Hidróxido de Potássio

Da indústria pesada aos cremes de barbear

Dados diversos sobre o hidróxido de potássio, uma das substâncias fundamentais na produção de diversos produtos químicos.

1.Definição Geral

Hidróxido de potássio ou, popularmente, potassa cáustica, é o composto químico de fórmula química KOH. É uma base metálica (do metal alcalino potássio) cáustica. É definido como uma base forte.

2.Sinônimos, Nomenclatura, Classificações

O hidróxido de potássio é assim tratado mais tecnicamente e popularmente, inclusive no comércio técnico de grande escala, como potassa cáustica.

• • Número CAS 1310-58-3

  • Número EC 215-181-3

  • Número UN 1813

  • Número RTECS TT2100000

  • ID ChemSpider 14113

3.Estrutura e Composição Química da Substância Pura

O hidróxido de potássio não apresenta-se como um sólido molecular, sendo um sólido completamente iônico, onde seus cátions potássio (K⁺) e seus ânions hidróxido (OH^-) ficam dispostos numa rede cristalina.

Disposição dos íons de potássio e hidróxido nos cristais de hidróxido de potássio (Wikipedia).

Tendo fórmula química KOH, observa-se que o hidróxido de potássio é composto de potássio (K), oxigênio (O)] e hidrogênio (H) nas seguintes proporções em unidades de massa atômica:

Totalizando uma massa da fórmula (molecular) de 56,10564 ua.

4.Propriedades Físicas

Apresenta-se a temperatura e pressão ambiente como um sólido de incolor a branco deliquescente.

• • Massa molar: 56,106 g/mol

  • Densidade: 2,044 g/cm³

  • Ponto de fusão: 420 °C

  • Ponto de ebulição: 1327 °C

  • Solubilidade em água: 1100 g/L (25 °C)

  • Estrutura cristalina: monoclínica

  • Geometria de coordenação: octahédrica

  • Ponto de ignição: não inflamável

Hidróxido de potássio em “lentilhas” (Wikipedia).

Hidróxido de potássio em “escamas” (img.alibaba.com).

4.1.Estabilidade térmica

Tal como o NaOH, o KOH exibe alta estabilidade térmica. KOH sublima-se inalterado a 400 °C; a espécie gasosa é dimérica. Mesmo a altas temperaturas, a desidratação não ocorre.[1]

4.2.Estrutura

A altas temperaturas, KOH sólido cristaliza-se na configuração do cloreto de sódio, NaCl. O grupo OH é rápida ou aleatoriamente desordenado de tal maneira que o grupo OH^- é efetivamente um ânion esférico com raio de 1,53 Å (entre o tamanho do Cl^- , ânion cloreto, e do F^-, ânion fluoreto). A temperatura ambiente os grupos OH^- são ordenados e o ambiente sobre os centros K⁺ é distorcido com distâncias K⁺—OH^- variando de 2,69 a 3,15 Å, dependendo da orientação do grupo OH. KOH forma uma série de hidratos cristalinos, destacadamente o monohidrato KOH·H₂O, o dihidrato KOH·2H₂O, e o tetrahidrato KOH·4H₂O.[2]

4.3.Solubilidade

Sua dissolução em água é altamente exotérmica, sifgnificando que o processo libera significativa quantidade de calor.

Sendo higroscópico o KOH irá tornar-se úmido ao ar. Consequentemente, KOH se caracteriza por conter variáveis quantidades de água (assim como carbonatos, como veremos).

Aproximadamente 121 g de KOH dissolvem-se em 100 mL de água a temperatura ambiente (comparado com 100 g de NaOH no mesmo volume). Álcoois de menores números de carbono, tais como o metanol, o etanol e os propanóis são também excelentes solventes. A solubilidade no etanol é de aproximadamente 40 g de KOH/100 mL. É muito levemente solúvel no éter etílico.

5.Reações químicas

5.1.Como uma base

KOH é altamente básico, formando soluções fortemente alcalinas em água e outros solventes polares. Estas soluções são capazes de deprotonar muitos ácidos, mesmo os mais fracos. Em química analítica, titrações (volumetrias) usando soluções de KOH são usadas para quantificar ácidos (mesmo em meios não aquosos, como o etanol, devido a sua solubilidade neste solvente).

5.2.Como um nucleofílico em química orgânica

KOH, como o NaOH, serve como uma fonte de OH^-, um ânion altamente nucleofílico que ataca ligações polares tanto em materiais orgânicos como inorgânicos. Em sua, talvez, mais bem entendida reação, KOH aquoso saponifica ésteres:

KOH + RCO₂R’ → RCO₂K + R’OH

Quando R é uma cadeia longa, o produto é chamado de um sabão de potássio. Esta reação é pelo toque “oleoso” que o KOH dá quando tocado – gorduras sobre a pele são rapidamente convertidas a sabão e glicerol.

Exemplo de saponificação envolvendo o KOH (www.fhsu.edu).

KOH fundido é usado para deslocar haletos e outros grupos removíveis de determinadas cadeias de carbono. A reação é especificamente útil para reagentes aromáticos que resultam nos fenóis correspondentes.[3]

5.3.Reações com compostos inorgânicos

De maneira complementar a sua reatividade com ácidos, KOH ataca anidros, definidos no sentido mais amplo. Assim, SiO₂ (e logo o vidro) e CO₂ (mesmo o atmosférico) são atacados pelo KOH para dar os silicatos (quando no vidro, o que é chamado de “iridização”) e bicarbonato, respectivamente:

KOH + CO₂ → KHCO₃

Esta reação é o que faz o hidróxido de potássio exposto tanto a umidade quanto ao CO₂atmosférico “carbonatar”.

6.Aplicações

O hidróxido de potássio tem muitas aplicações industriais e especialidades. A maior parte das aplicações explora sua reatividade com ácido e sua corrosividade.

KOH é notável como o precursor da maioria dos sabões moles (macios, como os cremes de barbear) e líquidos assim como diversos compostos químicos contendo potássio.

KOH e NaOH podem ser usados intercambiavelmente para um vasto número de aplicações, embora na indústria, NaOH seja preferido devido ao seu baixo custo. O hidróxido de potássio, molarmente, pode ssubstituir o hidróxido de potássio na razão de 6 partes para 5 partes de hidróxido de sódio para a mesma aplicação.

6.1.Precursor para outros compostos de potássio

Os sais de potássio carbonato, cianeto, permandanato, fosfatos e vários silicatos são preparados por tratamento dos óxidos ou dos sais com KOH.[4] A lata solubilidade do fosfato de potássio é desejável em fertilizantes.

6.2.Produção de biodiesel

Embora mais custoso que usar o hidróxido de sódio, o KOH trabalha bem na produção de biodiesel por saponificação de gorduras em óleos vegetais.[5] A glicerina do biodiesel obtido através do hidróxido de potássio é útil como um suplemento alimentar de baixo custo para pecuária (onde entra como uma fonte calórica), desde que o tóxico metanol seja removido.[6][7]

6.4.Fabricação de sabões moles

A saponificação de gorduras com KOH é usada para preparar os correspondentes “sabões de potássio”, os quais são mais macios que os mais comuns sabões derivados de hidróxido de sódio. Por causa de sua maciez e grande solubilidade, sabões de potássio requerem menos água para serem liquefeitos, e podem então conter mais agente de limpeza que sabões de ódio liquefeitos.[8]

6.5.Como um elétrólito

Hidróxido de potássio aquoso é empregado como o eletrólito em baterias alcalinas baseadas em níquel-cádmio, níquel-ferro e dióxido de mangenês-zinco. Hidróxido de potássio é preferido em relação ao hidróxido de sódio porque suas soluções são mais condutivas.[9]

6.6.Produção de sais de outros elementos

Muitos sais de rádio são preparados por reações de neutralização envolvendo KOH.

6.7.Aplicações específicas

O KOH possui numerosas aplicações especializadas, as quais virtualmente todas apoiam-se em seu caráter básico ou propriedade degradativas. KOH é largamente usado no laboratório com os mesmos propósitos. Em síntese química, a seleção de KOH vs. NaOH é guiada pela solubilidade para o sal resultante. Suas propriedades corrosivas o fazem útil como um ingrediente em limpeza e desinfecção de superfícies e materiais resistentes.[3] É frequentemente o ingrediente ativo principal em “removedores químicos de cutículas”.

Utiliza-se em laboratórios soluções de hidróxido de potássio em álcool etílico especialmente para a limpeza de recipientes de polietileno, polipropileno e outros polímeros e destacadamente para sujidades ácidas e orgânicas.[10]

Por causa de sua alta afinidade com a água, KOH serve como um desecante em atividades laboratoriais. É frequentemente usado para secar solventes básicos, especialmente aminas e piridinas: a destilação destes líquidos básicos com uma pasta de KOH produz o reagente anidro.[11]

É similar ao hidróxido de sódio como absorvedor de determinados gases, mas devido à sua solubilidade, é preferível para determinadas absorções de dióxido de carbono e dióxido de enxofre.

Possui aplicação no diagnóstico laboratorial de micoses.[12]

7.Apresentações comerciais e usuais e seus fins

Normalmente é comercializado na forma de lentinhas (pérolas) ou escamas. Por causa de sua alta estabilidade térmica e relativamente baixo ponto de fusão, ele é frequentemente fundido em pellets, barras, bolinhas ou lâminas, formas que tem menor área superficial e propriedades de manuseio convenientes.

Soluções aquosas concentradas são algumas vezes chamadas de lixívias de potássio.

8.Segurança

As mesmas precauções segurança tomadas a respeito do hidróxido de sódio devem ser tomadas em relação ao hidróxido de potássio.

9.Questões ambientais

As mesmas precauções com respeito ao meio ambiente tomadas a respeito do hidróxido de sódio devem ser tomadas em relação ao hidróxido de potássio.

10.Produção

Historicamente, KOH foi produzido pela ebulição de uma solução de carbonato de potássio (potassa, normalmente de cinzas vegetais, como da lenha e carvão vegetal, K₂CO₃), ou sulfato de potássio (K₂SO₄) com hidróxido de cálcio (cal apagada), resultando em uma reação de metátese a qual produz o carbonato de cálcio (ou o sulfato) como precipitado, deixando o hidróxido de potássio na solução:

Ca(OH)₂ + K₂CO₃ → CaCO₃ + 2 KOH

Ou ainda:

Ca(OH)₂ + K₂SO₄ → CaSO₄ + 2 KOH

Com a filtragem do precipitado de carbonato de cálcio e ebulindo a solução até a completa evaporação (chamada então de “potassa cáustica ou calcinada”). Este método foi usado de potassa extraída de cinzas de madeira e cal extinta e figurou como o mais importante método de produzir hidróxido de potássio até o final do século XIX, quando foi largamente substituído pelo moderno método de eletrólise das soluções de cloreto de potássio, análogos aos métodos eletroliticos para a produção de hidróxido de sódio (chamados métodos cloro-álcali):

2 KCl + 2 H₂O → 2 KOH + Cl₂ + H₂

O gás hidrogênio forma-se como um subproduto no cátodo; simultaneamente, uma oxidação anódica do íon cloro toma lugar, formando gás cloro como um subproduto. A separação dos espaços anódicos e catódicos na eletrólise é essencial para este processo.[3]

Sendo o hidróxido de potássio e o carbonato de potássio substãncias muito relacionadas, a produção de hidróxido de potássio pela eletrólise de soluções de cloreto de potássio conduziu à produção de carbonato de potássio a partir do hidróxido de potássio (potassa). Os suprimentos abundantes e baratos de KCl refinado, combinados com energia elétrica de baixo custo, indicam que este continuará a ser, no futuro, o principal método de produção. Cerca de 18 mil toneladas de toneladas de potassa cáustica são consumidas por ano nas indústriais de sabões, de detergentes e de corantes.[13]

11.Economia e Mercado

Em 2005, estimou-se em 700 mil a 800 mil toneladas de KOH foram produzidas. Anualmente produz-se aproximadamente 100 vezes menos KOH que o produzido de NaOH, comparativamente.[4][14][15]

Cerca de 18 mil toneladas de toneladas de potassa cáustica são consumidas por ano nas indústriais de sabões, de detergentes e de corantes.[13]

Referências

Obs: Ao ser realizada a transferência dos artigos do Google Knol para o Anottum, houve a perda parcial das referências deste artigo. Assim que possível, sua referenciação será recuperada e aprimorada. Contando com sua compreensão, grato.

1. Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5.

2. Wells, A.F. (1984) Structural Inorganic Chemistry, Oxford: Clarendon Press. ISBN 0-19-855370-6.

3. Römpp Chemie-Lexikon, 9th Ed. (em alemão)

4. H. Schultz, G. Bauer, E. Schachl, F. Hagedorn, P. Schmittinger “Potassium Compounds” in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a22 039

5. Utah Biodiesel Supply - Potassium Hydroxide

6. www.utahbiodieselsupply.com

7. James K. Drackley; GLYCERIN AS A POTENTIAL FEED INGREDIENT FOR DAIRY CATTLE

8. www.livestocktrail.uiuc.edu

9. Shawn S Donkin and Perry H. Doane; Glycerol from Biodiesel Production: The New Corn for Dairy Cattle; Purdue University, West Lafayette IN 47907 and ADM Nutrition Research, Decatur, IN 46733

10. animal.cals.arizona.edu

11. "Caustic Potash." Oxy.com

12. www.oxy.com

13. "Potassium Hydroxide." MSDS

14. www.jtbaker.com