El hidróxido de potasio es un compuesto inorgánico con la fórmula K OH y se denomina comúnmente potasa cáustica .
Junto con el hidróxido de sodio (NaOH), el KOH es una base fuerte prototípica . Tiene muchas aplicaciones industriales y de nicho, la mayoría de las cuales utilizan su naturaleza cáustica y su reactividad hacia los ácidos . Se estima que en 2005 se produjeron entre 700.000 y 800.000 toneladas . El KOH es notable como precursor de la mayoría de los jabones suaves y líquidos , así como de numerosos productos químicos que contienen potasio. Es un sólido blanco que es peligrosamente corrosivo. [11]
El KOH presenta una alta estabilidad térmica . Debido a esta alta estabilidad y a su punto de fusión relativamente bajo , a menudo se funde en forma de pellets o varillas, formas que tienen una superficie reducida y propiedades de manejo convenientes. Estos pellets se vuelven pegajosos en el aire porque el KOH es higroscópico . La mayoría de las muestras comerciales tienen una pureza de aproximadamente el 90%, y el resto es agua y carbonatos. [11] Su disolución en agua es fuertemente exotérmica . Las soluciones acuosas concentradas a veces se denominan lejías de potasio . Incluso a altas temperaturas, el KOH sólido no se deshidrata fácilmente. [12]
A temperaturas más altas, el KOH sólido cristaliza en la estructura cristalina de NaCl . El grupo OH − se desordena rápida o aleatoriamente de modo que es efectivamente un anión esférico de radio 1,53 Å (entre Cl − y F − en tamaño). A temperatura ambiente, los grupos OH − están ordenados y el entorno alrededor de los centros K + está distorsionado, con distancias K + −OH − que varían de 2,69 a 3,15 Å, dependiendo de la orientación del grupo OH. El KOH forma una serie de hidratos cristalinos , a saber, el monohidrato KOH · H 2 O , el dihidrato KOH · 2 H 2 O y el tetrahidrato KOH · 4 H 2 O . [13]
Aproximadamente 112 g de KOH se disuelven en 100 mL de agua a temperatura ambiente, lo que contrasta con los 100 g/100 mL de NaOH. [14] Por lo tanto, en términos molares, el KOH es ligeramente más soluble que el NaOH. Los alcoholes de menor peso molecular, como el metanol , el etanol y los propanoles , también son excelentes disolventes . Participan en un equilibrio ácido-base. En el caso del metanol, el metóxido de potasio (metilato) forma: [15]
Debido a su alta afinidad por el agua, el KOH sirve como desecante en el laboratorio. Se suele utilizar para secar disolventes básicos, especialmente aminas y piridinas .
El KOH, al igual que el NaOH, actúa como fuente de OH − , un anión altamente nucleofílico que ataca los enlaces polares tanto en materiales inorgánicos como orgánicos. El KOH acuoso saponifica los ésteres :
Cuando R es una cadena larga, el producto se denomina jabón de potasio . Esta reacción se manifiesta por la sensación "grasosa" que da el KOH al tacto; las grasas de la piel se convierten rápidamente en jabón y glicerol .
El KOH fundido se utiliza para desplazar haluros y otros grupos salientes . La reacción es especialmente útil para reactivos aromáticos para dar los fenoles correspondientes . [16]
Como complemento a su reactividad frente a los ácidos, el KOH ataca a los óxidos . Así, el SiO2 es atacado por el KOH para dar silicatos de potasio solubles. El KOH reacciona con el dióxido de carbono para dar bicarbonato de potasio :
Históricamente, el KOH se obtenía añadiendo carbonato de potasio a una solución concentrada de hidróxido de calcio (cal apagada). La reacción de metátesis de la sal da como resultado la precipitación del carbonato de calcio sólido , lo que deja hidróxido de potasio en solución:
La filtración del carbonato de calcio precipitado y la ebullición de la solución dan lugar al hidróxido de potasio ("potasa calcinada o cáustica"). Este método de producción de hidróxido de potasio siguió siendo dominante hasta finales del siglo XIX, cuando fue sustituido en gran medida por el método actual de electrólisis de soluciones de cloruro de potasio . [11] El método es análogo a la fabricación de hidróxido de sodio (véase el proceso cloro-álcali ):
El gas hidrógeno se forma como subproducto en el cátodo ; al mismo tiempo, se produce una oxidación anódica del ion cloruro , formándose gas cloro como subproducto. La separación de los espacios anódico y catódico en la celda de electrólisis es esencial para este proceso. [17]
KOH y NaOH se pueden utilizar indistintamente para diversas aplicaciones, aunque en la industria se prefiere NaOH debido a su menor costo.
