کلرید پتاسیم چیست؟| خواص، روش تولید و کاربردهای کلروپتاس

کلرید پتاسیم چیست؟ | همراه خواص، روش تولید و کاربردهای این ماده

کلرید پتاسیم یا کلروپتاس (که به آن KCl یا نمک پتاسیم نیز گفته می‌شود) نمک فلزی هالید است که از پتاسیم و کلر تشکیل شده است. کلرور پتاسیم، بدون بو است و از نظر شکل ظاهری به صورت کریستال شیشه‌ای سفید یا بی رنگ وجود دارد. این ماده جامد به راحتی در آب حل می‌شود و محلول‌های آن طعم نمکی دارند.

کلراید پتاسیم را می‌توان از ذخایر خشک شده دریاچه‌ها به دست آورد. KCl به عنوان کود مصرفی در کشاورزی، در پزشکی و در کاربردهای علمی-تحقیقاتی و در فرآوری مواد غذایی استفاده می‌شود.

نگاهی به تاریخچه کلرید پتاسیم

از ترکیبات پتاسیم تولید شده در جهان، تقریباً ۹۵ درصد آن‌ها در کشاورزی به عنوان کود استفاده می‌شوند (ترکیبات پتاسیم در ساخت مواد منفجره نیز به میزان کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند). میزان عرضه جهانی پتاسیم برای تهیه کود حدود ۲۵ میلیون تن است.

ذخایر زیاد پتاسیم کلراید در ساسکاچوان، کانادا، بیش از ۲۵ درصد از نیازهای جهان را تأمین می‌کند. دیگر منابع اصلی پتاسیم در کشورهای آلمان، روسیه، بلاروس، هند و شیلی هستند. از آب دریا، آب نمک و خاکستر گیاهان نیز به عنوان منابع پتاسیم استفاده می‌شود.

کلرید پتاسیم، KCl، نمک حاوی پتاسیم است که به طور طبیعی وجود دارد و مجزا از استفاده به عنوان کود کشاورزی، یک ماده اولیه برای تولید سایر ترکیبات مهم پتاسیم نیز به شمار می‌رود. الکترولیز کلرور پتاسیم، هیدروکسید پتاسیم (KOH) را تولید می‌کند که رطوبت را به راحتی جذب کرده و در ساخت صابون‌های مایع و مواد شوینده و تهیه بسیاری از نمک‌های پتاسیم دار استفاده می‌شود.

واکنش ید و هیدروکسید پتاسیم منجر به تشکیل یدید پتاسیم با فرمول شیمیایی KI می‌شود که برای جبران کمبودید، به نمک سفره و خوراک دام اضافه می‌شود.

سایر ترکیبات پتاسیم با ارزش اقتصادی شامل نیترات پتاسیم است که به آن نمک پتاسیم یا KNO3 نیز می گویند. این ماده به عنوان کود و در آتش بازی و مواد منفجره کاربرد زیادی دارد و به عنوان نگهدارنده مواد غذایی نیز مورد استفاده قرار گرفته است.

کرومات پتاسیم با فرمول شیمیایی K2CrO4، که در تیمار چرم و رنگرزی منسوجات استفاده می‌شود؛ و سولفات پتاسیم با فرمول شیمیایی K2SO4، که در تولید کودها و “آلوم پتاسیم” به کار می‌رود؛ همگی نمونه‌هایی از ترکیبات حاوی عنصر پتاسیم هستند.

روش‌های تولید

کلرید پتاسیم از مواد معدنی سیلویت (sylvite)، کارنالیت (carnallite) و پتاس استخراج می‌شود. این ماده را همچنین می‌توان از آب نمک نیز استخراج کرد و می‌تواند با تبلور از محلول، شناورسازی یا جداسازی الکترواستاتیک از مواد معدنی مناسب، تولید شود. کلرور پتاسیم، محصول جانبی تولید اسید نیتریک از نیترات پتاسیم و اسید کلریدریک است.

اکثریت حجم تولیدی پتاسیم کلراید به عنوان پتاس، دارای گرید کشاورزی و صنعتی، در ساسکاچوان کانادا و همچنین روسیه و بلاروس تولید می‌شود. ساسکاچوان به تنهایی بیش از ۲۵٪ از تولید پتاس جهان را در سال ۲۰۱۷ به خود اختصاص داده است.

