پتاسیم هیدروکسید (پتاس) و کاربردهای آن را بیشتر بشناسیم
از انواع پتاس یا هیدروکسید پتاسیم و ویژگی های آن چه می دانید؟
پتاسیم هیدروکسید یا پتاس سوزآور محصول جامد قلیایی قوی با فرمول KOH است که مصارف گسترده ای دارد، یک ترکیب غیر آلی که به صورت گلوله ای، پودری و پرک در بازار عرضه می شود. البته باید متذکر شد به دلیل تمایل این ترکیب به جذب آب، معمولا پتاس سوزآور به صورت گلوله های شفاف بوده و حاوی مقادیر مختلف آب است و حتی در دماهای بالا، ترکیب مذکور به راحتی آب خود را از دست نمی دهد؛ اما در آن سو هنگام حل شدن در آب، بسیار گرمازا است.
لازم به ذکر است به علت خورندگی خطرناکی در هنگام خرید پتاسیم هیدروکسید یونید باید به شرایط نگهداری آن توجه ویژه ای مبذول کرد.
محلول پتاس الکترولیت رسانایی است که در باتری های قلیایی مبتنی بر نیکل-کادمیوم، نیکل-هیدروژن و دی اکسید منگنز-روی استفاده می شود. KOH دارای وزن مولی ۵۶.۱۱ گرم بر مول است و به علت ویژگی تمایل زیاد آن به واکنش، در طبیعت به طور آزاد یافت نمی شود و در نمک های یونی و برخی از مواد معدنی وجود دارد.
پتاسیم هیدروکسید به عنوان ترکیبی که اسید ها را خنثی میکند، پیش ساز سایر ترکیبات پتاسیم است و پاک کننده رنگ و لاک است، در بازار محصولات شیمیایی رونق خاصی را نشان می دهد، به طوری که در برنامه های تخصصی بیشماری به کار گرفته می شود و تقریباً همه آنها به ویژگی های آن به عنوان یک پایه شیمیایی قوی و توانایی تخریب بسیاری از مواد، متکی هستند.
تولید پتاسیم هیدروکسید
پتاسیم هیدروکسید امروزه به طور گسترده از الکترولیز محلول کلرید پتاسیم تولید میشود و گاز هیدروژن و کلر دو محصول جانبی آن هستند که باید جدا شوند. در این روش تولید، واکنش پتاسیم با آب منجر به تولید پتاس می شود. در صورتی که تا قبل از قرن بیستم KOH از ترکیب پتاسیم کربنات و محلول هیدروکسید کلسیم یا آهک ساخته می‌شد و هیدروکسید پتاسیم محلول و رسوب کلسیم کربنات در واکنش جانشینی دوگانه تشکیل می شدند.
KOH تولید شده خاصیت خورندگی بالا داشته و تمایل بالایی جهت جذب آب دارد، لذا ماده خشک کننده عالی میباشد. در همین راستا در آزمایشگاه ها برای خشک کردن حلال هایی مانند آمینها و پیریدین ها، این ماده اغلب استفاده می گردد. نمونه های تجاری پتاس سوزآور خلوصی در حدود ۹۰ درصد دارند و ۱۰ درصد مابقی از آب و کربنات‌ها تشکیل شده است. این ماده شیمیایی در حلال هایی مانند الکل و گلیسرول محلول است، به ویژه الکل های با وزن مولکولی پایین مانند متانول، اتانول و پروپرانول حلال خوبی برای آن می باشند؛ اما در اتر و آمونیاک مایع نامحلول است.
