Kalicarbonat–Wasser (2/1/2) (16799-90-9) Physikalische und chemische Eigenschaften
Kalicarbonat–Wasser (2/1/2)
Dipotassiumcarbonat-Dihydrat ist ein anorganisches Carbonatsalz, das als kristallines Dihydrat geliefert wird und häufig als alkalisches Reagenz sowie als Pufferstoff in industriellen und Laboranwendungen verwendet wird.
| CAS-Nummer | 16799-90-9 |
| Familie | Anorganische Carbonate |
| Typische Form | Kristalliner Feststoff (Dihydrat) |
| Übliche Qualitäten | EP |
Kalicarbonat–Wasser (2/1/2) ist die Dihydrat-Form von Kalicarbonat, einem anorganischen ionischen Salz aus der Familie der Carbonate. Die Struktur besteht aus Dipotassium-Kationen und Carbonatanionen, die mit zwei Kristallwasser-Molekülen assoziiert sind; die stöchiometrische Zusammensetzung der Kristalleinheit wird als \(\ce{CH4K2O5}\) angegeben, was einem hydratisierten Dipotassiumcarbonat entspricht. Die Langreichweitenstruktur wird von ionischen Wechselwirkungen zwischen \(\ce{K+}\) und \(\ce{CO3^{2-}}\) sowie von Wasserstoffbrückennetzwerken mit den Kristallwassermolekülen dominiert; diese beeinflussen Hydratation, Solvatisierungsenergien und Gitterstabilität.
Die elektronische Struktur ist typisch für einfache anorganische Salze: Das Carbonatanion ist ein delokalisiertes Oxyanion mit formeller negativer Ladung, verteilt auf drei Sauerstoffatome, während Kalium als Ladungsausgleichskation mit geringer polarisierender Wirkung fungiert. In wässrigen Medien beteiligt sich das Carbonatanion an Protonenübertragungs-Gleichgewichten (Carbonat ↔ Bicarbonat ↔ Kohlensäure/CO2), weshalb das Verhalten stark vom pH-Wert und CO2 abhängig ist. Das Material ist stark polar und wasserlöslich als Carbonatquelle; Lösungen sind alkalisch und nützlich, wenn eine lösliche, nicht flüchtige Base oder Pufferkomponente benötigt wird.
Übliche Handelsqualitäten für diesen Stoff sind: EP.
Grundlegende physikalische Eigenschaften
Dichte
Für diese Eigenschaft liegen im aktuellen Datenkontext keine experimentell ermittelten Werte vor.
Schmelz- oder Zersetzungspunkt
Für diese Eigenschaft liegen im aktuellen Datenkontext keine experimentell ermittelten Werte vor.
Wasserlöslichkeit
Für diese Eigenschaft liegen im aktuellen Datenkontext keine experimentell ermittelten Werte vor.
Lösungs-pH (qualitatives Verhalten)
Wässrige Lösungen sind aufgrund der Anwesenheit des Carbonatanions alkalisch. Im Kontakt mit Wasser durchläuft das Anion die Protonierungs-Gleichgewichte \(\ce{CO3^{2-} <=> HCO3^- <=> H2CO3/CO2}\), weshalb Alkalinität und dominierende Carbonat-Spezies vom CO2-Partialdruck sowie der Gesamtkonzentration abhängen. Lösungen sind typischerweise basisch und widerstehen einer Ansäuerung, bis Carbonat in Bicarbonat oder Kohlensäure umgewandelt wird.
Chemische Eigenschaften
Säure-Base-Verhalten
Kalicarbonat-Dihydrat wirkt als Quelle des basischen Anions \(\ce{CO3^{2-}}\); es nimmt Protonen auf und bildet \(\ce{HCO3^-}\) und schließlich \(\ce{H2CO3}\)/gelöstes \(\ce{CO2}\) unter sauren Bedingungen. Bei Reaktionen mit starken Säuren wird es neutralisiert und es entsteht das entsprechende Kaliumsalz, wobei Kohlendioxid freigesetzt wird, wenn Carbonat in Kohlensäure umgewandelt wird:
\(\ce{CO3^{2-} + 2H+ -> H2CO3 -> CO2 + H2O}\).
Das \(\ce{K+}\)-Kation bildet in typischen wässrigen Systemen keine Komplexe und dient hauptsächlich als Gegenion.
Reaktivität und Stabilität
Das kristalline Dihydrat ist unter normalen Umgebungsbedingungen chemisch stabil, verliert jedoch bei Erwärmung Wasser und bildet das anhydrische Carbonat. Unter stark sauren Bedingungen wird das Carbonatanion verbraucht und gasförmiges \(\ce{CO2}\) kann freigesetzt werden. Das Salz ist bei Raumtemperatur im Allgemeinen kompatibel mit oxidierendem Milieu, reagiert aber heftig mit starken Säuren. Der Kontakt mit atmosphärischem \(\ce{CO2}\) und Feuchtigkeit beeinflusst die Carbonat/Bicarbonat-Gleichgewichte in Lösung; eine Festkörpercarbonatisierung ist nicht zu befürchten, da das Anion bereits Carbonat ist. Für wärmebeaufschlagte Prozesse sollten Dehydratisierung und anschließende thermische Zersetzung (Freisetzung von \(\ce{CO2}\) bei erhöhten Temperaturen) in Materialverträglichkeits- und thermischen Stabilitätsanalysen berücksichtigt werden.