*روش‌های آزمایشگاهی برای تولید کلرید پتاسیم:

کلروپتاس با قیمت ارزان موجود است و به ندرت به صورت انبوه در آزمایشگاه تهیه می‌شود. از تیمار هیدروکسید پتاسیم (یا سایر ترکیبات پتاسیم دار قلیایی) با اسید کلریدریک، کلرو پتاسیم تولید می‌شود:

KOH + HCl → KCl + H2O

این تبدیل، یک واکنش خنثی سازی اسید و باز است. نمک حاصل را می‌توان با تبلور مجدد، خالص سازی کرد. روش دیگر این است که اجازه دهید پتاسیم در حضور گاز کلر بسوزد، همچنین این واکنش، بسیار گرمازا خواهد بود:

۲K + Cl2 → ۲KCl

کلرید پتاسیم سفید

خواص و کاربردهای کلرید پتاسیم

محلول‌های KCl، استانداردهای مشترکی هستند که برای برخی روش‌های آنالیز و تیتراسیون به کار می‌رود. به عنوان مثال برای کالیبراسیون هدایت الکتریکی محلولهای (یونی)، از آنجا که محلول‌های KCl پایدار هستند و امکان اندازه گیری مجدد را دارند، مناسب است. در محلول آبی، کلرید پتاسیم، اساساً به یون‌های ⁺K  و Cl^– تفکیک و یونیزه می‌شود.

*واکنش اکسیداسیون – احیا برای کلراید پتاسیم و تبدیل آن به فلز پتاسیم:

اگرچه پتاسیم نسبت به سدیم، خاصیت الکتروپوزیتیو بیشتری دارد، می‌توان KCl را با واکنش با سدیم فلزی در دمای ۸۵۰ درجه سانتیگراد به فلز تبدیل کرد؛ زیرا پتاسیم بیشتری را می‌توان با تقطیر، حذف کرد:

KCl (l) + Na (l) ⇌ NaCl (l) + K (g)

این یک روش اصلی برای تولید پتاسیم فلزی است. روش الکترولیز (که برای سدیم نیز استفاده می‌شود) به دلیل حلالیت بالای پتاسیم در KCl مذاب، به درستی عمل نمی‌کند.

*مشخصات فیزیکی پتاسیم کلراید:

ساختار بلوری پتاسیم کلرید مانند NaCl است. این یک ساختار مکعبی است که در آن یون‌های پتاسیم و کلر دیده می‌شوند. برخی از خواص فیزیکی دیگر این ترکیب شامل ضریب شکست، انعکاس، هدایت حرارتی، اثر سوختن در شعله و درجه تفکیک در محلول است. KCl به شکل پودر شده، در شعله به رنگ یاسی بنفش در می‌آید. این ویژگی‌ها را عموماً در جدول کامل‌تر در ادامه همین قسمت ملاحظه می‌کنید.

مشخصات فیزیکی و شیمیایی

کاربردهای کلرید پتاسیم

۱-به عنوان کود کشاورزی

بیشترین کلرید پتاسیم تولید شده در جهان برای ساخت کود کشاورزی به نام “پتاس” استفاده می‌شود. رشد بسیاری از گیاهان به دلیل در دسترس نبودن پتاسیم کافی، محدود می‌شود. دو نوع اصلی کود پتاس یا کلرید پتاسیم کود عبارتند از “موری‌ات پتاس” (MOP، پتاسیم کلرید) و سولفات پتاس (SOP، سولفات پتاسیم).

در حالی که SOP معمولاً با قیمت بالاتری نسبت به MOP به فروش می‌رسد، اکثریت کود پتاس در سراسر جهان به شکل MOP فروخته می‌شود.

قیمت کود کلرید پتاسیم بر اساس مواد اولیه برای تهیه آن و میزان عرضه و تقاضا در بازار تعیین می‌شود. همچنین نحوه مصرف کود کلرور پتاسیم برای هر گیاه متفاوت است و باید طبق دستورالعمل‌های ارائه شده، مصرف شود.

۲-کاربرد کلرید پتاسیم در پزشکی

پتاسیم در بدن انسان، یک عنصر حیاتی است. مصرف کلروپتاس خوراکی از راه دهان، راهکار اصلی برای درمان پتاسیم پایین خون است، اگر چه می‌توان آن را به صورت تزریق وریدی (داروی کلرو پتاس) نیز تجویز کرد.

