碳酸钾
碳酸钾，白色结晶粉末。密度2.428g/cm3。熔点891℃，沸点时分解，相对分子量138.21。溶于水，水溶液呈碱性，不溶于乙醇、丙酮和乙醚。吸湿性强，暴露在空气中能吸收二氧化碳和水分，转变为碳酸氢钾，应密封包装。水合物有一水物、二水物、三水物。碳酸钾水溶液呈碱性。不溶于乙醇及醚。
- 中文名 碳酸钾
- 外文名 Potassium carbonate
- 英文名 Potassium carbonate
- 别称 钾碱
- 化学式 K2CO3
理化性质
碳酸钾有无水物或含1.5分子的结晶品。无水物为白色粒状粉末，结晶品为白色半透明小晶体或颗粒，无臭，有强碱味，相对密度2.428(19℃)，熔点891℃，在水中溶解度为114.5g/l00mL(25℃)，在湿空气中易吸湿潮解。溶于lmL水(25℃)和约0.7mL沸水，饱和水溶液冷却后有玻璃状单斜晶体水合物析出，相对密度2.043，在100℃时失去结晶水，10%水溶液的pH值约为11.6，不溶于乙醇和乙醚。
呈酸性能
加于面制品中，能产生特殊风味、色泽和韧性。本品为碱性剂。
毒性
大鼠经口LD50为1870mg/kg。
应用
我国《食品添加剂使用卫生标准》(GB2760-2014)规定:可在小麦粉制品、婴幼儿制品及面制食品中添加，其中面制品按60.0g/kg限量添加。通常在制造面条、馄饨时适量加入，可赋予产品以特有的风味、色泽和韧性(常与碳酸钠等并用)。
碳酸钾可用于玻璃、印染、肥皂、搪瓷、制备钾盐、合成氨脱羰，也用于彩色电视机工业,主要用于食品中作膨松剂。
主要用于分析试剂。如高纯分析、发射光谱分析等。也可用于硅酸盐和不溶性硫酸盐的助熔剂，有机液体的吸水剂及电镀、化肥、照相行业。
用于玻璃、印染、肥皂、搪瓷、制备钾盐、合成氨脱羰，彩色电视机工业,食品中作膨松剂;作气体吸附剂、干粉灭火剂、橡胶防老剂等;用于已曝光的感光材料的冲洗加工。
用于电子工业显像管玻壳的制造、化肥生产脱碳、钾盐制造，用作分析试剂、助熔剂，也用于各种钾盐的制备;用于分析试剂、基准试剂及熔融硅酸盐和不溶性硫酸盐的助熔剂。
化学实验中做干燥剂。其吸水能力中等，能形成带两个结晶水的碳酸钾(K2CO3·2H2O)，但是与水作用较慢。适用于干燥醇、酯等中性有机物以及一般的碱性有机物如胺、生物碱等。但不能作为酸类、酚类或其他酸性物质的干燥剂。
碱性剂和面团改良剂，且可抑制面条发酸，可用于面制食品，按生产需要适量使用。用于生产光学玻璃，可提高玻璃透明度、强度和折光系数。
溶解度
碳酸钾在水中的溶解度
温度 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 60 | 80 | 100 |
溶解度 | 107.0 | 109.0 | 110.0 | 114.0 | 117.0 | 126.0 | 139.0 | 156.0 |
制取方法
碳酸钾的生产方法:碳酸钾生产有草木灰法、吕布兰法、电解法、离子交换法等。常用的是电解法和离子交换法。
草木灰法
草木灰法是最古老的方法，即从各种植物壳(如棉籽壳、茶子壳、桐子壳、葵花子壳)烧成的草木灰中提取。草木灰中含有碳酸钾、硫酸钾、氯化钾等可溶性盐，用沉淀、过滤的方法可加以分离。此法由于产品质量低、不经济，且受原料来源限制而很少采用。吕布兰法是将硫酸钾与煤粉、石灰混合，还原焙烧，得黑灰(含碳酸钾、硫化钙等烧成物)，经浸取、过滤、蒸发、碳化，得碳酸氢钾，再经过滤、煅烧得产品。此法由于工艺流程长等原因已被其他方法所取代。
电解法
将氯化钾电解后得到的氢氧化钾溶液，在碳化塔中以二氧化碳碳化。经多效蒸发器蒸发、过滤得碳酸氢钾，再经煅烧制得产品。此法因原料易得、钾利用率高、无三废产生而得到广泛应用，但耗电较多。
离子交换法
用阳离子交换树脂与氯化钾交换。再用碳酸氢铵洗脱成碳酸氢钾稀溶液，经多效蒸发、碳化、结晶、分离、煅烧得产品。此法产品质量好，工艺流程短、适用于小规模生产。
生产方法
碳酸钾生产有草木灰法、吕布兰法、电解法、离子交换法等。常用的是电解法和离子交换法。草木灰法是最古老的方法，即从各种植物壳(如棉籽壳、茶子壳、桐子壳、葵花子壳)烧成的草木灰中提取。草木灰中含有碳酸钾、硫酸钾、氯化钾等可溶性盐，用沉淀、过滤的方法可加以分离。此法由于产品质量低、不经济，且受原料来源限制而很少采用。吕布兰法是将硫酸钾与煤粉、石灰混合，还原焙烧，得黑灰(含碳酸钾、硫化钙等烧成物)，经浸取、过滤、蒸发、碳化，得碳酸氢钾，再经过滤、煅烧得产品。此法由于工艺流程长等原因已被其他方法所取代。
鉴别试验
10%试样液的钾试验(IT-27)和碳酸盐试验(IT-11)呈阳性。
含量分析
在一带塞的已称重称量瓶中，精确称取按"干燥失重"测定法获得的干燥试样1g，溶于50ml水中。加甲基红试液(TS-149)2滴后，在不断搅拌下用1mol/L盐酸缓慢滴定至溶液变为浅粉红色。加热此溶液至沸后冷却，继续滴定至沸腾后浅粉红色不再消失为止。每mL 1mol/L盐酸相当于碳酸钾(K2CO3)69.10mg。
质量指标分析:
1.砷:取试样1g，小心地溶于约5ml稀盐酸试液(TS-117)中，以此作为试样液，按GT-3方法测定。
2.重金属:取试样1g，加水2ml和稀盐酸试液(TS-117)6ml，煮沸1min后，用水稀释至25ml。以此作为试样液按GT-16方法测定。用含20μg铅离子的对照液(溶液A)。
3.水不溶性物质:取试样1g溶于20ml水中，应无残渣剩留。
4.铅:取试样1g，小心地溶于稀盐酸试液约5ml中，以此作为试样液，按GT-18方法测定:对照液中的铅离子量取10μg。
5.干燥失重:精确称取试样约3g，按GT-19方法测定。条件为在180℃下干燥4h。
ACS级
项目名称:ACS Grade(American Chemical SocietyGrade，美国化学协会标准)
项目(中文) | 项目(外文) | 结果 |
含量(K<SUB>2</SUB>CO<SUB>3</SUB>) | Assay | ≥99.0% |
水不溶物 | Insoluble matter | ≤0.01% |
氯化物(Cl) | Chloride | ≤0.003% |
磷酸盐(PO<SUB>4</SUB>) | Phosphate | ≤0.001% |
二氧化硅(以SiO<SUB>2</SUB>计) | Silica | ≤0.005% |
硫化合物(以SO<SUB>4</SUB>计) | Sulfur compounds | ≤0.004% |
重金属(以Pb计) | Heavy metals | ≤5ppm |
铁(Fe) | Iron | ≤5ppm |
钙(Ca) | Calcium | ≤0.005% |
镁(Mg) | Magnesium | ≤0.002% |
钠(Na) | Sodium | ≤0.02% |
基准试剂 | PT | |
纯度 | Assay | 99.95-100.05% |
贮存 | 密封干燥保存 |
