آشنایی با مشخصات و کاربردهای هیدروکسید پتاسیم
پتاسیم هیدروکسید (Potassium Hydroxide) چیست؟ ترکیبی شیمیایی است که در دسته ترکیبات معدنی قرار می گیرد. این ترکیب همانند سدیم هیدروکسید یک باز قوی است و علت کاربرد گسترده آن را در خاصیت سوزانندگی و واکنش پذیری بالا با اسیدها می توان یافت.
این ترکیب که با نام پتاس نیز شناخته می شود، یک جامد سفید رنگ بوده و به شدت خورنده است و نمونه های تجاری آن خلوص نود درصد داشته و 10 درصد مابقی شامل آب و ترکیبات کربناته است. pH پتاسیم هیدروکسید (0.001 مولار) 10.98 می باشد که نشان از خاصیت قلیایی بالای محلول آن می دهد و چگالی آن 12.2 گرم/ میلی لیتر است. در ادامه با ویژگی ها و کاربردهای این ترکیب بیشتر آشنا خواهیم شد و نکات خرید پتاسیم هیدروکسید را یادآوری خواهیم کرد. با ما همراه باشید.
خصوصیات فیزیکی و شیمیایی پتاسیم هیدروکسید
فرمول شیمیایی
KOH
جرم مولی
11/56 گرم بر مول
چگالی (دمای اتاق)
12/2 گرم بر مترکعب
نقطه ذوب
360 درجه سانتیگراد
نقطه جوش
1327 درجه سانتیگراد
محلولیت در آب (دمای اتاق)
121 گرم در 100 گرم
محلولیت در متانول
55 گرم در 100 گرم
حلالیت
محلول در آب، الکل، گلیسرول و نامحلول در اتر و آمونیاک مایع
میزان خاصیت بازی (pKb)
-0/7
معمولا به صورت دانه های توده ای سفید رنگ وجود دارند و به شدت جاذب رطوبت هستند و می توانند رطوبت موجود در هوا را به خود جذب کرده و به یکدیگر بچسبند. انحلال آن در آب به شدت گرمازا است و حتی در دماهای بالا نیز عمل از دست دادن آب به راحتی اتفاق نمی افتد. پایداری حرارتی پتاس همانند سدیم هیدوکسید بسیار بالاست و در حالت گازی بصورت دیمر است.
محلول 0.1 مولار آن pH=12.88 دارد که نشان می دهد ترکیب کاملا بازی است. از طرفی به علت داشتن پیوند یونی نقطه ذوب و جوش بالایی دارند و در نتیجه پایداری شان نیز بالاست. به همین دلیل است که در برخی مواقع، خرید سدیم هیدروکسید می تواند جایگزین خرید پتاسیم هیدروکسید شود.
واکنش های پتاسیم هیدروکسید
پتاس به علت خاصیت بازی و نوکئوفیلی که دارد می تواند در انواع واکنش های شیمیایی شامل انواع واکنش های جانشینی نوکلئوفیلی، واکنش های اسید-باز و حتی در واکنش با اکسید ترکیبات نیز شرکت کند که در ادامه به چندتا از واکنش های آن می پردازیم:
حلالیت در ترکیبات مختلف
حدود 121 گرم پتاس در 100 میلی لیتر آب در دمای اتاق حل می شود. همچنین الکل هایی با وزن مولکولی پایین مثل متانول، اتانول و پروپانول نیز حلال های عالی برای این ترکیب هستند.
واکنش با اسیدها
پتاس در واکنش با اسیدها در تعادل هستند. به عنوان مثال در واکنش آن با متانول ترکیب متوکسید تشکیل می شود:
KOH + CH3OH ↔ CH3OK + H2O
پتاس سوزآور می تواند به عنوان منبع OH- عمل کرده و یک آنیون نوکلئوفیل (هسته دوست) بسیار قوی به پیوندهای قطبی در مواد معدنی و مواد آلی حمله کند.
استرهای آبی پتاسیم هیدروکسید را به صابون تبدیل می کند:
KOH + RCOOR` → RCOOK + R`OH
زمانیکه R یک بلندزنجیر باشد، محصول به دست آمده را صابون پتاسیمی می گویند.
از کاستیک پتاس مذاب نیز برای جانشینی هالیدها و گروه های ترک کننده استفاده می شود. این واکنش برای واکنشگرهای آروماتیک برای ایجاد فنول مربوطه بسیار مفید است.