این دارو در فهرست داروهای ضروری سازمان بهداشت جهانی قرار دارد. مصرف بیش از حد کلرور پتاسیم دارویی باعث “هیپرکالمیا” می‌شود که می‌تواند انتقال سیگنال سلولی را تا حدی که قلب متوقف شود مختل کند.

۳-کاربردهای خوراکی کلرور پتاسیم

کلرور پتاسیم می‌تواند به عنوان یک جایگزین نمک خوراکی برای غذا استفاده شود، اما به دلیل طعم ضعیف، تلخ و نمکی آن، اغلب با نمک معمولی (=کلرید سدیم) مخلوط می‌شود تا طعم آن بهبود یابد و نمک کم سدیم تشکیل شود. افزودن ۱ ppm از “تاماتین” به طور قابل توجهی این تلخی را کاهش می‌دهد.

۴-کاربردهای صنعتی کلرید پتاسیم

کلرید پتاسیم به عنوان ماده اولیه شیمیایی، برای تولید هیدروکسید پتاسیم و فلز پتاسیم مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده همچنین در داروها، داروهای تزریقی کشنده، کاربردهای علمی-تحقیقاتی، فرآوری مواد غذایی، صابون‌ها و به عنوان یک جایگزین فاقد سدیم برای نمک خوراکی، استفاده می‌شود.

کلروپتاس به عنوان یک مکمل در خوراک دام به کار می‌رود تا مواد مغذی موجود در خوراک را افزایش دهد. این کار به نوبه خود باعث رشد بهتر حیوانات و سالم‌تر بودن آن‌ها می‌شود. به عنوان یک مزیت دیگر، افزایش تولید شیر در گاوهای شیری، نمونه‌ای از کاربردهای این ترکیب در خوراک گاوها است.

کلرور پتاسیم پودری بعضاً در آب به عنوان مایع کامل کننده در عملیات نفت و گاز طبیعی و همچنین به عنوان جایگزین کلرید سدیم در واحدهای نرم کننده آب خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تولیدکنندگان شیشه، از پتاس گرانولی به عنوان عامل هدایت و جریات استفاده می‌کنند و دمای ذوب شدن مخلوط را کاهش می‌دهند. از آنجا که پتاس، شفافیت بسیار خوبی به شیشه می‌بخشد، معمولاً در ساخت عینک آفتابی، ظروف شیشه‌ای، تلویزیون و مانیتورهای رایانه از آن استفاده می‌شود.

KCl به عنوان یک منبع تشعشع بتا برای کالیبراسیون تجهیزات نظارت بر تابش مفید است. ایزوتوپ‌های پتاسیم می‌توانند برای کالیبره کردن اسکنرهای پزشکی استفاده شوند. تحقیقات بر روی این ترکیبات همچنان ادامه دارد.

از کلرید پتاسیم در تولید برخی محصولات ضد یخ استفاده می‌شود که برای حیوانات خانگی و گیاهان، ایمن است؛ اگر چه این محصولات از نظر کیفیت ذوب، نسبت به کلرید کلسیم، پایین‌تر هستند [کمترین دمای قابل استفاده، ۱۲ درجه فارنهایت (۱۱− درجه سانتیگراد) در مقابل ۲۵− درجه فارنهایت (۳۲− درجه سانتیگراد) است. این ماده همچنین در برندهای مختلف آب معدنی بطری و همچنین به صورت فله‌ای برای اهداف حفاری استفاده می‌شود.

کلروپتاس می‌تواند به عنوان یک عامل خاموش کننده آتش استفاده شود. این ماده به عنوان ماده شیمیایی خشک، حاوی مقادیر بسیار بالایی از پتاسیم به کار می‌رود و در مقایسه با بی کربنات سدیم، مؤثرتر می‌باشد. در اواخر دهه ۱۹۶۰ میلادی، بی کربنات پتاسیم که خاصیت خورندگی کمتری داشت، بسیار کمتر مورد توجه قرار گرفت.

همراه با کلرید سدیم و کلرید لیتیم، از پتاسیم کلراید به عنوان شار برای جوشکاری گازی آلومینیوم استفاده می‌شود.