化学实验中做干燥剂。其吸水能力中等，能形成带两个结晶水的碳酸钾(K2CO3·2H2O)，但是与水作用较慢。适用于干燥醇、酯等中性有机物以及一般的碱性有机物如胺、生物碱等。但不能作为酸类、酚类或其他酸性物质的干燥剂。
性状
基本性质
白色颗粒或粉末。无气味。有吸湿性。溶于水，溶于1份冷水、0.7份沸水，几乎不溶于醇。水溶液呈强碱性(pH11.6)。低毒，半数致死量(大鼠，经口)1.87g/kg。有刺激性。密度:2.29*10^3kg/m。熔点:891℃。
纯度标准
项目Item | 优级纯(GR) | 分析纯(AR) | 化学纯(CP) |
含量(K2CO3):Assay%≥ | 99.5 | 99.0 | 98.0 |
澄清度试验Clarity | 合格 | 合格 | 合格 |
干燥失重loss on drying,% ≤ | 0.8 | 1.0 | 2.0 |
水不溶物Insoluble matter in water,% ≤ | 0.005 | 0.005 | 0.03 |
氯化物(Cl)Chloride,% ≤ | 0.001 | 0.003 | 0.01 |
硫化合物(以SO4计) Sulfur compounds,% ≤ | 0.003 | 0.002 | 0.01 |
总氮量(N)Total nitrogen,% ≤ | 0.001 | 0.001 | 0.01 |
磷酸盐及硅酸盐(以SiO<SUB>2</SUB>计) Phosphate and silicate,% ≤ | 0.004 | 0.005 | 0.02 |
钠(Na)Sodium,% ≤ | 0.02 | 0.05 | 0.10 |
钙(Ca)Calcium,% ≤ | 0.002 | 0.02 | 0.02 |
镁(Mg)Magnesium,% ≤ | 0.0005 | 0.002 | 0.005 |
铝(Al)Aluminum,% ≤ | 0.005 | 0.005 | 0.005 |
铁(Fe)Iron,% ≤ | 0.0005 | 0.0005 | 0.002 |
铅(Pb)Lead,% ≤ | 0.0005 | 0.0005 | 0.001 |
铜(Cu))Copper,% ≤ | 0.0005 | 0.0005 | 0.001 |
砷(As)Arsenic,% ≤ | 0.00005 | 0.00005 | 0.00005 |
应用领域
无机工业用于制造酒石酸钾钠、铝氟酸钾、硫氰酸钾、钛白粉。医药工业用于制造长效磺胺、黄体酮、可的松、知阿可尔、苯甲酸雌二醇等药。玻搪工业用于珐琅粉配制，以增强其流平性，加入玻璃中起助熔作用，并提高玻璃透明度和折光系数。染料工业用于制造阴丹土林、分散红3B、还原灰M等。印染工业用于还原染料的印染和冰染的拔白。橡胶工业用于制造4010防老剂。毛麻棉工业用于棉布煮炼和羊毛的脱脂。
碳酸钾是重要的基本无机化工、医药、轻工原料之一，主要用于光学玻璃、电焊条、电子管、电视显像管、灯泡、印染、染料、油墨、照相药品、泡花碱、聚酯、炸药、电镀、制革、陶瓷、建材、水晶、钾肥皂及药物的生产。用作气体吸附剂，干粉灭火剂，橡胶防老剂。还用于脱除化肥合成气中二氧化碳。也可用作含钾肥料。随着高新技术的不断开发，碳酸钾在洗涤助剂和味精、食品等领域的应用也日趋扩大。
碳酸钾主要用于制造钾玻璃、钾肥皂和其他无机化学品，以及用于脱除工业气体中的硫化氢和二氧化碳，也用于电焊条、油墨制造、印染工业等方面。