خواص فیزیکی و شیمیایی پتاسیم هیدروکسید
حالت ظاهری: جامد سفید رنگ
فرمول شیمیایی: KOH
نقطه ذوب: ۳۶۰ درجه سانتی گراد
نقطه‌جوش: ۱۳۲۷ درجه سانتی گراد
چگالی: ۲.۰۴۴ g/cm۳
پتاسیم هیدروکسید شامل چه ویژگی هایی می باشد؟
خرید پتاسیم هیدروکسید به صورت محصول جامد کریستالی سفید رنگ با دمای ذوب ۳۶۰ درجه سانتیگراد بوده و بدون بو و محلول در آب است. این محصولی که باز بسیار قوی میباشد در حالت محلول، زمانی که محلول غلیظ است به نام قلیاب پتاسیم خوانده می شود. محصول مذکور ترکیب پیوند یونی میان پتاسیم (کاتیون فلزی) و آنیون هیدروکسیل بوده و در کنار محصول باز قوی دیگری به نام هیدروکسید سدیم در واکنشهای بسیاری مشارکت دارد و این مشارکت را مدیون OH− خود است که به پیوندهای قطبی در مواد معدنی و مواد آلی حمله می کند.
هیدروکسید پتاسیم دارای پایداری حرارتی بالایی است. وقتی پیوندهای ترکیبی در مقابل افزایش دما تا میزان زیادی، گسیخته نمی شوند، نشان میدهد ترکیب، پایداری حرارتی بالایی دارد و در دمای بالا قابل استفاده است. شکل گازی این ترکیب دیمری میباشد؛ بدین معنی که شامل دو منومر است. این ترکیب به علت هیگروسکوپی بودن در هوای آزاد، رطوبت هوا را جذب نموده و سطح چسبناکی دارد.
KOH نقطه ذوب پایینی نیز دارد و در هنگام مذاب برای جابجایی هالیدها و سایر گروههای ترک کننده استفاده می شود. لازم به ذکر است هالیدها ترکیباتی دو قسمتی هستند که یک قسمت آنها یک اتم هالوژن و قسمت دیگر یک عنصر یا رادیکال میباشد که نسبت به هالوژن الکترونگاتیوی کمتری دارد.
بررسی کاربردهای گسترده پتاسیم هیدروکسید
پتاسیم هیدروکسید در حقیقت یک هیدروکسید فلز قلیایی است که با واکنش های خنثی سازی خود را نشان میدهد. به صورتی که اکنون می بینیم با خرید پتاسیم هیدروکسید طی واکنشهای خنثی سازی محصولاتی چون نمکهای پتاسیم کربنات، پرمنگنات سیانور، انواع سیلیکاتها، فسفات تولید می شوند. اگرچه حلالیت پتاس سوزآور نسبت یه هیدروکسید سدیم کمتر میباشد؛ اما حلالیت بالای فسفات پتاسیم در میان انواع کودهای شیمیایی برای مصارف کشاورزی نتایج مطلوبی را رقم می زند.
کاربرد هیدروکسید پتاسیم با وجود رونق ویژه هیدروکسید سدیم در صنایع مختلف ،به علت هزینه کمتر؛ اما همچنان ادامه دارد. به صورتی که طی سالهای دهه ۹۰ در ایران، ما سالانه حدود ۲۶۰ هزار تن به این محصول نیاز داریم. اگر به صنایع مختلف دقت کنیم میبینیم از KOH در صنایع غذایی برای تنظیم Ph و برای افزایش ماندگاری و تثبیت مواد غذایی فراوری شده استفاده می کنند. لازم به ذکر است در راستای استفاده از پتاس در غذای انسان سازمان غذا و داروی آمریکا با توجه به رعایت چندین نکته در هنگام تولید، آن را به عنوان ماده بی خطر جهت استفاده در صنایع غذایی اعلام نموده است.
علاوه بر صنعت مواد غذایی، از پتاس سوزآور در صنایع دیگری چون صنایع مواد شوینده برای ساخت صابون و انواع پاک کننده ها، در صنعت ساخت قطعات برای آبکاری و تولید باتری های قلیایی به عنوان الکترولیت و در صنعت نفت برای پالایش نفت به عنوان یک ماده واسطه ای استفاده می نمایند. این محصول همچنین در کاربردهای دیگر برای لیتوگرافی و پاک کردن رنگها به کار میرود.
