آمونیوم پرسولفات

آمونیوم پرسولفات

1-مقدمه

پرسولفات آمونیوم (APS) یا آمونیوم پراکسید دی سولفات یک ترکیب معدنی با فرمول (NH4)2S2O8 می باشد. این محصول یک نمک بی رنگ (سفید) و برخی مواقع کمی زرد زنگ است (با فلورسانس سبز روشن) که بسیار بیشتر از نمک های پرسولفات دیگر مانند پتاسیم پرسولفات در آب محلول است. ( انحلال نمک در آب یک فرآیند گرماگیر است.)

این ماده یک عامل اکسید کننده قوی است که در شیمی پلیمرها، به عنوان اچ کننده (لایه برداری از سطوح مشخص) و به عنوان یک عامل تمیز کننده و سفید کننده استفاده می شود.

 در شیمی، یک عامل اکسید کننده (اکسیدان، اکسنده)، ماده ای است که توانایی اکسید کردن سایر مواد را دارد. به عبارت دیگر می تواند الکترون های آنها را بپذیرد. عوامل اکسید کننده رایج عبارتند از: اکسیژن، پراکسید هیدروژن ، هالوژن ها, پراکسیدها و پرسولفات ها. به یک معنای دیگر، یک عامل اکسید کننده یک گونه شیمیایی است که تحت یک واکنش شیمیایی قرار می گیرد که در آن یک یا چند الکترون به دست می آورد. از این نظر، یکی از اجزای یک واکنش اکسید- احیا (اکسیداسیون) است. در مفهوم دوم، یک عامل اکسید کننده یک گونه شیمیایی است که اتم های الکترونگاتیو، معمولاً اکسیژن، را به یک بستر منتقل می کند. احتراق، بسیاری از مواد منفجره و واکنش های ردوکس آلی شامل واکنش های انتقال اتم است. گیرنده های الکترون در واکنش های انتقال الکترون شرکت می کنند. در این زمینه، عامل اکسید کننده را گیرنده الکترون و عامل احیا کننده را الکترون دهنده می نامند.
پرسولفات (گاهی اوقات به عنوان پراکسی سولفات یا پراکسو دی سولفات نیز شناخته می شود) ترکیبی است که حاوی آنیون های SO2-5 یا S2O2-8 است. آنیون SO2-5 حاوی یک گروه پراکسید در هر مرکز گوگرد است، در حالی که در S2O2-8، گروه پراکسید اتم ‌های گوگرد را پل می‌کند. در هر دو مورد، گوگرد هندسه چهار وجهی (تتراهدرال) معمولی را برای حالت اکسیداسیون S(VI) اتخاذ می کند. نمک های آن نیز اکسید کننده های قوی هستند.
از دیگر اجزا سازنده این نمک, کاتیون آمونیوم است که یک یون چند اتمی با بار مثبت با فرمول شیمیایی NH+4 می باشد. کاتیون آمونیوم از پروتونه شدن آمونیاک (NH3)  تولید می شود. کاتیون آمونیوم در انواع نمک ها مانند کربنات آمونیوم، کلرید آمونیوم ، نیترات آمونیوم , سولفات و پرسولفات آمونیوم یافت می شود. اکثر نمک های ساده آمونیوم در آب بسیار محلول هستند. یک استثناء آمونیوم هگزا کلروپلاتینات است که از تشکیل آن زمانی به عنوان آزمایشی برای آمونیوم استفاده می شد. یکی از دلایلی که آمونیوم پرسولفات در آب محلول است وجود یون آمونیوم است؛ زیرا که اکثر نمک های پرسولفات معمولا در آب نامحلول هستند. نمک های آمونیوم نیترات و به ویژه پرکلرات آن بسیار انفجاری هستند ( البته آمونیوم پرسولفات نیز آتش گیر است اما انفجاری نیست) که در این موارد آمونیوم عامل کاهنده است. ( با خاصیت اکسندگی نمک آمونیوم پرسولفات اشتباه نشود.)

2-تاریخچه

شاید سالی که این ماده برای اولین بار سنتز گردید مشخص نباشد, اما در سال 1908، جان ویلیام تورنتین از محلول پرسولفات آمونیوم رقیق برای اولین بار برای حکاکی مس استفاده کرد. تورنتین مارپیچ های مسی را قبل از قرار دادن مارپیچ های مسی در محلول پرسولفات آمونیوم به مدت یک ساعت وزن کرد. پس از یک ساعت مجدداً مارپیچ ها وزن شده و مقدار مس حل شده توسط پرسولفات آمونیوم ثبت شد. این آزمایش به سایر فلزات مانند نیکل، کادمیوم و آهن نیز تعمیم داده شد که همگی نتایج مشابهی به همراه داشت.

3-کاربردها

1-3-عامل اکسنده

به عنوان یک عامل اکسید کننده و منبع رادیکال ها، APS کاربردهای تجاری زیادی پیدا می کند. در نتیجه از این محصول برای حکاکی مس روی مدار های چاپی به عنوان جایگزینی برای محلول کلرید آهن استفاده می شود.

2-3-آغازگر پلیمریزاسیون

نمک های سولفات عمدتاً به عنوان آغازگر رادیکال در پلیمریزاسیون برخی آلکن ها استفاده می شوند. پلیمرهای مهم تجاری تهیه شده با استفاده از پرسولفات ها عبارتند از لاستیک استایرن-بوتادین و پلی تترا فلوئورواتیلن. (این ترکیب در محلول، دی آنیون تجزیه می شود و رادیکال می دهد)
رادیکال سولفات به آلکن اضافه می شود تا یک رادیکال استر سولفات ایجاد کند.

3-3-رنگ مو

پرسولفات آمونیوم یک ماده استاندارد و رایج در سفید کننده های مو (بی رنگ کننده = دکلره ها) است و هم چنین پرسولفات ها به عنوان اکسیدان نیز استفاده می شوند, در نتیجه این ماده در آرایشگاه ها به مقدار زیادی استفاده می شود.

4-واکنش ها

آمونیوم پرسولفات نمکی از اسید پراکسید سولفوریک است. پرسولفات ها با حرارت دادن تجزیه می شوند و رادیکال های سولفات تشکیل می دهند. در زیر واکنش تجزیه و ایجاد رادیکال سولفات نمایش داده شده است.

5-روش تولید

پرسولفات آمونیوم از طریق فرایند الکترولیز محلول سرد و غلیظ نمک سولفات آمونیوم یا بی سولفات آمونیوم در اسید سولفوریک با چگالی بالا تهیه می شود. این روش اولین بار توسط هیو مارشال استفاده شد.

6-تحقیقات جدید

امروزه با گسترش علم, به دنبال کاربردهای متنوع تری از این محصول می باشند. برای مثال یکی از کاربردهایی که در بالا به آن اشاره شده است در تهیه مواد نانو به کار گرفته شده است. در یکی از این پژوهش ها که با عنوان "اکسیداسیون بهینه برای استخراج مستقیم و کارآمد نانو بلورهای کربوکسیله سلولز از الیاف MDF بازیافت شده توسط پرسولفات آمونیوم" در نشریه پلیمر های کربوهیدراتی به چاپ رسیده است (الزویر), از خاصیت اکسیداسیون این محصول برای تهیه نانو بلور ها استفاده شده است.

7-روش نگهداری

این محصول باید در جای خشک نگهداری شود، زیرا در مجاورت رطوبت تجزیه می شود و یا در محلول های آبی گرم شده و ازن آزاد می شود.
با توجه به خاصیت اکسندگی بالای این ماده, نگهداری آن در مجاورت گرما, شعله و نور مستقیم می تواند سبب آتش سوزی شود.
با توجه به خاصیت اکسیدکنندگی آن, ظرف نگهداری آن نبایستی دارای قطعات فلزی باشد زیرا سبب اکسید شدن آن و ورود ناخالصی به ماده می گردد.

8-ایمنی

وجود گرد و غبار این ماده در محیط و تماس، چشم، بینی، گلو، ریه و پوست می تواند سبب تحریک این اندام ها شود. قرار گرفتن در معرض سطوح بالای گرد و غبار ممکن است باعث مشکل در تنفس نیز شود. در برخی منابع اشاره شده است که نمک های پرسولفات عامل اصلی عوارض آسم هستند علاوه بر این، نشان داده شده است که قرار گرفتن در معرض پرسولفات آمونیوم می تواند باعث ایجاد عوارض آسم در آرایشگران و مسئولین پذیرش شاغل در صنعت آرایشگری شود. این اثرات آسمی ناشی از اکسیداسیون بقایای سیستئین و همچنین بقایای متیونین است.