Molekulare und ionische Parameter
Formel und Molekulargewicht
- Molekulare Formel (kristalline Stöchiometrie): \(\ce{CH4K2O5}\).
- Molekulargewicht: 174.24 \(\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\).
- Exakte Masse: 173.93328619 (laut Angabe).
- Monoisotopische Masse: 173.93328619 (laut Angabe).
Weitere berechnete Parameter: - Topologische polare Oberfläche (TPSA): 65.2. - Anzahl Wasserstoffbrückendonoren: 2. - Anzahl Wasserstoffbrückenakzeptoren: 5. - Anzahl drehbarer Bindungen: 0. - Anzahl schwerer Atome: 8. - Komplexität: 18.8. - Formale Ladung: 0.
SMILES, InChI und InChIKey werden zur eindeutigen Strukturerkennung bereitgestellt:
- SMILES: C(=O)([O-])[O-].O.O.[K+].[K+]
- InChI: InChI=1S/CH2O3.2K.2H2O/c2-1(3)4;;;;/h(H2,2,3,4);;;2*1H2/q;2*+1;;/p-2
- InChIKey: KMUFDTCJTJRWGL-UHFFFAOYSA-L
Bestandteile (Ionen)
Die Hauptbestandteile sind das Kaliumkation und das Carbonatanion zusammen mit Kristallwasser: \(\ce{K+}\), \(\ce{CO3^{2-}}\), und \(\ce{H2O}\). In wässriger Lösung kann die Spezies \(\ce{HCO3^-}\) abhängig von pH und gelöstem \(\ce{CO2}\) vorkommen.
Bezeichner und Synonyme
Registrierungsnummern und Codes
- CAS-Nummer: 16799-90-9
- DSSTox-Substanz-ID: DTXSID20608507
- InChIKey: KMUFDTCJTJRWGL-UHFFFAOYSA-L
Synonyme und gebräuchliche Namen
- Kalicarbonat–Wasser (2/1/2)
- Kaliumcarbonat-Dihydrat
- Dipotassium;carbonate;dihydrat
- Dipotassiumcarbonat-Dihydrat
- Kohlensäure, Dipotassiumsalz, Dihydrat (alternative Schreibweise)
Industrielle und kommerzielle Anwendungen
Funktionale Rollen und Einsatzbereiche
Als wasserlösliche Carbonatquelle fungiert das Dihydrat als alkalisches Reagenz, Pufferkomponente und Neutralisationsmittel in der chemischen Herstellung, Formulierung und analytischen Anwendungen. Es wird eingesetzt, wenn ein lösliches Kaliumsalz anstelle von Natrium benötigt wird, zur pH-Kontrolle, als Vorstufe für andere Kaliumverbindungen sowie als milde Base in organischen Synthesen und industriellen Prozessen. Anwendungen nutzen seine Löslichkeit, Nicht-Flüchtigkeit und die basische Reaktivität des Carbonatanions.
Typische Anwendungsbeispiele
Zu den typischen Anwendungen zählen pH-Anpassung und Neutralisation in wässrigen Prozessen, Formulierung kaliumbasierter Elektrolyt- oder Puffersysteme, Rohstoff für die Herstellung von Kaliumsalzen sowie Funktionen in bestimmten Katalysator- oder Reagenssystemen, bei denen ein lösliches Carbonat vorteilhaft ist. In der Praxis wird die Dihydrat-Form gewählt, wenn Kristallinität und ein kontrollierter Wassergehalt für die Reproduzierbarkeit des Prozesses erforderlich sind.
Sicherheits- und Handhabungsübersicht
Gesundheits- und Umweltrisiken
Als alkalisches anorganisches Salz kann die Exposition gegenüber konzentriertem Staub oder Lösungen aufgrund der Basizität Reizungen der Haut, Augen und der Atemwege verursachen. Die Substanz ist nicht flüchtig; wesentliche akute Gefahren entstehen durch Kontakt mit starken Säuren (CO2-Entwicklung) und bei Expositionen mit hoher Konzentration. Das Umweltrisiko besteht hauptsächlich in der Alkalinisierung von Gewässern bei Freisetzung großer Mengen, was den pH-Wert aquatischer Systeme und das ökologische Gleichgewicht verändern kann.
Lagervorschriften und Handhabungshinweise
In dicht verschlossenen Behältern an einem kühlen, trockenen und gut belüfteten Ort lagern, um die Produktqualität zu erhalten und Kontamination zu vermeiden. Das Einatmen von Staub vermeiden sowie Kontakt mit Augen und Haut verhindern; für staubintensive Tätigkeiten geeignete persönliche Schutzausrüstung (PSA) wie Handschuhe, Augenschutz und Atemschutz verwenden. Von Säuren und Materialien, die mit basischen Carbonat-Salzen inkompatibel sind, fernhalten. Für detaillierte Gefahren-, Transport- und Regulierungsinformationen sollten Anwender das produktspezifische Sicherheitsdatenblatt (SDS) sowie geltende lokale Vorschriften beachten.