در راستای بهره برداری از خواص KOH به سبب خاصیت خورندگی آن در علم پزشکی، برای تجزیه بافت های نرم، اعم از بافتهای حیوان و انسان از این ترکیب استفاده می نمایند. بدین ترتیب فقط استخوان ها و سایر بافت های سخت برای انجام کارهای مورد نظر باقی میماند. اکنون در موارد زیادی در تحقیقات حشره شناسی برای مطالعه ساختار آناتومی حشرات به سراغ محلول آبی ۱۰٪ KOH میروند. حتی در تهیه کرم های مرطوب کننده و درمان زگیل این ترکیب را به کار میبرند.
موارد ذکر شده تنها اشاراتی به دلایل اهمیت فروش پتاسیم هیدروکسید بود در ادامه به کاربردها و صنایعی که استفاده زیادی از این ترکیب می کنند خواهیم پرداخت.
کاربرد پتاسیم هیدروکسید در صنایع مختلف به تفکیک
*صنایع غذایی از فروش پتاس استقبال خوبی می کنند؛ زیرا این ترکیب علاوه بر تنظیم اسیدیته مواد غذایی و کمک به ماندگاری آنها، برای شستشو یا پاکسازی شیمیایی سبزیجات و پوست میوه ها نیز استفاده میگردد. در شرایطی که پرورش محصولات کشاورزی چون سبزیجات ممکن است در فضایی باشد که با مواد آلاینده ای چون آب فاضلاب در تماس باشد، هیدروکسید پتاسیم در کارخانجات مواد غذایی کاربرد فراوانی دارد. از سویی دیگر در تهیه شکلات، و نرم کردن زیتون ها نیز کاربرد دارد.
*در کاربرد عامیانه برای پاک کردن پوست حیوانات از موها نیز، از KOH بهره برده میشود. ویژگی سوزانندگی این قلیای قوی سبب می گردد کوتیکول ساقه مو آسیب ببیند. وقتی پوست حیوانات در آب قلیایی خیسانده میشود پوست از مو عاری میشود. در همین راستا در صنایع آرایشی بهداشتی جهت تولید انواع موبرها و کرم های اصلاح برای پاکسازی پوست از مو از پتاسیم هیدروکسید استفاده می نمایند.
*صنعت کشاورزی برای تولید فسفات پتاسیم به عنوان کودی که برای ریشه زایی، تقسیم سلولی، گلدهی، میوه دهی و تشکیل دانه و بالا بردن مقاومت ساقه ها در برابر خوابیدگی اهمیت دارد به سراغ KOH میرود. از سویی دیگر برای ساختن سموم نیز از این ترکیب استفاده میکنند، علف کش ها و قارچ کش ها از سمومی هستند که در تهیه آنها از این ترکیب استفاده می نمایند.
*البته فروش پتاسیم هیدروکسید جهت ترکیب با اسید فسفر نیز به فروش می رسد؛ این ترکیب از درگیر شدن مزرعه با آفات مانع میشود. برای تنظیم PH خاک های اسیدی نیز میتوان از KOH کمک گرفت.
*دنیای کشاورزی استفاده خود را از این ترکیب به همین جا محدود نکرده است به صورتی که محلول ۳.۵ درصد پتاس سوزآور یکی از راه های شناسایی گونه های مختلف برخی از گیاهان مانند قارچ میباشد. قارچ ها در مقابل این ترکیب تغییر رنگ میدهند گونه های کبابی، پولیپور، گلسنگ و گلوله از جمله این موارد هستند.
KOH* را در صنعت صابون سازی برای تهیه صابون های پتاسیم استفاده میکنند. صابون های پتاسیم نسبت به صابون هایی که از هیدروکسید سدیم برای تهیه آنها استفاده می گردد، نرم تر و حلال تر بوده و قابلیت پاک کنندگی بهتری دارند. جهت تهیه این صابون ها از استرهای آبی استفاده میکنند. صابون پتاسیم هیدروکسید مایع بوده و روشن و شفاف است.
