Idruro di potassio: struttura, formazione, proprietà e usi

L'idruro di potassio è un composto chimico di tipo ionico formato dalla combinazione diretta di idrogeno nella sua forma molecolare e il potassio di metallo alcalino. Come tutti gli altri idruri di questo tipo, è un composto solido, che ha un alto punto di fusione come con tutte le molecole ioniche.

Gli idruri sono composti chimici formati da idrogeno e uno o più altri elementi, di natura metallica o non metallica. A seconda della loro struttura e caratteristiche, queste sostanze possono essere di tre tipi: idruri ionici, covalenti o interstiziali.

Avendo la natura di un composto ionico, l'idruro di potassio è costituito da un anione (in questo caso, lo ione idruro H-) e un catione (ione potassio K +).

Lo ione idruro si comporta come una forte base di Brønsted; cioè, prontamente adotta i protoni di una sostanza donatrice come il potassio metallico, che li riceve.

struttura

Il potassio fu identificato per la prima volta sperimentalmente nell'anno 1807 dal chimico britannico Sir Humphry Davy, così come altri elementi chimici (calcio, magnesio, boro, stronzio e bario) mediante la tecnica dell'elettrolisi.

Fu anche questo scienziato che scoprì la reazione chimica che si traduce nella formazione di idruro di potassio, che si presenta nella sua forma pura come un solido bianco, sebbene i reagenti che sono disponibili in commercio siano grigi.

La struttura di questo idruro binario è caratterizzata dall'essere cristallina, specificamente del tipo cubico, cioè, la cellula unitaria di questo cristallo è un cubo centrato sulle facce, come si vede nella figura precedente.

Le reazioni condotte dagli idruri metallici si verificano nella superficie cristallina e questo idruro si è manifestato per avere il raggio dell'idruro e l'energia reticolare ottimale per questo tipo di reazioni, anche rispetto agli idruri di altri metalli.

formazione

L'idruro di potassio, la cui formula è rappresentata come KH, è una sostanza inorganica che è classificata come un idruro di metallo alcalino perché è formata dalla combinazione diretta dell'idrogeno molecolare con il potassio attraverso la seguente reazione:

H ₂ + ₂ K → 2 KH

Questa reazione fu scoperta dallo stesso scienziato che identificò il potassio per la prima volta. Si rese conto di come questo metallo si è vaporizzato quando esposto a una corrente di gas idrogeno, quando la temperatura di quest'ultimo è aumentata al di sotto del suo punto di ebollizione.

È anche possibile produrre un idruro di potassio che ha un'attività superiore in modo semplice, a partire da una reazione di idrogeno e altri composti di natura superbasica (come il tert-butossido di potassio, chiamato t-BuOK-TMEDA), e in preparazione in esano.

proprietà

L'idruro di potassio non si trova spontaneamente in natura. Viene prodotto dalla reazione sopra descritta e si trova sotto forma di un solido cristallino, che si decompone a una temperatura di circa 400 ° C, prima di raggiungere il suo punto di fusione.

Questo composto ha una massa molare di circa 40, 106 g / mol a causa della combinazione delle masse molari dei suoi due componenti. Inoltre, la sua densità è di 1, 43 g / cm3 (prendendo come punto di riferimento l'acqua in condizioni standard, che è 1, 00 g / cm3).

In questo senso, è anche noto che questo composto ha proprietà piroforiche; cioè, può accendersi spontaneamente in presenza di aria, così come agenti ossidanti e alcuni gas.

Per questo motivo deve essere trattato con cautela e contenuto come sospensione in un olio di tipo minerale o addirittura in paraffina, diminuendo così la sua piroforicità e facilitando la sua manipolazione.

solubilità

Per quanto riguarda la sua solubilità, questo idruro è considerato solubile in idrossidi fusi (come l'idrossido di sodio fuso), nonché in miscele di sale. D'altra parte, è insolubile in solventi di origine organica come dietil etere, benzene o disolfuro di carbonio.

Allo stesso modo, è considerata una sostanza molto corrosiva, che manifesta anche una reazione violenta quando entra in contatto con composti di natura acida, interagendo in relazione quantitativa.

Questa specie si comporta anche come una "superbase" considerata ancora più forte dell'idruro di sodio composto; inoltre, ha il carattere di un donatore di ioni idruro.

applicazioni

L'idruro di potassio che è disponibile in commercio, formato attraverso la reazione dell'idrogeno molecolare con potassio elementare, ha una reattività correlata alle impurità che possiede (principalmente il potassio oi suoi prodotti di reazione), che porta a Reazioni secondarie e rese che possono variare.

La sua natura di estrema basicità rende molto utile effettuare certe sintesi organiche, nonché nei processi di deprotonazione di certe sostanze che possiedono gruppi carbonilici per dare origine a composti enolati.

Allo stesso modo, l'idruro di potassio viene utilizzato nella trasformazione di alcune ammine nelle corrispondenti ammidi (ammidi con catene alchiliche del tipo KNHR e KNR ₂ ), mediante la loro deprotonazione. Allo stesso modo, svolge una rapida deprotonazione negli alcoli terziari.

Poiché è un eccellente desprotonador, questo composto è anche usato in alcune reazioni di eliminazione, ciclizzazione-condensazione e riarrangiamento molecolare ed è un eccellente agente riducente.

In un altro tipo di reazioni, un etere di corona può agire come un agente di trasferimento di fase, sebbene possa anche agire come un semplice agente di "decapaggio" (processo per rimuovere le impurità) dalla superficie dell'idruro di potassio, attraverso il dissoluzione dei sali inorganici che si formano.