پتاسیم هیدروکسید (پتاس)

پتاسیم هیدروکسید (پتاس)

1-مقدمه

هیدروکسید پتاسیم یک ترکیب غیر آلی با فرمول شیمیایی KOH می باشد که در گروه  نمک های معدنی فلزات اصلی قرار می گیرد که معمولاً پتاس سوز آور نامیده می شود. این ترکیب همراه با هیدروکسید سدیم (NaOH)، یک باز قوی به حساب می آید. این نمک کاربردهای صنعتی و آزمایشگاهی زیادی دارد که بیشتر آنها از ماهیت قلیایی و واکنش پذیری آن در مقابل به اسید ها به وجود آمده است. KOH به عنوان پیش ساز اکثر صابون های نرم و مایع و همچنین مواد شیمیایی حاوی پتاسیم مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده، جامد سفید رنگی است که به طور خطرناکی خورنده نیز می باشد.

KOH دارای پایداری حرارتی بالایی است و در معرض هوا چسبناک می شون زیرا KOH رطوبت گیر و یا نم گیر است و حتی در دماهای بالا، پتاس جامد به راحتی آبگیری نمی شود و به همین دلیل اکثر نمونه های صنعتی و آزمایشگاهی آن کاملا خشک نمی باشند. از خصوصیات دیگر این نمک آن است که انحلال آن در آب به شدت گرمازا است و محلول های آبی غلیظ این نمک را گاهی لیز پتاسیم نیز می نامند. 

2- تاریخچه

عنصر پتاسیم در سال 1807 توسط همفری دیوی از سایر ترکیبات و عناصر جداسازی شد، که آن را از طریق الکترولیز پتاس مذاب بسیار خشک (KOH، هیدروکسید پتاسیم) به دست آورد که به نظر می رسد پتاسیم هیدروکسید تا قبل از آن با نام های دیگری شناخته شده بوده است.

3- کاربردها

1-3- جایگزین سود سوزآور

در بسیاری از موارد می توان پتاس و سود را به جای یکدیگر استفاده نمود، اگرچه در چنین مواردی و مخصوصا در صنعت، سود را به دلیل هزینه کمتر آن ترجیح می دهند.

2-3- پیش ساز سایر ترکیبات شیمیایی پتاسیم دار

بسیاری از نمک های پتاسیم از طریق واکنش های خنثی سازی حاوی پتاسیم هیدروکسید تهیه می شوند. برای مثال نمک‌ های پتاسیم کربنات، سیانید، پرمنگنات، فسفات و سیلیکات ‌های مختلف از طریق واکنش بین اکسید ها یا اسید ها با پتاس تهیه می‌شوند. 

3-3- صابون های نرم

از واکنش صابونی کردن چربی ها توسط پتاسیم هیدروکسید جهت تهیه صابون های پتاسیم استفاده می شود، که نرم تر از صابون های معمولی به دست آمده از سدیم هیدروکسید هستند. صابون های پتاسیمی به دلیل نرمی و حلالیت بیشتر، به آب کمتری برای مایع شدن نیاز دارند و بنابراین می توانند حاوی ماده پاک کننده بیشتری نسبت به صابون های سدیم مایع باشند.

4-3- کود

از نمک پتاس مستقیما در کود سازی استفاده نمی گردد, اما واکنش آن با سایر آنیون ها مانند فسفات و نیترات و ... می تواند برای کودهای حاوی فسفر و نیتروژن مناسب باشد, زیرا برای مثال حلالیت بالای نمک فسفات پتاسیم در کودها مطلوب است.

5-3- الکترولیت

هیدروکسید پتاسیم محلول در آب به عنوان الکترولیت در باتری های قلیایی حاوی نیکل-کادمیم، نیکل-هیدروژن و دی اکسید منگنز-روی استفاده می شود.

6-3- صنایع غذایی

در محصولات غذایی، هیدروکسید پتاسیم به عنوان غلیظ کننده مواد غذایی، عامل کنترل pH و تثبیت کننده مواد غذایی عمل می کند.

7-3- تراشه های نیمه هادی

پتاس جهت ساخت تراشه های نیمه هادی استفاده می شود.