*ویژگی خورندگی پتاس سوزآور سبب شده است برای ضدعفونی کردن سطوح و قارچ کشی در بسیاری از اماکن از محلول این باز استفاده کنند.
*پتاس با اسید ها در فرآیندی که به عنوان سوزاندن شیمیایی نامیده می شود وارد واکنش میشود و با تکیه بر چنین ویژگی، در واکنش تعادلی اسید ها و باز ها و تنظیم pH محلول ها حضور دارد.
*صنایع پتروشیمی نیز استفاده فراوانی از پتاس میکنند؛ این محصول می تواند هم در نقش کاتالیزور در فرایندهایی مانند فرایند تولید بیودیزل از روغن و چربی استفاده گردد( بیودیزل سوخت تجزیه پذیر، غیر سمی، ایمن و تجدید پذیری است که همراه با گازوئیل می تواند استفاده شود) و هم از سوی دیگر برای جذب ترکیبات گوگرد و اسیدهای آلی استفاده می شود، به طوری که نیتروژن تری اکسید، تری اکسید گوگرد و دی اکسید کربن در پروسه پالایش نفت و فراورده های گازی بدین ترتیب حذف میگردند.
خطرات استفاده از پتاسیم هیدروکسید چیست؟
پتاسیم هیدروکسید محلول آبی شفافی را به وجود می آورد که یک باز قوی است و خورنده فلزات و بافت ها میباشد. این محصول به سبب خورندگی بالایی که دارد در هنگام تماس با پوست و بافت های بدن باعث سوختن آنها میگردد، به صورتی که در صورت تماس با چشم میتواند سبب نابینایی گردد. بلعیدن آن سبب آسیب های جبران ناپذیر به دستگاه گوارش می شود و حتی می تواند به مرگ منجر گردد و در صورت تنفس دستگاه تنفس آسیب میبیند. غشای مخاطی و ریه ها میتوانند در اثر این تماس آسیب های جبران ناپذیری ببینند.
البته باید متذکر گردید KOH غیر قابل احتراق است.
اهمیت پتاسیم هیدروکسید در کشاورزی
پتاسیم هیدروکسید در کشاورزی به عنوان منبع تولید کود برای محصولاتی که نسبت به یون های کلرید حساس هستند، استفاده می شود.هیدروکسید پتاسیم یک ترکیب غیر آلی با فرمول KOH است. نام رایج آن پتاس سوز آور است. همراه با هیدروکسید سدیم، این جامد بی رنگ یک پایه قوی نمونه اولیه است. در بسیاری از برنامه های کاربردی و صنعتی استفاده می شود. بیشتر برنامه ها از واکنش پذیری آن در برابر اسیدها و خاصیت خورندگی آن بهره می برند.
برخی از محبوب ترین کاربردهای صنعتی عبارتند از کشاورزی (کودها و علف کش ها)، کربنات پتاسیم، باتری های قلیایی، مواد شیمیایی عکس، تصفیه آب، فسفات ها، مواد شیمیایی پتاسیم، مایعات ضد عفونی کننده، صابون و مواد شوینده، حفاری نفت و گاز، آبکاری، گریس و داروها.امروزه، رسوبات مواد معدنی حاوی پتاسیم هستند که استخراج و فرآوری می شوند تا به صورت پودر ترکیبی به شکل دانه ریزتر استفاده شوند.
به طرز حیرت انگیزی، مقدار پتاس تولید شده در جهان در هر سال بیش از 30 میلیون تن است. در حالی که بیشتر پتاس در انواع کودها استفاده می شود، اهداف غیر کشاورزی زیادی نیز برای این عنصر وجود دارد. فرآوری مدرن، مانند تراکم پتاس، فرم پتاسیمی را که به راحتی در دسترس است تولید می کند و پتاس گرانول را برای استفاده های بی شماری باز می گذارد.
