Hydroxid draselný
Obsah boxu
Šablona:Infobox - chemická sloučenina
Hydroxid draselný (chemický vzorec KOH) je anorganická sloučenina, patřící mezi nejsilnější zásady (resp. hydroxidy). V čistém stavu je to bílá, pevná, silně hygroskopická látka, která pohlcuje ze vzduchu oxid uhličitý a vodní páru. Pro své vlastnosti, zejména silnou zásaditost a reaktivitu, má široké uplatnění v chemickém průmyslu, při výrobě čisticích prostředků, v zemědělství i v potravinářství. Běžně se prodává ve formě bílých pelet, šupinek nebo roztoků různé koncentrace. Jeho starší a triviální názvy jsou louh draselný nebo žíravé draslo.
📜 Historie
Historie hydroxidu draselného je úzce spjata s historií potaše (uhličitan draselný, K₂CO₃), který byl po staletí získáván z dřevěného popela. Samotný název prvku draslík (anglicky potassium) je odvozen od slova pot-ash (popel v hrnci), což odkazuje na tradiční metodu výroby louhováním popela ve vodě a odpařováním roztoku v hrncích.
Již ve starověku lidé věděli, že smícháním popela s tuky a vodou lze vyrobit primitivní formu mýdla. Tento proces, dnes známý jako zmýdelnění, byl základem výroby čisticích prostředků. Teprve v 18. století chemici jako Henri Louis Duhamel du Monceau a Andreas Sigismund Marggraf rozlišili mezi sodnými a draselnými sloučeninami a zjistili, že draselné soli dávají vzniknout měkčím mýdlům.
Čistý hydroxid draselný byl poprvé izolován až s rozvojem elektrochemie. V roce 1807 anglický chemik Sir Humphry Davy provedl elektrolýzu roztaveného KOH a jako první tak izoloval elementární draslík, čímž definitivně potvrdil jeho status chemického prvku. Tento objev otevřel cestu k průmyslové výrobě hydroxidu draselného elektrolýzou roztoků chloridu draselného, která je dodnes hlavní výrobní metodou.
🧪 Fyzikální a chemické vlastnosti
Fyzikální vlastnosti
Hydroxid draselný je v pevném stavu bílá krystalická látka, často dodávaná ve formě malých pelet, granulí nebo šupinek. Je bez zápachu a má silně hořkou chuť, ale jeho ochutnávání je extrémně nebezpečné kvůli jeho žíravosti. Je to silně hygroskopická látka, což znamená, že aktivně pohlcuje vlhkost z okolního vzduchu, a proto musí být skladován v hermeticky uzavřených obalech.
Rozpouštění hydroxidu draselného ve vodě je silně exotermická reakce, při které se uvolňuje značné množství tepla, což může vést k varu roztoku, pokud se KOH přidává do vody příliš rychle nebo v příliš velkém množství. Je také dobře rozpustný v ethanolu a methanolu.
Chemické vlastnosti
Hydroxid draselný je prototypem silné zásady. Ve vodném roztoku se téměř úplně disociuje na draselný kationt (K⁺) a hydroxidový aniont (OH⁻).
- KOH → K⁺ + OH⁻
Přítomnost vysoké koncentrace hydroxidových iontů způsobuje silně zásadité pH roztoku.
- Neutralizace: Jako silná zásada bouřlivě reaguje s kyselinami za vzniku soli a vody. Tato reakce se nazývá neutralizace a je také silně exotermická.
- Reakce s oxidy kyselinotvornými: Reaguje s kyselými oxidy, jako je oxid uhličitý (CO₂), za vzniku uhličitanů. Tato vlastnost způsobuje, že roztoky KOH na vzduchu postupně ztrácejí svou zásaditost, protože pohlcují CO₂ a mění se na uhličitan draselný.
- 2 KOH + CO₂ → K₂CO₃ + H₂O
- Zmýdelnění (saponifikace): Hydroxid draselný reaguje s estery, zejména s tuky a oleji (což jsou estery glycerolu a mastných kyselin), a štěpí je na alkohol (glycerol) a draselné soli mastných kyselin. Tyto soli jsou známé jako draselná mýdla, která jsou na rozdíl od sodných mýdel měkčí a lépe rozpustná ve vodě, a proto se používají k výrobě tekutých a mazlavých mýdel.
- Žíravé účinky: KOH je silná žíravina. Reaguje s amfoterními kovy, jako je hliník nebo zinek, za uvolňování vodíku. Také rozkládá mnoho organických materiálů, včetně tkání, papíru, dřeva a textilií.
⚙️ Výroba
V současnosti se drtivá většina hydroxidu draselného vyrábí elektrolýzou vodného roztoku chloridu draselného (KCl). Tento proces je variantou tzv. chlor-alkali procesu, který se používá i pro výrobu hydroxidu sodného.
Proces probíhá v elektrolytickém článku, který je rozdělen membránou na anodový a katodový prostor.
- 2 Cl⁻ → Cl₂ + 2 e⁻
- Na katodě (záporná elektroda) dochází k redukci molekul vody za vzniku plynného vodíku a hydroxidových iontů.
- 2 H₂O + 2 e⁻ → H₂ + 2 OH⁻
Draselné kationty (K⁺) putují přes membránu do katodového prostoru, kde se spojují s vzniklými hydroxidovými ionty a tvoří hydroxid draselný. Celková rovnice procesu je:
- 2 KCl + 2 H₂O → 2 KOH + Cl₂ + H₂
Vedlejšími produkty tohoto procesu jsou tedy komerčně významné plyny – chlor a vodík. Výsledný roztok hydroxidu draselného se následně zahušťuje odpařováním vody, aby se získal produkt o požadované koncentraci nebo pevná látka.
🏭 Využití
Hydroxid draselný má širokou škálu aplikací v mnoha odvětvích.
Průmysl
- Výroba mýdel a detergentů: Je klíčovou surovinou pro výrobu měkkých a tekutých mýdel. Draselná mýdla jsou lépe rozpustná ve vodě a šetrnější k pokožce než sodná mýdla.
- Výroba chemikálií: Slouží jako výchozí surovina pro syntézu dalších draselných sloučenin, jako je uhličitan draselný (potaš), manganistan draselný, fosforečnany draselné a různé kyanidy.
- Alkalické baterie: Koncentrovaný roztok KOH se používá jako elektrolyt v alkalických bateriích (např. s elektrodami Ni-Cd nebo Ni-Fe).
- Výroba bionafty: Působí jako účinný katalyzátor při transesterifikaci rostlinných olejů a živočišných tuků na bionaftu.
- Petrochemický průmysl: Používá se k odstraňování sirných sloučenin a kyselých nečistot z ropy a zemního plynu.
- Výroba papíru: Používá se při delignifikaci dřeva, tedy oddělování celulózových vláken od ligninu.
Potravinářství
V Evropské unii je hydroxid draselný schválen jako potravinářská přídatná látka pod kódem E525. Používá se jako regulátor kyselosti a stabilizátor.
- Změkčování oliv.
- Chemické loupání ovoce a zeleniny (např. brambor nebo rajčat).
- Při zpracování kakaových bobů (tzv. holandský proces) pro snížení kyselosti a zlepšení barvy a chuti.
- Výroba některých druhů pečiva, například německých preclíků (Laugengebäck), kde se pečivo před pečením potírá zředěným roztokem louhu pro dosažení typické hnědé kůrky a chuti.
Ostatní využití
- Zemědělství: Používá se k úpravě pH kyselých půd, i když méně často než levnější hydroxid vápenatý.
- Laboratoře: Je běžnou laboratorní chemikálií pro titrace, syntézy a jako sušidlo pro zásadité plyny.
- Čisticí prostředky: Je aktivní složkou v silných čisticích prostředcích na odpady a potrubí, kde rozpouští tuky, vlasy a další organické nečistoty.
- Veterinární medicína: Používá se k odstraňování rohů u mladých telat (chemická dehorning).
- Pohřebnictví: Využívá se při procesu zvaném resomace (alkalická hydrolýza) jako ekologičtější alternativa ke kremaci.
⚠️ Bezpečnost a manipulace
Hydroxid draselný je vysoce nebezpečná a žíravá látka. Při manipulaci s ním je nutné dodržovat přísná bezpečnostní opatření a používat osobní ochranné pracovní prostředky (OOPP), včetně:
- Ochranných brýlí nebo obličejového štítu.
- Chemicky odolných rukavic (např. z nitrilu nebo neoprenu).
- Ochranného oděvu nebo zástěry.
Kontakt s kůží způsobuje vážné chemické popáleniny, které jsou zpočátku méně bolestivé než popáleniny od kyselin, ale pronikají hlouběji do tkáně a způsobují její zkapalnění (kolikvační nekróza). Zasažení očí může vést k trvalému poškození zraku nebo slepotě.
Při požití způsobuje těžké poleptání trávicího traktu a může být smrtelné. Vdechnutí prachu nebo aerosolu dráždí dýchací cesty a může způsobit edém plic.
Při ředění se musí VŽDY sypat hydroxid do vody, nikdy naopak. Přidání vody k hydroxidu může způsobit prudké zahřátí a vystříknutí žíravého roztoku. Je třeba pracovat v dobře větraném prostoru.
🧑🏫 Pro laiky: Co je to draselný louh?
Představte si hydroxid draselný (neboli draselný louh) jako extrémně silný čisticí prostředek, mnohem silnější než cokoliv, co běžně používáte doma. Je to chemický "protiklad" kyseliny. Zatímco kyseliny jsou kyselé, louhy jsou zásadité (nebo také "alkalické").
- Co to dělá? Jeho hlavní schopností je rozpouštět organické věci. Dokáže rozložit tuky, oleje, vlasy a další nečistoty. Proto je hlavní složkou v čističích ucpaných odpadů. Když ho smícháte s tukem, vznikne mýdlo – přesně tak se dříve vyráběla tekutá mýdla.
- Jak vypadá? V obchodě ho nejčastěji koupíte jako malé bílé kuličky (pelety) nebo šupinky. Tyto kuličky na vzduchu rychle "vlhnou", protože si berou vodu přímo ze vzduchu.
- Proč je nebezpečný? Protože je to silná žíravina. Při kontaktu s kůží ji může vážně poleptat. Je to podobné jako popálení, ale způsobené chemikálií. Proto se s ním musí pracovat velmi opatrně, v rukavicích a brýlích.
- Kde se s ním setkáme? Kromě čističů odpadů se v malém a bezpečném množství používá i v potravinářství (označení E525) k úpravě kyselosti nebo při výrobě preclíků, kde jim dává typickou hnědou kůrku. Je také uvnitř alkalických baterií.
Jednoduše řečeno, je to velmi užitečná, ale zároveň nebezpečná chemikálie, která má v průmyslu i v běžném životě mnoho tváří.