Υπεροξείδιο του Καλίου

Ως εργαστηριακό αντιδραστήριο, το υπεροξείδιο του καλίου έχει λίγες μόνο εφαρμογές. Το KO2 ερευνάται συχνά σε οργανικούς διαλύτες λόγω της αντίδρασής του με το νερό. Η Ρωσική Διαστημική Υπηρεσία χρησιμοποίησε με επιτυχία το υπεροξείδιο του καλίου για διαστημόπλοια και διαστημικές στολές Soyuz. Ωστόσο, το KO2 έχει χρησιμοποιηθεί μόνο σε περιορισμένες ποσότητες σε αναπνευστήρες κατάδυσης λόγω της ισχυρής αλληλεπίδρασής του με το νερό. Έχει επίσης χρησιμοποιηθεί σε δοχεία αναπνοής για εργασίες πυρόσβεσης και διάσωσης ορυχείων.

Υπεροξείδιο του καλίου

Η ανόργανη ένωση υπεροξείδιο του καλίου έχει τον τύπο KO2. Είναι ένα παραμαγνητικό στερεό που είναι κίτρινο και αποσυντίθεται όταν εκτίθεται σε υγρό αέρα. Είναι μια σπάνια περίπτωση ενός σταθερού άλατος ανιόντων υπεροξειδίου. Χρησιμοποιείται σε αναπνευστήρες, διαστημόπλοια, υποβρύχια και συστήματα ασφαλείας διαστημικών στολών ως αφυγραντήρας H2O, καθαριστής CO2 και γεννήτρια O2.

Το υπεροξείδιο του καλίου είναι ένα αντιδραστικό οξειδωτικό που δρα εύκολα με νερό, οξέα και εύφλεκτα υλικά (οργανικές ενώσεις και γραφίτης σε σκόνη). Όταν αναμιγνύεται με οργανικά έλαια όπως η κηροζίνη, ακόμη και το ξηρό υπεροξείδιο μπορεί να σχηματίσει ένα εκρηκτικό μόριο ευαίσθητο στην κρούση. Αυτή η ένωση χρησιμοποιείται σε υποβρύχια και διαστημόπλοια για την απορρόφηση CO2 και την παραγωγή ανθρακικού καλίου και οξυγόνου.

Χημικός τύπος υπεροξειδίου του καλίου

Το υπεροξείδιο είναι μια χημική ένωση που έχει ένα ιόν υπεροξειδίου σε αυτό. Τέτοια ιόντα έχουν το χημικό σύμβολο O2−. Τα μόρια οξυγόνου μειώνονται κατά ένα ηλεκτρόνιο για την παραγωγή του.

Μία μείωση ηλεκτρονίου στο O2 παράγει ένα ιόν υπεροξειδίου. Αυτό συμβαίνει επειδή κάθε άτομο μοριακού οξυγόνου έχει δύο ασύζευκτα ηλεκτρόνια. Επειδή το καθαρό φορτίο του O2 αλλάζει σε -1 όταν προστίθεται ένα ηλεκτρόνιο σε ένα από τα εκφυλισμένα μοριακά τροχιακά του, σχηματίζεται υπεροξείδιο.

Ένα ασύζευκτο ηλεκτρόνιο βρίσκεται στο κέλυφος σθένους της ηλεκτρονικής διαμόρφωσης του Καλίου, το οποίο είναι [Ar]4s1. Κατά συνέπεια, χάνει γρήγορα αυτό το ηλεκτρόνιο για να παράγει ιόν Κ+, το οποίο στη συνέχεια αλληλεπιδρά με το ιόν O2 − για να δημιουργήσει υπεροξείδιο του καλίου που σχετίζεται με ιοντικούς δεσμούς. Ο χημικός του τύπος είναι KO2. Σε αυτήν την περίπτωση, η χημική αντίδραση έχει ως εξής:

K + O2 → KO2

Προμήθεια υπεροξειδίου του καλίου

1. Βιομηχανική διεργασία:Το υπεροξείδιο του καλίου (KO2) παρασκευάζεται με τη χρήση μετάλλου νατρίου στη θέση του χλωριούχου καλίου για την απόκτηση άνω του 97 τοις εκατό καθαρότητας μετάλλου καλίου. Το λιωμένο Κάλιο στη συνέχεια ενεργοποιείται και αποστέλλεται σε ένα ειδικό πιστόλι ψεκασμού όπου αναμιγνύεται με καθαρό αέρα πριν εγχυθεί σε έναν οξειδωτικό κλίβανο, ο οποίος θα δημιουργηθεί με καύση στους 230-250 °C.