کلرید پتاسیم همچنین یک کریستال نوری با دامنه گسترده انتقال، از ۲۱۰ نانومتر تا ۲۰ میکرومتر است. اگر چه این ماده، ارزان است، بلورهای KCl جاذب رطوبت هستند. این ویژگی، آن را محدود می‌کند و باید حتماً در محیط‌های محافظت شده نگهداری شود.

این ویژگی جذب رطوبت در نمونه سازی یا استفاده‌های متداول روزانه در صنعت، محدودیت بیشتری ایجاد می کند. چون نمونه ها باید همیشه تازه تهیه شوند.

ایمنی کلرید پتاسیم

بر اساس برگه اطلاعات ایمنی و آنالیز کلرور پتاسیم، این گونه عنوان شده است که این ترکیب، خطرناک نیست. به نظر می‌رسد مقادیر معمول کلرید پتاسیم موجود در رژیم غذایی روزانه هم به طور کلی بی خطر است. در مقادیر بیشتر، پتاسیم کلرید سمی است. طبق استانداردها، مقدار نیاز بدن به پتاسیم کلراید، کمتر از نیاز بدن به سدیم کلراید است.

برای کار کردن با ترکیب کلرور پتاسیم، استفاده از تجهیزات حفاظت شخصی نظیر عینک ایمنی، دستکش محافظ، ماسک ایمنی و لباس کار، الزامی است.

در حین کار کردن با این ماده جامد در انبارها بهتر است کارگران از غذا خوردن، مصرف نوشیدنی و سیگار خودداری کنند.

در صورت استنشاق غبارات منتشر شده از این ترکیب، ممکن است تحریک سیستم تنفسی رخ دهد که البته خفیف خواهد بود. پس از آن باید سریعاً به هوای آزاد رفته و تنفس خود را عمیق‌تر تنظیم کنید.

شرایط نگهداری کلرید پتاسیم

اقدامات احتیاطی برای استفاده ایمن و ذخیره سازی بسته‌های حاوی کلرید پتاسیم، باعث می‌شود که ایمنی کارگران تأمین گردد. برای جلوگیری از تشکیل غبارات و تجمع آنها، تهویه مناسبی را در منطقه انبار باید ایجاد کنید.

شرایط نگهداری ایمن برای پتاسیم کلراید، جدا نگه داشتن بسته‌ها به دور از هر گونه ترکیبات و عوامل ناسازگار است. بسته بندی‌ها یا ظروف اصلی باید در مکانی خشک و خنک و با تهویه مناسب و دور از مواد قابل اشتعال، نگهداری شوند.

درب ظرف را هنگامی که از آن استفاده نمی‌کنید، محکم ببندید. محصولات ناسازگار با نمک کلراید پتاسیم پودری، نیترات نقره و اکسید کننده‌های قوی و اسیدهای قوی هستند.

بسته بندی کلرید پتاسیم

ماده پتاسیم کلراید پودری یا گرانوله در گرید صنعتی و کشاورزی در کیسه‌های ۲۵کیلوگرمی یا ۱۰۰۰ کیلوگرمی به مشتری ارائه می‌شود. در صورت در خواست مشتری، حمل به صورت فله‌ای نیز امکان پذیر است. خرید و فروش کلروپتاس، عموماً با خلوص ۹۹% انجام می‌شود.

بازار و خرید و فروش کلرید پتاسیم

خرید کلرید پتاسیم هم به صورت اینترنتی امکان پذیر است و هم می‌توان به صورت مستقیم از شرکت‌های بازرگانی و حمل از بندر، سفارش را ثبت کرد. در حال حاضر، بیشترین تقاضا برای خرید این ماده برای تهیه کود کشاورزی است.

فروش کلرید پتاسیم ازبکستان، کلرور پتاسیم پودری و گرانوله برای مصارف صنعتی، همه با توجه به نیاز صنایع مصرف کننده ثبت می‌شود.

انتشار آگهی خرید و فروش کلرید پتاسیم

منابع:

https://en.wikipedia.org/wiki/Potassium_chloride#:~:text=Potassium%20chloride%20(also%20known%20as,have%20a%20salt%2Dlike%20taste.

http://www.labchem.com/tools/msds/msds/LC18790.pdf

https://www.britannica.com/science/potassium/Principal-compounds-and-reactions-with-other-elements#ref226859