Kaliumhydroxid

Grundlagen und Eigenschaften

Kaliumhydroxid, auch Ätzkali oder kaustisches Kali genannt, hat die chemische Formel KOH. Es ist ein weißer, geruchloser, stark hygroskopischer Feststoff, das heißt: Er nimmt leicht Wasser aus der Luft auf. Deshalb wird Kaliumhydroxid in luftdichten Behältern aufbewahrt und kann zusätzlich mit einem Trockenmittel gelagert werden.

Die molare Masse beträgt 56,11 g·mol^{−1}, die Dichte 2,04 g·cm^{−3}. Kaliumhydroxid ist fest, schmilzt bei 360 °C und siedet bei 1327 °C. Es ist gut in Wasser löslich: 1130 g·l^{−1} bei 20 °C. Beim Lösen in Wasser entsteht unter großer Wärmeentwicklung Kalilauge, eine starke Base. Die Lösungsenthalpie beträgt −57,1 kJ/mol.

Kaliumhydroxid wird meist als Plätzchen oder Stangen verkauft, seltener als Pulver. Im festen Zustand bildet es Mono-, Di- und Tetrahydrate. Mit Kohlenstoffdioxid aus der Luft reagiert es zu Kaliumcarbonat. Auch in Alkoholen wie Methanol und Ethanol ist es löslich; diese Lösung wird „Alkoholisches Kali“ genannt. Als starke Base kann das Hydroxid-Ion schwächere und flüchtige Basen aus ihren Salzen verdrängen.

Herstellung

Früher wurde Kaliumhydroxid durch Kaustifizierung von Kaliumcarbonat hergestellt. Dabei reagiert Kaliumcarbonat mit Calciumhydroxid zu Kaliumhydroxid und schwer löslichem Calciumcarbonat:

\mathrm{K_{2}CO_{3}+Ca(OH)_{2}\rightarrow 2\,KOH+CaCO_{3}\downarrow}

Heute wird Kaliumhydroxid meist durch wässrige Elektrolyse von Kaliumchlorid gewonnen. Danach wird die Lösung eingedampft, damit Kaliumhydroxid in geeigneter Konzentration beziehungsweise Form erhalten wird.

Technische und wissenschaftliche Verwendung

Kaliumhydroxid hat viele Anwendungen in Technik, Industrie und Forschung. Nach der Chloralkali-Elektrolyse, bei der Chlorgas entsteht, kann die stabile Kalilauge bei einer Konzentration von 20–40 % großtechnisch als Elektrolyt für die Wasserstofferzeugung im alkalischen Elektrolyseur verwendet werden. Ein Elektrolyt ist ein leitfähiges Medium, das den Ladungstransport in einer elektrochemischen Zelle ermöglicht.

In der Mikrosystemtechnik dient Kaliumhydroxid zum selektiven anisotropen Nassätzen von einkristallinem Silicium. „Selektiv“ bedeutet, dass bestimmte Bereiche stärker angegriffen werden als andere; „anisotrop“ bedeutet, dass die Ätzung richtungsabhängig verläuft.

In der Mikrobiologie wird Kaliumhydroxid in einem Schnelltestverfahren genutzt, um grampositive und gramnegative Bakterien zu unterscheiden. Außerdem dient es in galvanischen Sauerstoffsensoren als Elektrolyt. Denselben Zweck erfüllt es in Alkali-Mangan-Zellen und in historisch wichtigen Nickel-Cadmium-Akkumulatoren.

Industrielle, chemische und medizinische Nutzung

In der Lebensmittelindustrie wird Kaliumhydroxid als Säureregulator eingesetzt. Es ist in der EU als Lebensmittelzusatzstoff E 525 ohne Höchstmengenbeschränkung, also quantum satis, für Lebensmittel allgemein zugelassen. „Quantum satis“ bedeutet, dass keine feste Höchstmenge angegeben ist, sondern nur so viel verwendet werden darf, wie für den Zweck nötig ist.

Kaliumhydroxid wird außerdem zur Herstellung von Kaliumverbindungen, Glas, Farbstoffen und Batterien verwendet. Es dient auch als Trocknungs- und Absorptionsmittel für Kohlenstoffdioxid. Bestimmte Metalle kann es unter starker Erwärmung alkalisch-oxidativ aufschließen, also chemisch in lösliche oder weiterverarbeitbare Formen überführen.

Bei der Herstellung von Biodiesel durch Umesterung von Rapsöl und Methanol wird Kalilauge als Katalysator eingesetzt. Ein Katalysator beschleunigt eine chemische Reaktion, ohne dabei dauerhaft verbraucht zu werden. In der Dermatologie wird Kaliumhydroxid zur Behandlung von Dellwarzen verwendet.

Haushalt und Handwerk

Im Haushalt und Handwerk wird Kaliumhydroxid unter anderem zur Herstellung weicher Seifen, besonders Schmierseifen, aus pflanzlichen und tierischen Fetten und Ölen verwendet. In der Waschmittelfabrikation dient es zur Produktion von wasserenthärtendem Kaliumphosphat für flüssige Waschmittel.

Mit Natriumhydroxid hergestellte Seife löst sich wegen des Natriumchloridgehalts von Salzwasser nicht in Meerwasser. Deshalb werden spezielle Salzwasser-Seifen für Seeleute mit Kaliumhydroxid hergestellt.

Kaliumhydroxid verseift eingebrannte und verharzte Fette und Öle zu wasserlöslichen Salzen der Fettsäuren. Darum wird es als Backofenreiniger sowie zum Ablaugen von Lack- und Ölfarben verwendet. Rohrreinigungsmitteln wird Kaliumhydroxid zugesetzt, weil es Haare auflösen und anhaftende Fette verseifen kann, sodass sie mit Wasser fortgespült werden. Es sollte jedoch mit Bedacht eingesetzt werden, weil Ätzkali Acrylglas sowie emaillierte und glasierte Oberflächen von Wannen und Sanitärkeramik angreifen kann; bei solchen silikatischen glasartigen Materialien kann Glaskorrosion auftreten.