Production of Potassium Metal From Potassium Hydroxide
This Example concerns the production of potassium metal in a general process and experimental setup which can be used also to produce other alkali metals.
In a 1-liter four-neck flask, 31.1 g (1.278 moles) magnesium chips, 61.2 potassium hydroxide (1.000 mole kOH, 0.278 mole H
2O) and 500 ml Shellsol D 70 are heated to the boiling point of the solvent. At a temperature of about 100° to 130° C., a violent evolution of H
2 is initiated (about 1 liter/min). 278 millimoles H2 have been evolved after 1 hour. The rate of gas evolution distinctly decreases toward the end of that time.
At the boiling temperature (about 200° C.), about 6.0 grams tertiary butyl alcohol (80 millimoles) dissolved in 6 g Shellsol D 70 are slowly added in drops within half an hour. 80 millimoles H
2 are evolved. Under constant stirring, the evolution of H
2 (total 460 millimoles) and the formation of potassium metal are continues and are terminated after about 4 hours.
This is succeeded by cooling to 70° C. with stirring. Then the stirrer is stopped and the cooling is continued under an argon atmosphere. Until the colorless reaction solution is cold, white magnesia and a regulus of potassium metal have settled to the bottom. The solvent is subsequently distilled off under a vacuum (p=1 torr) or is filtered off.
200 ml 1,4-dioxane are then added to the residue at room temperature, followed by heating to 60° to 100° C. As a result, the potassium rises to the surface and is comminuted by stirring to form spheres of suitable size. When the desired spherical shape has been achieved, the stirrer is stopped and the contents of the vessel is permitted to cool. The reaction product mixture is then transferred to a separating vessel and is washed with dioxane. When the magnesia has settled, the vessel is drained to separate the potassium from the MgO and dioxane. The potassium is then melted on a filter medium and is sucked under a slight vacuum into a flask. Potassium having a silvery luster is obtained in a yield of 34.0 g, corresponding to 87% of theoretical yield.
The dioxane-MgO suspension is filtered at room temperature through a frit. The residue consisting of MgO is dried in a vacuum at room temperature. The dioxane is completely recovered from the filtrate by distillation. A residue is left, which consists of potassium tertiary butylate, which has been formed by the reaction of the tertiary butyl alcohol.
***
В литровую четырехгорлую колбу (я так понял, что с обратным холодильником) вносят 31,1 г (1,278 моль) магниевых стружек, 61,2 г гидроксида калия (1,000 моль КОН, 0,278 моль H
2O) и 500 мл
Shellsol D 70 (углеводороды C11-C14, н-алканы, изо-алканы, циклены, <2% ароматических, цена 6,96 EUR/литр), нагревают до температуры кипения растворителя. При температуре нагрева около 100 - 130 °С, начитается бурное выделение водорода (около 1 л/мин). 278 ммоль H
2 выделяется в течение одного часа, скорость выделения газа уменьшается к концу этого времени, что свидетельствует об окончании первого этапа.
При температуре кипения (около 200 °С), около 6,0 г трет-бутилового спирта (80 ммоль) растворенного в 6 г Shellsol D 70 медленно добавляют по каплям в течение получаса. В результате выделяется дополнительно 80 ммоль Н
2. При постоянном перемешивании (и нагреве), выдерживаем до выделения ещё H
2 (всего 460 ммоль) и формирования капель металлического калия, этот процесс займет у нас около 4 часов.
Постепенно охлаждаем до 70 °С при перемешивании. Затем мешалку останавливают и охлаждение продолжают в атмосфере аргона. В результате получаем бесцветный растворитель, хлопья окиси магния и металлический калий на дне. Растворитель затем отгоняли в вакууме (р = 1 торр) или отфильтровывали.
Затем к остатку добавляли при комнатной температуре 200 мл 1,4-диоксана и проводили интенсивное размешивание с последующим нагреванием до 60 - 100 °С. В результате, калий поднимается на поверхность и измельчается при перемешивании с образованием сфер подходящего размера. При достижении нужного размера капель всплывшего калия, мешалку останавливают и содержимое сосуда остывает. Смесь затем переносили в делительную воронку и промывают диоксаном. Когда оксид магния осел, суспензию окиси магния в диоксане сливают. Калий затем расплавляют на фильтрующей среде (
на стеклянном фильтре? для полного отделения от остатков диоксана?) и всасывается под небольшим вакуумом в колбу. Калий, имеющий серебристый блеск, получают с выходом 34 г, что соответствует 87% от теоретического выхода.
Диоксан/MgO суспензию фильтруют при комнатной температуре через фритту. Остаток, состоящий из MgO сушат в вакууме при комнатной температуре. Диоксан полностью извлечен из фильтрата с помощью перегонки. Остаток после отгонки диоксана состоит из калия третбутилата.
)