2. Μέθοδος οξείδωσης:ο πεπιεσμένος αέρας οξειδώνει το μέταλλο καλίου για να παράγει υπεροξείδιο του καλίου αφαιρώντας λάδι, νερό και διοξείδιο του άνθρακα.

Προφίλ αντιδραστικότητας

Το υπεροξείδιο του καλίου είναι ένα ισχυρό οξειδωτικό. Αυτή η ένωση εμφανίζεται στις επιφάνειες του μετάλλου καλίου, είτε στερεό είτε λιωμένο όταν εκτίθεται στον αέρα. Για παράδειγμα υπεροξειδίου του καλίου, εκρήξεις έγιναν όταν έγιναν προσπάθειες να σβήσουν ένα φλεγόμενο δοχείο καλίου με γραφίτη σε σκόνη.

Όταν μια μεγάλη ποσότητα μετάλλων καλίου υψηλής οξείδωσης έπεσε σε αιθυλική αλκοόλη, έγινε μια άμεση έκρηξη, η οποία έσπασε εντελώς το πιάτο. Η παρουσία υπεροξειδίου του καλίου πιστεύεται ότι είναι η πηγή της αντίδρασης.

Το υπεροξείδιο του καλίου δεν πρέπει ποτέ να εφαρμόζεται σε καθαρές οργανικές ενώσεις (υδρογονάνθρακες) λόγω της πιθανότητας ανάφλεξης και βίαιης έκρηξης. Ο χαλκός, το κάλιο, ο κασσίτερος και ο ψευδάργυρος οξειδώνονται με πυράκτωση. Το διχλωριούχο δισελήνιο και το υπεροξείδιο αντιδρούν βίαια.

Χρήσεις υπεροξειδίου του καλίου

• Ως καθαριστής CO2, αφυγραντήρας και γεννήτρια οξυγόνου, το οξείδιο του καλίου είναι ένα ζωτικό συστατικό στον σύγχρονο κόσμο.
• Χρησιμοποιείται σε αναπνευστήρες για πυρόσβεση και επιχειρήσεις διάσωσης ναρκών.
• Χρησιμοποιείται επίσης στα συστήματα υποστήριξης ζωής διαστημοπλοίων, υποβρυχίων και διαστημικών στολών.
• Μια εφαρμογή για το υπεροξείδιο του καλίου, KO2, είναι η παραγωγή οξυγόνου. Είναι ικανό να απορροφά διοξείδιο του άνθρακα ενώ παράλληλα απελευθερώνει οξυγόνο. Στην αναπνευστική συσκευή, αυτό το χαρακτηριστικό έχει χρησιμοποιηθεί.

Ενεχόμενοι κίνδυνοι

• Εκρηκτική αντίδραση όταν ο άνθρακας, η 2-αμινοφαινόλη και το τετραϋδροφουράνιο θερμαίνονται στους 65°C.
• Όταν συνδυάζεται με υδρογονάνθρακες, σχηματίζει έναν εκρηκτικό συνδυασμό ευαίσθητο στην τριβή.
• Το διχλωριούχο σελήνιο αντιδρά βίαια με την αιθανόλη και το κράμα καλίου-νάτριου.
• Όταν έρχεται σε επαφή με οργανικές ουσίες, έχει τη δυνατότητα να αναφλεγεί.
• Η οξείδωση μετάλλων παρουσία πυρακτώμενης ουσίας. Όταν θερμαίνεται στο σημείο αποσύνθεσης, παράγει τοξικούς ατμούς που περιέχουν KO2.