واکنش با ترکیبات معدنی
پتاسیم هیدروکسید به همان نسبت که میل به اسیدها دارد، با اکسیدها نیز وارد واکنش می شود. به همین جهت است که SiO2 تحت حمله KOH به پتاسیم سیلیکات محلول تبدیل می شود. همچنین این ترکیب در واکنش با دی اکسید کربن بیکربنات پتاسیم تولید میکند:
KOH + CO2 → KHCO3
واکنش پتاسیم هیدروکسید با آب
هیدروکسید پتاسیم یک ماده قلیایی قوی است که به طور کامل در آب به یون پتاسیم (K +) و یون هیدروکسید (OH-) تفکیک می شود. انحلال در آب گرما ایجاد می کند، بنابراین هنگامی که این ماده به آب اضافه می شود، می تواند یک واکنش شدید ایجاد کند. معادله واکنش آن به صورت زیر است:
KOH(s) + H2O(aq) → K+(aq) + OH-(aq)
به علت میل زیاد پتاس به آب، از آن به عنوان خشک کننده در آزمایشگاه و اغلب برای حلال هایی مثل آمین ها و پیریدین ها استفاده می شود.
روش تولید هیدروکسید پتاسیم
روش های تولید این ماده شامل تولید صنعتی و استفاده از خاکستر چوب به عنوان روش ساده تولید است:
روش صنعتی
به طور کلی، KOH با افزودن کربنات پتاسیم به محلول قوی کلسیم هیدروکسید (آهک ذوب شده) ساخته می شود.
Ca(OH)2 + K2CO3→ CaCO3 + 2 KOH
با فیلتر کردن کربنات کلسیم رسوب شده و جوشاندن محلول، هیدروکسید پتاسیم تولید می شود این روش تا اواخر قرن 19 همچنان روش اصلی برای تولید این ماده بوده ک با روش فعلی الکترولیز محلول کلرید پتاسیم جایگزین شده است .
2KCl+ 2 H2O → 2 KOH + Cl2 + H2
گاز هیدروژن به عنوان یک محصول جانبی روی کاتد تشکیل می شود و در حین اکسیداسیون آندی از یون کلرید، گاز کلر نیز به صورت محصول جانبی تولید می شود.
استفاده از خاکستر چوب
برای این منظور خاکستر های به دست آمده از سوختن چوب را به مدت نیم ساعت بجوشانید. با این حال این کار صرفه اقتصادی ندارد زیرا به دست آوردن مقدار زیادی سدیم هیدروکسید نیازمند مقدار بالایی از خاکستر می باشد. توجه نمایید که خاکستر چوب سخت (مانند چوب درخت بلوط) نسبت به خاکستر چوب نرم (مانند چوب درخت کاج) ارجحیت دارد زیرا چوب های نرم تر حاوی رزین زیادی هستند که برای این منظور مناسب نمی باشند.
بعد سپری شدن نیم ساعت از زمان جوشیدن و خاموش کردن شعله بگذارید خاکسترها در قسمت زیرین ظرف ته نشین شوند سپس شما می توانید محلول سود مایع را از بالای ظرف جمع آوری نمایید. همانند مرحل ی قبل برای تغلیظ نمودن محلول آن را بجوشایند.
با این حال پتاسیم هیدروکسید تولیدی با کمک خاکستر ناخالصی های بیشتری نسبت به روش پیشین دارد اما به منظور تولید صابون و یا انجام برخی پروژه های آزمایشگاهی مناسب می باشد.
تست پتاسیم هیدروکسید
از این ماده برای شناسایی عفونت های قارچی روی پوست استفاده می شود. در واقع تست KOH یک روش ساده و غیرتهاجمی برای شناسایی عفونت های قارچی پوست و ناخن است. برای این کار، ابتدا سلول ها را از ناحیه آسیب دیده جدا می کنند. سپس آن را روی لامر حاوی محلول هیدروکسید پتاسیم قرار داده و در زیر میکروسکوپ مورد بررسی قرار می گیرند تا علائم قارچ بررسی شود.
طرز تهیه محلول هیدروکسید پتاسیم
برای تهیه محلول 60٪ KOH ، باید 60 گرم KOH را وزن کرده و در 100 میلی لیتر آب مقطر حل کنید. به همین ترتیب اگر بخواهید محلول 5 درصد آن را تهیه کنید از 5 گرم پتاس در 100 میلی لیتر آب استفاده می شود. بنابراین برای تهیه محلول این ترکیب با هر درصد وزنی می توان آن را به همین شیوه تهیه کرد.