4-واکنش ها

1-4- خاصیت انحلال پذیری و خشک کنندگی

علاوه بر آب, الکل های با وزن مولکولی پایین مانند متانول، اتانول و پروپانول نیز حلال های خوبی برای این نمک هستند زیرا در تعادل اسید و باز شرکت می کنند. در مورد حلال متانول، در واکنش انحلال, متوکسید پتاسیم (متیلات) تشکیل می شود:

به دلیل تمایل بسیار بالای این ماده به جذب آب، KOH به عنوان یک ماده ی خشک کننده در آزمایشگاه ها مورد استفاده قرار می گرد. اغلب برای خشک کردن حلال های بازی، به ویژه آمین ها و پیریدین ها از این نمک استفاده می کنند.

2-4- واکنش های هسته دوستی در شیمی آلی

پتاس، مانند سود به عنوان منبع یون هیدروکسید OH- (که یک آنیون بسیار هسته دوست است) شناخته می شود و به پیوند های قطبی در مواد معدنی و آلی حمله می کند. پتاسیم هیدروکسید آبی در واکنش با استرها، آنها را به اصطلاح صابونی می کند:

هنگامی که R یک زنجیره بلند باشد، محصول را صابون پتاسیم می نامند. این واکنش با احساس چرب شدن که KOH در هنگام لمس ایجاد می کند آشکار می شود و چربی های روی پوست به سرعت به صابون و گلیسرول تبدیل می شوند.

3-4- جابه جایی هالیدها

KOH مذاب برای جابجایی هالیدها و سایر گروه های ترک کننده مولکول استفاده می شود. 

4-4- واکنش با ترکیبات معدنی

KOH به اکسیدها نیز حمله می کند. بنابراین، SiO2 توسط پتاس مورد حمله قرار می‌گیرد و سیلیکات‌ های پتاسیم محلول را حاصل می کند. برای مثال KOH با دی اکسید کربن واکنش داده و بی کربنات پتاسیم به عنوان محصول حاصل می شود:

5- روش تولید

در گذشته، KOH با اضافه نمودن کربنات پتاسیم به محلول غلیظ هیدروکسید کلسیم ساخته می شده است. در انتها رسوب کربنات کلسیم جامد می شود و هیدروکسید پتاسیم در محلول باقی می ماند

با فیلتر کردن کربنات کلسیم رسوب شده و جوشاندن محلول، هیدروکسید پتاسیم تولید می شود. این روش تولید هیدروکسید پتاسیم تا اواخر قرن نوزدهم، زمانی که تا حد زیادی با روش فعلی الکترولیز محلول های کلرید پتاسیم جایگزین شد، باقی ماند. این روش مشابه ساخت هیدروکسید سدیم است:

همانطور که در واکنش مشخص است,گاز هیدروژن به عنوان یک محصول جانبی روی کاتد تشکیل می شود. به طور همزمان، اکسیداسیون آندی یون کلرید نیز اتفاق می افتد و گاز کلر را به عنوان یک محصول جانبی تشکیل می دهد. به همین خاطر بایستی فضای آندی و کاتدی در سلول الکترولیز برای این فرآیند جدا باشد.

6- تحقیقات جدید

 یکی از نکاتی که امروزه بسیار دارای اهمیت است, تولید کالاهای کاربردی, بدون تخریب طبیعت و محیط زیست می باشد. یکی از این کالاها کاغذ است که برای تهیه آن بایستی درختان بسیاری نابود شوند و فرایند های تولید آن نیز دارای پساب های مخرب محیط زیست می باشد. لذا برای رفع این مشکلات و معضلات پژوهشی با عنوان "تولید خمیرکاغذ از کاه گندم با روش سازگار با محیط زیست توسط هیدروکسید پتاسیم" در نشریه ی علمی علوم محیطی به چاپ رسیده است که از پتاس در آن استفاده نموده است.

7- روش نگهداری

این نمک بسیار نم گیر است و بایستی در مکانی خشک و یا در کنار مواد خشک کننده و یا در دسیکاتور نگهداری شود. همچنین به علت حساسیت زا بودن آن، بایستی در مکان باز و یا دارای تهویه مناسب نگهداری گردد.

8- ایمنی

هنگام کار با این ماده بایستی حتما از ماسک, عینک و دستکش ایمنی استفاده نمود, زیرا استنشاق گرد و غبار این ماده به شدت خطرناک است, زیرا در قسمت های داخلی بدن, با رطوبت موجود در مخاط، مایعی قلیایی را تشکیل می دهد که بسیار آسیب رسان است. همچنین تماس آن با چشم نیز همین موارد را ایجاد می نماید. از طرفی برخورد محلول آن با پوست می تواند به شدت تحریک کننده و حساسیت زا باشد.