Κίνδυνος για την υγεία

• Επιβλαβές σε περίπτωση εισπνοής τοξικών αναθυμιάσεων
• Η κατάποση ή η επαφή με αναθυμιάσεις, σκόνες ή ουσίες μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρή βλάβη, εγκαύματα (δέρμα, μάτια) ή θάνατο.
• Οι πυρκαγιές μπορούν να απελευθερώσουν ερεθιστικά και τοξικά αέρια.
• Τοξικά αέρια ή σκόνη μπορεί να συσσωρευτούν σε περιορισμένους χώρους (υπόγειο, δεξαμενές, οχήματα χοάνης/δεξαμενές κ.λπ.).
• Μπορεί να προκύψει ρύπανση λόγω απορροής από την πρόληψη πυρκαγιάς ή την αραίωση του νερού.

Πιθανός κίνδυνος πυρκαγιάς

• Μπορεί να καεί αυθόρμητα λόγω τριβής, θερμότητας ή μόλυνσης.
• Η χρήση αυτών των υλικών σε φωτιά θα επιταχύνει τη διαδικασία της καύσης. Δυνατότητα ανάφλεξης εύφλεκτων υλικών.
• Ορισμένες χημικές ουσίες θα αντιδράσουν βίαια με τους υδρογονάνθρακες (καύσιμα).
• Όταν θερμαίνονται, τα δοχεία διατρέχουν κίνδυνο έκρηξης.
• Η απορροή μπορεί να προκαλέσει κίνδυνο πυρκαγιάς ή έκρηξης.

Προφίλ ασφαλείας

• Το υπεροξείδιο του καλίου είναι ένα οξειδωτικό πρώτης κατηγορίας που μπορεί να προκαλέσει κάψιμο, ακόμη και έκρηξη όταν έρθει σε επαφή με εύφλεκτους, οργανικούς ή αναγωγικούς παράγοντες.
• Στην αποθήκη χρησιμοποιείται σύστημα εξαερισμού χαμηλής θερμοκρασίας και σύστημα στεγνώματος.
• Τα καύσιμα και τα οργανικά υλικά διατηρούνται χωριστά από αυτά στην εγκατάσταση αποθήκευσης.
• Το στόμιο του δοχείου πρέπει να καλύπτεται με σιδερένιο τύμπανο με αντιεκρηκτική συσκευή.
• Πρέπει να φυλάσσεται σε καλά αεριζόμενη, στεγνή αποθήκη.
• Η συσκευασία πρέπει να είναι πλήρως σφραγισμένη και πλήρως ανθεκτική στην υγρασία.
• Τα οχήματα πρέπει να καλύπτονται από βροχή και άμεσο ηλιακό φως.
• Πρέπει να τον χειρίζεστε απαλά κατά τη φόρτωση και την εκφόρτωση για να αποφευχθεί η πρόσκρουση και η ζημιά στη συσκευασία.

Συμπέρασμα

Το υπεροξείδιο του καλίου παράγεται εμπορικά με ψεκασμό λιωμένου καλίου με αέρα. Το προκύπτον προϊόν οξείδωσης είναι μια λεπτώς διασπασμένη κίτρινη σκόνη που προσεγγίζει τη χημική σύνθεση του KO2. Ένα παράδειγμα υπεροξειδίου του καλίου είναι μια σκόνη του τύπου καρβιδίου του ασβεστίου. Σε υψηλές θερμοκρασίες, η κρυσταλλική δομή του ΚΟ2 είναι κυβική, πανομοιότυπη με αυτή του NaCl, εκτός από το ότι η θέση του CI υποκαθίσταται από Ο2. Όταν λιώσει καλά στους 450-500 βαθμούς Κελσίου, μετατρέπεται σε χρυσοκίτρινη σκόνη. Έχει υψηλή υγροσκοπικότητα και η διάσπαση με έντονη αντίδραση νερού του μίγματος οξυγόνου και αλκαλικού υπεροξειδίου είναι αρκετά γρήγορη. Όταν το υπεροξείδιο του καλίου αντιδρά με το υγρό αέριο διοξείδιο του άνθρακα, παράγεται ανθρακικό κάλιο και οξυγόνο. Έχει πιο αξιοσημείωτη ικανότητα από τα υπεροξείδια να απορροφά άτομα οξυγόνου.KO2