氧化鉀 氧化鉀(英文:potassium oxide )是一種堿金屬氧化物,有著立方反 螢石 的晶體結(jié)構 ,化學符號是K?O, 摩爾質(zhì)量 是94.196 g/mol,密度是2.3 g/cm3, 易潮解,在350 ℃時易分解,易溶于水并與水發(fā)生化合反應生成 氫氧化鉀 。氧化鉀可以與水發(fā)生反應生成氫氧化鉀 ,因此氧化鉀包裝應注意密封性且存儲于干燥陰涼通風的庫房 。氧化鉀具有較強的毒性,接觸皮膚會造成嚴重皮膚灼傷,且對眼睛有更強的刺激性,會造成嚴重眼損傷,泄漏時還會對環(huán)境造成一定的污染 。 氧化鉀主要通過金屬鉀氧化制得 。它在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領域有不同的應用,最常見的用途是作為制備許多含鉀化合物的重要原料 ,還可以用來制作肥料用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中 。
環(huán)境分布 氧化鉀主要存在于礦物中,富鉀礦物可分為水溶性 鉀礦 資源和非水溶性鉀礦資源。其中水溶性鉀鹽資源主要有 鉀石鹽 、光鹵石、 硫酸鉀 、混合 鉀鹽 和液態(tài)鉀鹽5種類型,而非水溶性鉀礦資源主要有富鉀正長巖、富鉀板巖、富鉀頁巖、富鉀火山巖等 。世界上鉀鹽主要來源于水溶性鉀礦資源,但水溶性鉀礦資源的分布不均衡,大多數(shù)分布于加拿大、俄羅斯和 白俄羅斯 等少數(shù)國家中 。
理化性質(zhì)
物理性質(zhì) 固體氧化鉀是一種灰白色結(jié)晶性粉末,屬于CaF 2 型 。相對密度為2.3 g/cm3,其熔點大于760攝氏度 。氧化鉀的溶解性表現(xiàn)在其溶于水, 乙醇 和 甘油 等,不溶于 乙醚 、丙酮和 鹽酸 。
化學性質(zhì) 氧化鉀在潮濕空氣中易 潮解,會與水發(fā)生反應生成氫氧化鉀。氧化鉀也會與氣體發(fā)生反應,它與不同含量的氧氣反應會得到不同產(chǎn)物。除氧氣以外,氧化鉀可以和二氧化碳反應生成碳酸鉀,它還會與氫氣發(fā)生反應生產(chǎn)氫氧化鉀和 金屬單質(zhì) 鉀,與 氯氣 反應生成相應的鉀鹽。該堿金屬氧化物可與酸反應生成相應的鹽和水。介紹以下幾種反應 : (1)氧化鉀與水的反應
(2)氧化鉀與氣體的反應
(4)氧化鉀與非金屬氧化物的反應
(5)氧化鉀與酸的反應
(6)氧化鉀在高溫下發(fā)生歧化反應,分界形成 過氧化鉀 和單質(zhì)鉀
制備方法
合成法 1.在 二甲苯 中反復熔融除去金屬鉀表面的油類物質(zhì),再用泵抽氣蒸餾兩次獲得表面光潔且處于真空狀態(tài)的金屬鉀。 2.微微加熱,通入很小量的干燥純空氣,讓金屬鉀與氧氣反應生成氧化鉀。尚未反應的氧化鉀因反應熱熔融,避免過氧化鉀的產(chǎn)生。
3.然后同樣操作進行數(shù)次可得到微粒狀的氧化鉀。
4.然后在350℃下進行真空蒸餾,除去過量未反應的金屬鉀,獲得高純度的氧化鉀。
高溫分解法 硝酸鉀在催化劑 氧化鋁 的作用下,經(jīng)焙燒可得氧化鉀、一氧化氮和氧氣 。 過氧化鉀在高溫下發(fā)生分解反應,生成氧化鉀和氧氣。
廢料中氧化鉀的提取 將所得廢次品含鉀物料與水按比例混合,獲得對應的混合液。然后對其進行除雜,得到清液。將所得清液濃縮至出現(xiàn)氧化鉀晶體后,采用冷卻結(jié)晶的方法獲得氧化鉀晶體。最后是提純、分離。
測定技術
火焰光度法 原理:將所測溶液的發(fā)射強度值與標準系列工作溶液的發(fā)射強度值進行比對,可計算得到所測溶液的質(zhì)量分數(shù)。
操作步驟:試樣用 硼酸 、淀粉高溫熔結(jié)后,使鉀轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>硼酸鹽 ,用水浸出后,分離出不溶物。加入 正丁醇 做增感劑,用火焰光度法測定氧化鉀含量。
火焰原子吸收光譜法 原理:將所測溶液的吸光度與標準系列工作溶液吸光度進行比對,可計算得到所測溶液的質(zhì)量分數(shù)。
操作步驟:試料用硫酸-磷酸混合酸在石英燒杯中加熱溶解,用水稀釋后,用空氣- 乙炔 火焰,在 原子吸收光譜儀 波長766.5nm處測定鉀的吸光度,計算氧化鉀量。
應用領域
農(nóng)藥 鉀作為植物所需的三大營養(yǎng)元素之一,對農(nóng)作物生長發(fā)揮著至關重要的作用 。鉀元素在植物體內(nèi)主要以離子形態(tài)存在, 鉀離子 是細胞中構成滲透勢的重要無機組分 。 氧化鉀可用于制作肥料,不僅可以改變土壤的酸度 ,還可以對被重金屬污染的土壤進行一定程度的修復 ,而且在土壤中添加合理的鉀肥可提高植株的抗逆性, 同時也能促進植物體內(nèi)葉綠體合成 。施加合理的鉀肥量可以保證植物可以獲得充足的營養(yǎng)供應,從而促進黃瓜增產(chǎn),改善果實品質(zhì) 。而且合理的鉀肥量不僅能促進幼苗根系生長, 還有助于植物對氮元素的吸收 。
催化劑 氧化鉀可作為堿源改變催化劑晶粒大小 。其原理在于氧化鉀的加入增大了反應中 鉀離子 含量,抑制晶核產(chǎn)生從而增大 ZSM-5分子篩 催化劑的晶粒大小。其還可以直接作為負載型催化劑與氧化鋁一起催化反應。 氧化鉀可用作 合成氨 的助催化劑 ,通過中和助催化劑的酸性,降低溢出功,從而提高催化劑的比活性 。該金屬氧化物作為助催化劑可降低催化劑中Cu的分散度抑制反應過程中Cu粒子的燒結(jié) 。 氧化鉀可作為助催化劑,增加催化劑表面的堿性位點,提高催化劑活性。而且該催化劑在氧化鉀的幫助 下,具有良好的重復使用效能。 氧化鉀也可用作酸性氣體吸收劑或干燥劑
工業(yè) 氧化鉀可作為改性劑提高微晶玻璃的燒結(jié)性能,改善微晶玻璃的電學性能,提高其在基板材料領域應用的可能性 。
金屬氧化劑K 2 O可應用于鋼鐵工業(yè)中。在保持堿度不變的情況下,氧化鉀可以降低生產(chǎn)中堿危害,提高 高爐渣 的使用壽命,幫助實現(xiàn)節(jié)能減排、降低生產(chǎn)成本的目標 。 K 2 O是“K 2 O-Na 2 O-Li 2 O- MgO ”四元復合 熔劑 體系的基本原料。該熔劑可以陶瓷降低燒結(jié)溫度,拓寬 燒結(jié)溫度范圍 ,增加抗壓強度 。氧化鉀還可以與其他堿金屬氧化物一起制作形成陶瓷的生料釉面 。
安全事宜
健康危害 氧化鉀熔融物與皮膚接觸會造成嚴重皮膚灼傷。氧化鉀對眼睛有刺激性,會造成嚴重眼損傷 。稀釋水可能具有一定的腐蝕性或者毒性,并會造成環(huán)境污染 。
相關措施
泄漏區(qū)處理措施 首先隔離泄漏區(qū)域,處理人員做好防護措施后將泄漏物質(zhì)轉(zhuǎn)移至相關處理容器中。若是固體泄露,隔離區(qū)域在所有方向上至少有25米間距;若是液體泄露,隔離區(qū)域在所有方向上至少有50米間距 。
急救措施 皮膚接觸:立即將被污染的衣物脫下,用大量自來水或肥皂水沖洗至少20分鐘。
眼睛接觸:用大量水沖洗至少20分鐘。
防護措施:帶好防護眼鏡和防護衣。
滅火方法 避免使用水噴射滅火,該方法可能導致液體飛濺。用水噴霧、干粉、耐酒精泡沫或者二氧化碳滅火劑滅火。
儲存運輸 根據(jù)其性質(zhì),氧化鉀會與水反應 ,需密封儲存于干燥、陰涼、防潮處。氧化鉀還會與酸 和某些吸收劑 發(fā)生反應,因此不可與酸類、某些有機溶劑共同存放。