxid. Greift viele Metalle in Gegenwart von Wasser an (Nationales Institut für Sicherheit und Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz, 2014).
Der Stoff ist ätzend für Augen, Haut und Atemwege sowie bei Verschlucken. Das Einatmen von Aerosolen kann zu Lungenödem führen. Die Symptome eines Lungenödems manifestieren sich oft erst nach wenigen Stunden und verschlimmern sich durch körperliche Anstrengung.
Bei Augenkontakt sollten Sie prüfen, ob Sie Kontaktlinsen tragen und diese sofort entfernen. Die Augen sollten bei geöffneten Augenlidern mindestens 15 Minuten lang mit fließendem Wasser gewaschen werden. Sie können kaltes Wasser verwenden. Salbe sollte nicht für die Augen verwendet werden.
Wenn die Chemikalie mit Kleidung in Berührung kommt, entfernen Sie sie so schnell wie möglich, um Ihre Hände und Ihren Körper zu schützen. Stellen Sie das Opfer unter eine Notdusche.
Wenn sich die Chemikalie auf der exponierten Haut des Opfers ansammelt, z. B. an den Händen, waschen Sie die mit fließendem Wasser und nicht scheuernder Seife kontaminierte Haut vorsichtig und vorsichtig. Sie können kaltes Wasser verwenden. Bei anhaltender Reizung einen Arzt aufsuchen. Kontaminierte Kleidung vor erneutem Tragen waschen.
Wenn der Kontakt mit der Haut ernst ist, sollte sie mit einer desinfizierenden Seife gewaschen werden und die mit einer antibakteriellen Creme kontaminierte Haut bedecken.
Nach Einatmen sollte das Opfer in einem gut belüfteten Bereich ruhen. Bei schwerer Inhalation sollte das Opfer so bald wie möglich in einen sicheren Bereich evakuiert werden.
Lockern Sie enge Kleidungsstücke wie Hemdkragen, Gürtel oder Krawatte. Wenn das Opfer Schwierigkeiten beim Atmen hat, sollte Sauerstoff verabreicht werden. Wenn das Opfer nicht atmet, wird eine Mund-zu-Mund-Beatmung durchgeführt.
Berücksichtigen Sie immer, dass es gefährlich für die Person sein kann, die bei der Mund-zu-Mund-Beatmung hilft, wenn das eingeatmete Material giftig, ansteckend oder ätzend ist.
Bei Verschlucken kein Erbrechen herbeiführen. Lockern Sie enge Kleidungsstücke wie Hemdkragen, Gürtel oder Krawatten. Wenn das Opfer nicht atmet, führen Sie eine Mund-zu-Mund-Beatmung durch. In jedem Fall sollten Sie sofort einen Arzt aufsuchen (IPCS, SF).
Verwendet
Die chemische Formel K 2 O (oder einfach "K") wird in verschiedenen industriellen Zusammenhängen verwendet: NPK-Zahlen für Düngemittel, in Zementformulierungen und in Glasformulierungen.
Kaliumoxid wird häufig nicht direkt in diesen Produkten verwendet, aber die Menge an Kalium wird in Form von K 2 O-Äquivalenten für jede Art von verwendeten Kaliumverbindungen wie Kaliumcarbonat angegeben.
Kaliumoxid macht ungefähr 83 Gew .-% Kalium aus, während Kaliumchlorid nur 52% ausmacht. Kaliumchlorid liefert weniger Kalium als die gleiche Menge Kaliumoxid.
Wenn ein Düngemittel Kaliumchlorid mit 30 Gew .-% ist, würde sein Standardkaliumindex, bezogen auf Kaliumoxid, nur 18, 8% betragen. Wir produzieren und / oder importieren zwischen 10 und 100 Tonnen dieses Stoffes pro Jahr in den Europäischen Wirtschaftsraum.
Diese Substanz wird in Laborchemikalien, Düngemitteln, Polymeren und Pflanzenschutzmitteln verwendet. K 2 O hat eine industrielle Verwendung, die zur Herstellung eines anderen Stoffes führt (Verwendung von Zwischenprodukten).
Kaliumoxid wird in den Bereichen Formulierung von Gemischen und / oder Umverpackung sowie Land- und Forstwirtschaft und Fischerei eingesetzt. Dieser Stoff wird zur Herstellung von chemischen Produkten, Kunststoffprodukten und Mineralprodukten (z. B. Gips, Zement) verwendet.
Die Freisetzung von Kaliumoxid in die Umwelt ist für den industriellen Gebrauch wahrscheinlich: als Zwischenschritt bei der Herstellung eines anderen Stoffes (Verwendung von Zwischenprodukten), Formulierung von Gemischen, als Verarbeitungshilfsmittel und industrielle Verarbeitung von Abrieb mit geringer Geschwindigkeit von Textillösungen, Schneiden, Bearbeiten oder Polieren von Metall).
Es ist möglich, dass dieser Stoff aufgrund seiner Verwendung in Innenräumen, beispielsweise Maschinenwaschflüssigkeiten / Waschmitteln, Autopflegeprodukten, Farben und Lacken oder Klebstoffen, Duftstoffen und Lufterfrischern, erneut in die Umwelt freigesetzt wird.
Auch für den Einsatz in geschlossenen Systemen mit minimaler Freisetzung wie Kühlflüssigkeiten in Kühlschränken, Elektroheizungen auf Ölbasis.
Kaliumoxid wird im Freien in langlebigen Materialien mit geringen Freisetzungsraten verwendet, z. B. Baumaterialien und Konstruktionen aus Metall, Holz und Kunststoff.
In Innenräumen wird es für langlebige Materialien mit niedriger Freisetzungsgeschwindigkeit verwendet, z. B. Möbel, Spielzeug, Baumaterialien, Vorhänge, Schuhe, Lederwaren, Papier- und Kartonwaren sowie elektronische Geräte.
Dieser Stoff ist in Produkten mit Steinen, Gips, Zement, Glas oder Keramik enthalten (z. B. Teller, Töpfe / Pfannen, Vorratsbehälter für Lebensmittel, Baumaterial und Isolierung) (Europäische Chemikalienagentur, 2017).
Kaliumoxid ist eine thermisch stabile, hochunlösliche Kaliumquelle, die für Glas-, Optik- und Keramikanwendungen geeignet ist. Oxidverbindungen führen nicht zu Elektrizität.
Bestimmte strukturierte Perowskitoxide sind jedoch elektronische Leiter, die in der Kathode von Festoxidbrennstoffzellen und sauerstofferzeugenden Systemen Anwendung finden.
Es handelt sich um Verbindungen, die mindestens ein Sauerstoffanion und ein Metallkation enthalten. Sie sind extrem stabil und eignen sich daher für die Herstellung von Keramikstrukturen wie Tonschalen oder für fortgeschrittene Elektronik.
Es wird auch in Leichtbaukomponenten in der Luft- und Raumfahrt sowie in elektrochemischen Anwendungen wie Brennstoffzellen verwendet, in denen sie Ionenleitfähigkeit aufweisen.
Metalloxidverbindungen sind basische Anhydride und können daher bei Redoxreaktionen mit Säuren und mit starken Reduktionsmitteln reagieren.