کاربرد پتاسیم هیدروکسید
این ماده کاربرد های زیادی در تولید باتری ها، ساخت پیل های سوختی، صابون ها، کود ها و… دارد.
خاصیت خشک کنندگی
به دلیل تمایل این ماده به جذب آب، در آزمایشگاه ها به عنوان یک ماده خشک کننده استفاده می شود. این ماده برای خشک کردن حلال های اساسی به خصوص آمین ها استفاده می شود.
ساخت باطری
پتاس در تهیه ی الکترولیت ها در بعضی از انواع باتری ها مانند باطری های قلیایی، باتری های نیکل-کادمیوم و باتری های منگنز دی اکسید-روی مورد استفاده قرار می گیرد. در بعضی از پیل های سوختی خاص نیز این ماده به عنوان الکترولیت مورد استفاده قرار می گیرد. محلول های KOH نسبت به محلول های NaOH از رسانایی بیشتری برخوردار هستند و هدایت الکتریکی خوبی دارند. بنابراین نسبت به NaOH ترجیح داده می شوند.
تولید مواد شوینده و پاک کننده
KOH یک عامل پاک کنندگی با قابلیت انطباق بسیار بالا است. برای مثال از آن در ساخت صابون های مایع, لوسیون ها, شامپوها, اسپری های مو و یا پاک کننده های پروتزهای دندانی استفاده می شود. اما عموما از آن در تولید پاک کننده های خانگی و همچنین مواد شوینده ی غیر فسفاته استفاده می شود.
ترکیب فوق تحت حرارت با چربی ها و روغن ها وارد واکنش می شود. این واکنش را صابونی شدن می نامند. این واکنش برای ساخت صابون های پتاسیمی که معمولا نرم تر و محلول تر از صابون های ساخته شده با NaOH هستند مورد استفاده قرار می گیرد. بنابراین صابون های مایع معمولا از پتاسیم هیدروکسید و صابون های جامد از NaOH ساخته می شوند.
تنظیم کننده ی PH
KOH یک باز قوی است و بسیاری از کاربردهای آن نیز بر اساس همین خاصیت آن استوار هستند. پتاسیم هیدروکسید می تواند به عنوان یک تنظیم کننده ی PH در بسیاری از صنایع و فرایندهای ساخت کابرد داشته باشد.
کاربرد های پزشکی
ترکیب فوق هم چنین دارای کاربردهای پزشکی و دامپزشکی است. از محصول فوق به منظور تشخیص عفونت های قارچی استفاده می شود.
کاربرد در تولید لوازم خانگی
باتری های قلیایی حاوی K هستند. استفاده از محلول KOH باعث ایجاد رسانایی یونی بالایی در باتری می شود. و به همین دلیل است که استفاده از باتری های قلیایی ارزان تر از باتری های روی- کربن هستند.
استفاده در صنایع غذایی
گاهی اوقات از این ماده به عنوان یک افزونه تجاری در صنایع غذایی استفاده می شود. از آن گاهی به منظور پوست کندن میوه ها و سبزی ها استفاده می شود. از دیگرکاربردهای آن در این حوزه می توان به استفاده از آن در فرایندهای تولید شکلات و کاکائو, نوشیدنی های غیر الکلی و یا حجم دهی به بستنی ها اشاره کرد.
استفاده در صنایع کشاورزی
از پتاس برای شناسایی برخی از گونه های قارچ استفاده می شود، یک محلول 3-5 درصد از پتاسیم هیدروکسید به پوسته قارچ اضافه می شود و با تغییر رنگ آن می توان متوجه شد که آیا رنگ قارچ تغییر کرده است یا خیر. گونه های خاصی از قارچ های یا تغییر رنگ قابل شناسایی هستند. در تولید کود های مایع به میزان محدود از این ماده استفاده می کنند با اینکه حلالیت بالا و شاخص کم نمک از ویژگی های این ماده است ولی به دلیل هزینه ی بالای تولید این ماده استفاده از آن به عنوان کود محدود شده است.
· سایر کاربرد ها
- از این ماده می توان به عنوان یک عامل ضد فوم در فرایند تولید کاغذ و یا تولید کودهای شیمیایی استفاده کرد.
- همچنین از پتاس می توان در ساخت تجهیزات سیلیکونی میکروالکتریک استفاده کرد.
- KOH یک کاتالیزور مهم در فرآیند های تولید بیودیزل از روغن ها و چربی ها است.
- این ماده می تواند در ساخت کاغذ به جدا کردن لیگنین از الیاف سلولزی کمک کند.