پتاسیم هیدروکسید در کود شیمیایی
پتاسیم (KOH)هیدروکسید که معمولاً به عنوان پتاس کاستیک شناخته می شود، بزرگترین حجم مواد شیمیایی پتاسیم برای استفاده غیر کودی است. این ماده با الکترولیز کلرید پتاسیم با فناوری سلول غشایی تولید می شود. محصولات مشترک کلر و هیدروژن هستند.قلیایی قوی، پتاسیم هیدروکسید به دو شکل مایع و خشک در دسترس است.
این ماده در کودها، باتری ها، صابون ها و مواد شوینده، لیوان های مخصوص و سایر عملیات صنعتی کاربرد دارد. همچنین به عنوان واسطه شیمیایی برای رنگ ها، داروها و مواد شیمیایی عکاسی عمل می کند.تاکنون، کودهای مخلوط مایع با ترکیباتی مشابه ترکیبات استاندارد مخلوط خشک کاملاً شناخته شده اند.
چنین کودهایی در صنعت در حال افزایش محبوبیت هستند. چنین محلول هایی مزایای بی شماری نسبت به کودهای مخلوط خشک دارند، از این جهت که هزینه های تبخیر رطوبت و عمل کیسه زدائی از بین می رود. کودهای مایع عملکرد استفاده از عناصر غذایی گیاهان را در خاک بسیار ساده می کنند. علاوه بر این، استفاده از کودهای مایع به طور موثری مشکلات ناشی از جداسازی و پخت و پز را که در ذخیره سازی کودهای خشک وجود دارد، از بین می برد.
بازار پتاسیم هیدروکسید در کود کشاورزی و محصولات خانگی
استفاده از پتاسیم هیدروکسید در کود شیمیایی و محصولات خانگی عامل کلیدی در رشد بازار این ماده است. جهان با افزایش روزافزون جمعیت روبرو است و از این رو استفاده مداوم از محصولات خانگی وجود دارد که یکی از محرک های اصلی بازار KOH است. یکی دیگر از عوامل محرک استفاده از آن در کودها است. با افزایش تقاضا برای غذا، بازار کود در حال گسترش است و باعث رشد بازار KOH نیز می شود.
بخش های اصلی صنعت پتاسیم هیدروکسید، اروپا، آسیا اقیانوسیه، آمریکای شمالی و سایر نقاط جهان (RoW) است. آسیا و اقیانوسیه بیش از نیمی از تقاضای پتاسیم هیدروکسید را تشکیل می دهد و انتظار می رود این روند طی چند سال آینده ادامه داشته باشد. هند و چین از نظر جمعیت یکی از بزرگترین اقتصادها هستند و انتظار می رود از نظر تقاضا بر بازار تسلط داشته باشند.
آمریکای شمالی از آسیا و اقیانوسیه به عنوان دومین کاربر بزرگ KOH پیروی می کند و پس از آن اروپا و سپس RoW قرار دارند. انتظار می رود اقتصادهای نوظهور در بقیه بخش های جهان فرصت های بزرگ رشد را به ویژه در کشورهای آمریکای لاتین ارائه دهند. تقاضای پتاسیم هیدروکسید در روسیه و منطقه اروپای شرقی نیز تقاضای زیادی را در دوره پیش بینی پیش بینی خواهد کرد.
نقش هیدروکسید پتاسیم در کشاورزی
گیاهان به سه ماده اصلی نیاز دارند: نیتروژن، فسفر و پتاسیم.
پتاس حاوی پتاسیم محلول است و آن را به یک ماده افزودنی عالی به کود کشاورزی تبدیل می کند. پتاسیم هیدروکسید در کشاورزی باعث بهبود سلامت کلی گیاه، مقاومت ریشه می شود. مقاومت در برابر بیماری و میزان عملکرد، بلوغ مناسب گیاه را تضمین می کند. علاوه بر این، پتاس محصول نهایی بهتری را ایجاد می کند و باعث بهبود رنگ، بافت و طعم غذا می شود.
در حالی که مقداری پتاسیم از طریق کودهای بازیافتی و بقایای محصول به زمین های کشاورزی بازگردانده می شود، بیشتر این عنصر اصلی باید جایگزین شود. هیچ گزینه مناسب تجاری وجود ندارد که به اندازه پتاسیم به خاک کمک کند و این عنصر را برای محصولات کشاورزی بسیار ارزشمند سازد. به همین دلیل، بیشترین کاربرد پتاسیم هیدروکسید در کشاورزی است.
دانشمندان تخمین می زنند که بدون کودها محصولات کشاورزی به خوبی رشد نمی کنند و 33٪ از مردم جهان دچار کمبود شدید غذا می شوند. استفاده از پتاسیم به خاک، برای حمایت از منابع غذایی پایدار حیاتی است. گرانول های متراکم پتاس به راحتی با کود مخلوط می شوند و پتاسیم را در جایی که بیشترین نیاز به بدن شما باشد تحویل می دهند.
محتوای متوسط پتاسیم پوسته زمین تقریباً 2،3٪ است. گیاهان مقادیر زیاد آن را جذب می کنند که معمولاً بیش از حد واقعی است. غلظت آن در درصد وزن خشک در گیاه از 2٪ تا 3٪ متغیر است. پتاسیم در گیاهان با تحرک بالا مشخص می شود. به طور کلی، از اندام های قدیمی تر به اعضای جوان تر منتقل می شود. جذب عمده عنصر در حین توسعه گیاهان اتفاق می افتد.این عنصر توابع فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی زیادی را ایجاد می کند.
وجود پتاسیم بالا در آب آوند چوبی به کاهش پتانسیل آبی ریشه کمک می کند و باعث افزایش جذب آب می شود.این ماده بر روند تعرق تأثیر دارد، از این طریق سلول بالقوه را افزایش می دهد و مکانیسم باز و بسته شدن روزنه ها را تنظیم می کند.این کیفیت تولید را تحت تأثیر قرار می دهد: طعم بیشتری به میوه می بخشد و آن را حفظ می کند، بهترین قابلیت اشتعال و عطر دلپذیر را برای توتون و تنباکو دارد که این از کاربردهای پتاسیم هیدروکسید است.
کاربرد پتاسیم هیدروکسید در کشاورزی
· باعث بهبود رشد و عملکرد گل آفتابگردان می شود
استفاده از غلظت های 0.5، 1.0، 1.5 و 2.0٪ پتاسیم هیدروکسید به گیاه آفتابگردان باعث رشد و عملکرد بهتر این گیاه می شود. افزایش سطح KOH باعث افزایش برگ می شود. در نتیجه، با بهبود نسبتK و Naباعث بهبود رشد و عملکرد گیاهان آفتابگردان می شود.
· فرآوری روغن کشاورزی با استفاده از پتاسیم هیدروکسید
ارزش غذایی جریان زباله افزایش یافته است. یک تنوع تصفیه که در آن از هیدروکسید پتاسیم به عنوان سدیم تصفیه کننده به جای هیدروکسید سدیم معمولی استفاده می شود. هیدروکسید پتاسیم (KOH) می تواند به عنوان یک واکنش قلیایی موثر برای پیش تصفیه استفاده شود. می تواند یک راه حل مناسب برای پرداختن به مسئله هزینه بالای بازیابی مواد شیمیایی باشد.
· تأثیر محلول های هیدروکسید پتاسیم بر پایداری ساختاری و هدایت هیدرولیکی اشباع خاک گرمسیری
پساب های صنعتی و خانگی به طور گسترده ای به عنوان راهی برای تخلیه یا منبع مواد مغذی و آب برای رشد گیاه، در خاک استفاده می شوند. اثرات بالقوه هیدروکسید سدیم (سود) و هیدروکسید پتاسیم (KOH)، بر ثبات دانه ها، پراکندگی خاک رس و هدایت هیدرولیکی Kموثر است. با افزایش غلظت پتاسیم هیدروکسید، پراکندگی خاک رس افزایش می یابد که بیشتر برای تمیز کردن صنعتی استفاده می شود. KOH تأثیرات مثبتی بر پایداری ساختاری خاک دارد.