En la industria, el KOH es un buen catalizador para el proceso de gasificación hidrotermal. En este proceso, se utiliza para mejorar el rendimiento de gas y la cantidad de hidrógeno en el proceso. Por ejemplo, la producción de coque (combustible) a partir de carbón a menudo produce mucha agua residual de coquización. Para degradarla, se utiliza agua supercrítica para convertirla en gas de síntesis que contiene monóxido de carbono , dióxido de carbono , hidrógeno y metano . Usando la adsorción por oscilación de presión , podríamos separar varios gases y luego usar la tecnología de energía a gas para convertirlos en combustible. [18] Por otro lado, el proceso de gasificación hidrotermal podría degradar otros desechos como lodos de depuradora y desechos de fábricas de alimentos.
Muchas sales de potasio se preparan mediante reacciones de neutralización que involucran KOH. Las sales de potasio de carbonato , cianuro , permanganato , fosfato y varios silicatos se preparan tratando los óxidos o los ácidos con KOH. [11] La alta solubilidad del fosfato de potasio es deseable en fertilizantes .
La saponificación de grasas con KOH se utiliza para preparar los correspondientes " jabones potásicos ", que son más suaves que los jabones derivados del hidróxido de sodio más comunes . Debido a su suavidad y mayor solubilidad, los jabones potásicos requieren menos agua para licuarse y, por lo tanto, pueden contener más agente limpiador que los jabones sódicos licuados. [19]
El hidróxido de potasio acuoso se emplea como electrolito en baterías alcalinas basadas en níquel - cadmio , níquel - hidrógeno y dióxido de manganeso - zinc . Se prefiere el hidróxido de potasio al hidróxido de sodio porque sus soluciones son más conductoras. [20] Las baterías de níquel-hidruro metálico del Toyota Prius utilizan una mezcla de hidróxido de potasio e hidróxido de sodio. [21] Las baterías de níquel-hierro también utilizan hidróxido de potasio como electrolito.
En los productos alimenticios, el hidróxido de potasio actúa como espesante, agente de control del pH y estabilizador de alimentos. La FDA lo considera generalmente seguro como ingrediente alimentario directo cuando se utiliza de acuerdo con las Buenas Prácticas de Manufactura . [22] Se lo conoce en el sistema numérico E como E525 .
Al igual que el hidróxido de sodio, el hidróxido de potasio atrae numerosas aplicaciones especializadas, prácticamente todas las cuales dependen de sus propiedades como una base química fuerte con su consecuente capacidad para degradar muchos materiales. Por ejemplo, en un proceso comúnmente conocido como "cremación química" o " resomación ", el hidróxido de potasio acelera la descomposición de los tejidos blandos, tanto animales como humanos, para dejar atrás solo los huesos y otros tejidos duros. [23] Los entomólogos que deseen estudiar la estructura fina de la anatomía de los insectos pueden utilizar una solución acuosa de KOH al 10% para aplicar este proceso. [24]
En síntesis química, la elección entre el uso de KOH y el uso de NaOH está guiada por la solubilidad o calidad de conservación de la sal resultante .
Las propiedades corrosivas del hidróxido de potasio lo convierten en un ingrediente útil en agentes y preparaciones que limpian y desinfectan superficies y materiales que pueden resistir la corrosión por KOH. [17]
El KOH también se utiliza para la fabricación de chips semiconductores (por ejemplo, grabado húmedo anisotrópico ).
El hidróxido de potasio es a menudo el principal ingrediente activo de los "removedores de cutículas" químicos utilizados en los tratamientos de manicura .
Debido a que las bases agresivas como el KOH dañan la cutícula del tallo piloso , se utiliza hidróxido de potasio para ayudar químicamente a la eliminación del pelo de las pieles de los animales. Las pieles se sumergen durante varias horas en una solución de KOH y agua para prepararlas para la etapa de depilación del proceso de curtido . Este mismo efecto también se utiliza para debilitar el cabello humano en preparación para el afeitado. Los productos para antes del afeitado y algunas cremas de afeitar contienen hidróxido de potasio para abrir la cutícula del cabello y actuar como un agente higroscópico para atraer y forzar el agua hacia el tallo piloso, causando más daño al cabello. En este estado debilitado, el cabello se corta más fácilmente con una cuchilla de afeitar.
El hidróxido de potasio se utiliza para identificar algunas especies de hongos . Se aplica una solución acuosa de KOH al 3-5 % a la pulpa de un hongo y el investigador observa si el color de la pulpa cambia o no. Ciertas especies de hongos con branquias , boletos , poliporos y líquenes [25] se pueden identificar en función de esta reacción de cambio de color. [26]
El hidróxido de potasio es un álcali cáustico y sus soluciones pueden ser irritantes para la piel y otros tejidos en concentraciones bajas, o altamente corrosivas en concentraciones altas. Los ojos son particularmente vulnerables, y el polvo o la niebla son severamente irritantes para los pulmones y pueden causar edema pulmonar . [27] Las consideraciones de seguridad son similares a las del hidróxido de sodio .
Los efectos cáusticos se deben a su elevada alcalinidad, pero si se neutraliza el hidróxido de potasio con un ácido no tóxico, se convierte en una sal de potasio no tóxica. Está aprobado como aditivo alimentario con el código E525.