- ترکیب فوق به عنوان یک ماده ی سفید کننده در صنعت نساجی به کار برده می شود.
- این ماده برای جذب دی اکسید کربن (CO2) ، تری اکسید گوگرد (SO3) و تری اکسید نیتروژن (NO3) در جریان گازها می تواند مورد استفاده قرار گیرد.
- در حل نمودن لاشه های حیوانات استفاده می شود.
- در صنایع غذایی ممکن است پتاسیم هیدروکسید در فرآوری شکلات و کاکائو ، تولید رنگ کارامل و شستشو و لایه برداری شیمیایی میوه و سبزیجات استفاده شود.
خطرات MSDS پتاسیم هیدروکسید
پتاسیم هیدرکسید جزو ترکیباتی با خورندگی بالاست و ممکن است به پوست آسیب برساند. بهتر است در هنگام کار با ان از دستکش و روپوش استفاده شود. به طور کلی این ترکیب اشتعال پذیر نیست اما در تماس با مواد ناسازگار و واکنش با آن ها می تواند منجر به احتراق شود. برای اطلاعات بیشتر جدول زیر را مشاهده کنید.
خطر آتش و احتراق
در کنار آب و دیگر مواد ناسازگار منجر به احتراق می شود.
در صورت آتش سوزی در محیط اطراف از وسایل خاموش کننده مناسب استفاده کنید.
استنشاق
منجر به سرفه، گلو درد، احساس سوزش و تنگی نفس می شود.
از هوای آزاد استفاده کنید و کمی استراحت کنید. در صورت ادامه علائم به مرکز پزشکی مراجعه شود.
پوست و چشم
ایجاد قرمزی، درد و در مواردی سوختگی شدید پوست و تاول می شود.
از دستکش و عینک محافظ استفاده کنید. محل تماس را 15 دقیقع با آب بشویید و به مرکز پزشکی مراجعه کنید.
بلع و گوارش
درد شکم سوختگی در دهان و گلو. احساس سوزش در گلو و قفسه سینه. حالت تهوع.
دهان را بشویید و خودتان را مجبور به استفراغ نکنید. یک لیوان کوچک آب بخورید و به مرکز پزشکی مراجعه کنید.
شرایط نگهداری
دمای نگهداری این ماده 20 درجه سانتی گراد است از منابع حرارتی،مواد قابل احتراق، عوامل اکسید کننده، اسید های قوی، فلزات و مواد آلی اشتعال پذیر و رطوبت دور نگه داشته شود.
ویژگی های پتاسیم هیدروکسید (KOH)
خصوصیات زیر KOH را به یک ترکیب بسیار مفید برای فرآیندهای صنعتی مختلف تبدیل می کند.
- طبیعت خورندگی
- توانایی واکنش کاهش با مواد مختلف
- بالا بودن میزان انحلال در آب
- ثبات حرارتی بالا
- نقطه ذوب نسبتا کم است
- واکنش با اسید
- طبیعت باز قوی
- جذب دی اکسید کربن (CO2)
- جذب تری اکسید گوگرد (SO3)
- جذب تری اکسید نیتروژن (NO3)
سوالات متداول درباره KOH:
در ادامه به چند سوال پیرامون KOH پاسخ خواهیم داد:
پتاسیم هیدروکسید اسید است یا باز؟
این ماده یک باز قوی بوده که استفاده از آن روی سطوح حساس ممکن است سبب ایجاد خوردگی شود.
واکنش پتاسیم هیدروکسید در آب چگونه است؟
این محصول توانایی بالایی در جذب رطوبت دارد از طرفی انحلال این ماده در آب به شدت گرمازا است،این محصول در مقایسه با سدیم هیدروکسید انحلال پذیری بیشتری در آب دارد به طوریکه در دمای اتاق می توان 121 گرم از آن را در 100 میلی لیتر آب حل نمود
خطرات پتاسیم هیدروکسید چیست؟
این ماده خورنده است بنابراین لازم است هنگام کار با آن نکات ایمنی را رعایت نمود،تماس با پوست ممکن است سبب ایجاد سوختگی، تماس با چشم باعث آسیب بینایی و اسنتشاق آن باعث آسیب به مجاری تنفسی، سرفه و تنگی نفس می شود.
پی اچ این ترکیب آلی چقدر است؟
از آنجایی که ماده مذکور در گروه بازها قرار می گیرد مقدار PH آن معمولا از 10 تا 13 متغیر است، البته این مقدار به غلظت این باز در آب بستگی دارد.
منبع:
