هیدروکسید پتاسیم چیست؟ همه چیز درباره پتاس کاستیک

درباره هیدروکسید پتاسیم، ویژگی‌ها، روش تولید و موارد کاربردی

هیدروکسید پتاسیم یک ترکیب غیر آلی با فرمول KOH است و معمولاً “کاستیک پتاس” نامیده می‌شود. این ترکیب در کنار هیدروکسید سدیم (NaOH)، یک باز قوی است. پتاسیم هیدروکسید یا هیدروکسید پتاس، کاربردهای زیادی در صنایع مختلف دارد. اکثر کاربردهای پتاسیم هیدروکسید، بر اساس خاصیت سوزاننده بودن و واکنش پذیری آن در برابر اسیدها می‌باشد.

در سال ۲۰۰۵، حدوداً ۷۰۰۰۰۰ تا ۸۰۰۰۰۰ تن از این ماده قلیایی تولید شده است. KOH به عنوان بهترین و متداول ترین ماده در اکثر صابون‌های نرم و مایع و همچنین بسیاری از مواد شیمیایی حاوی پتاسیم به کار می‌رود. هیدروکسید پتاسیم، یک جامد سفید است که به طور خطرناکی خورنده است.

نگاهی به تاریخچه هیدروکسید پتاسیم

تاریخچه کشف ترکیب هیدروکسید پتاسیم به قرن‌ها پیش، چیزی حدود قرن ۱۹ باز می‌گردد. در آن زمان، هنوز درک درستی از ماده پتاس و سود سوزآور حاصل نشده بود. آنتوان لاوازیه در این مورد تحقیقاتی بسیاری انجام داد. او در تحقیقات خود از خاک‌های قلیایی استفاده کرد. در این آزمایش‌ها رد پایی از اکسیدهای فلزی هم دیده می‌شد.

در دهه ۱۸۰۷ بود که یک دانشمند انگلیسی به نام همفری دیوی، موفق به جداسازی اجزای نمک‌های فلزی شد. در این تحقیق از یک پیل گالوانیکی استفاده شد و در اثر الکترولیز، پتاس یا همان هیدروکسید پتاسیم حاصل گشت. استخراج پتاسیم از محلول آبی پتاس هیدراته، فلزی را تولید می‌کند که به شدت با آب واکنش می‌دهد.

روش‌های تولید

از نظر تاریخی، این ماده با فرمول شیمیایی KOH از طریق افزودن کربنات پتاسیم به محلول قوی هیدروکسید کلسیم (آهک ذوب شده) تهیه می‌شود.

واکنش تبادل در نمک به رسوب کربنات کلسیم جامد منجر می‌شود و پتاسیم هیدروکسید را در محلول باقی می‌گذارد:

Ca(OH)2 + K2CO3→ CaCO3+2KOH

با فیلتراسیون رسوب کربنات کلسیم و جوشاندن محلول، هیدروکسید پتاسیم به دست می‌آید. این روش تولید پتاسیم هیدروکسید تا اواخر قرن ۱۹ پابرجا باقی ماند؛ این روش تا حد زیادی با روش فعلی الکترولیز محلول‌های کلرید پتاسیم جایگزین شد.

این روش مشابه ساخت سدیم هیدروکسید است:

۲KCl +2H2O →۲KOH + Cl2+ H2

طبق واکنش بالا، گاز هیدروژن به عنوان محصول جانبی بر روی کاتد تشکیل می‌شود. همزمان، فرآیند اکسیداسیون در آند از یون کلرید اتفاق می‌افتد و گاز کلر به عنوان محصول جانبی تشکیل می‌شود. جداسازی فضاهای آندی و کاتدی در سلول الکترولیز برای این فرآیند ضروری است.

کاستیک پتاس

خواص و کاربردها

این ماده از پایداری حرارتی بالایی برخوردار است. به دلیل پایداری بالا و نقطه ذوب نسبتاً کم، این ماده غالباً به صورت گلوله یا میله‌ای ذوب می‌شود؛ این ساختارها سطح کمتری دارند راحت تر جابه جا می‌شوند.

گلوله های جامد این ماده در مجاورت هوا، چسبناک می‌شوند زیرا KOH، ماهیت نمناک دارد. اکثر نمونه‌های تجاری از پتاسیم هیدروکسید کره‌ای و ایرانی دارای خلوص حدود ۹۰٪ هستند و باقی ماده را آب و کربنات‌ها تشکیل داده است.

انحلال هیدروکسید پتاسیم در آب به شدت گرمازا است. محلول‌های آبی غلیظ را اغلب ماده مخدر پتاسیم می‌نامند. حتی در دماهای بالا، KOH جامد به راحتی آب را از دست نمی‌دهد. در دماهای بالاتر، هیدروکسید پتاس جامد به شکل ساختار بلوری NaCl متبلور می‌شود.

حلالیت و اثر خشک کنندگی هیدروکسید پتاسیم

حدود ۱۲۱ گرم پتاسیم هیدراته در ۱۰۰ میلی لیتر آب در دمای اتاق حل می‌شود. این موضوع، در تضاد با حلالیت ۱۰۰ گرم در ۱۰۰ میلی لیتر آب برای NaOH است. بنابراین بر اساس وزن مولکولی، NaOH کمی بیشتر از KOH محلول است.

الکل‌های با وزن مولکولی پایین مانند متانول، اتانول و پروپانول‌ها نیز حلال‌های بسیار مناسبی هستند. آن‌ها در واکنش‌های تعادلی اسید و باز شرکت می‌کنند. در مورد متانول، متوکسید پتاسیم (= متیلات) تشکیل می‌شود.

به دلیل میل زیاد این ماده به جذب آب، به عنوان ماده خشک کننده در آزمایشگاه عمل می‌کند. این ماده اغلب برای خشک کردن حلال‌هایی با خاصیت قلیایی به ویژه آمین‌ها و پیریدین‌ها استفاده می‌شود.

واکنش‌های نوکلئوفیلی یا هسته دوستی هیدروکسید پتاسیم در شیمی آلی

KOH، مانند NaOH، به عنوان منبع OH−، یک آنیون با ویژگی هسته دوستی بالا عمل می‌کند که می‌تواند به پیوندهای قطبی، هم در مواد معدنی و هم در مواد آلی، حمله کند. محلول آبی این ماده می‌تواند استرها را صابونی کند:

KOH + RCOOR ‘C →RCOOK + R’OH

وقتی R یک زنجیره بلند است، این محصول را صابون پتاسیم می‌نامند. این واکنش با احساس حالت “چربی” هنگام لمس ترکیب جامد هیدروکسید پتاس ایجاد می‌شود؛ چربی‌های پوست به سرعت به صابون و گلیسرول تبدیل می‌شوند.

از هیدروکسید پتاسیم مذاب برای جابجایی هالیدها و سایر گروه‌های ترک کننده استفاده می‌شود. این واکنش به ویژه برای واکنشگرهای آروماتیک مفید است تا فنل‌های مربوطه را حاصل کنند.

واکنش با ترکیبات معدنی

پتاس قلیا با توجه به واکنش پذیری آن در مقابل اسیدها، به اکسیدها حمله می‌کند. بنابراین، اکسید سیلیسیوم توسط KOH مورد حمله قرار می‌گیرد تا سیلیکات‌های پتاسیم، را تولید کند که محلول هستند.

پتاسیم هیدراته با دی اکسید کربن واکنش داده و بی کربنات پتاسیم را تولید می‌کند:

KOH + CO2 → KHCO3

مشخصات فیزیکی و شیمیایی

Potassium hydroxide هیدروکسید پتاسیم
نام ترکیب
IUPAC نامگذاری سیستم هیدروکسید پتاسیمPotassium hydroxide
نام های متداول دیگر: Caustic potash, Lye پتاس قلیا Potash lye Potassia پتاسیم هیدراته Potassium hydrate KOH
شاخص‌های شناساگر
۱۳۱۰-۵۸-۳	CAS Number
۲۱۵-۱۸۱-۳	EC Number
۱۴۷۹۷	PubChem CID
۱۸۱۳	UN number
خواص فیزیکی و شیمیایی
KOH	فرمول شیمیایی
۵۶.۱۱ g mol−۱	جرم مولی
جامد سفید – مرطوب	شکل ظاهری
بدون بو	بو
۲.۰۴۴ g/cm۳ (۲۰ °C) ۲.۱۲ g/cm۳ (۲۵ °C)	دانسیته
۳۶۰ °C (680 °F; 633 K)	نقطه ذوب
۱,۳۲۷ °C (2,421 °F; 1,600 K)	نقطه جوش
۸۵ g/100 mL (-23.2 °C) ۹۷ g/100 mL (0 °C) ۱۲۱ g/100 mL (25 °C) ۱۳۸.۳ g/100 mL (50 °C) ۱۶۲.۹ g/100 mL (100 °C)	حلالیت در آب
محلول در الکل ها، گلیسرول نامحلول در اتر و آمونیاک مایع	حلالیت در سایر حلال‌ها
۵۵ g/100 g (28 °C) ت	حلالیت در متانول
~۱۴ g / 100 g (28 °C)	حلالیت در ایزو پروپانول
−۰.۷ (KOH(aq) = K+ + OH–)	ثابت بازی (pKb)
ویژگی‌های ترموشیمیایی
۶۵.۸۷ J/mol·K	ظرفیت حرارتی (C)
۷۹.۳۲ J/mol·K	آنتروپی استاندارد مولار (So۲۹۸)
-۴۲۵.۸ kJ/mol	آنتالپی استاندارد تشکیل (ΔfH⦵۲۹۸)
-۳۸۰.۲ kJ/mol	انرژی آزاد گیبس (ΔfG˚)
غیر قابل اشتعال	نقطه اشتعال پذیری
ترکیبات مرتبط
Potassium hydrosulfide پتاسیم هیدروسولفید Potassium amide پتاسیم آمید	آنیون‌های مربوطه
Lithium hydroxide هیدروکسید لیتیوم Sodium hydroxide هیدروکسید سدیم Rubidium hydroxide هیدروکسید روبیدیوم Caesium hydroxide هیدروکسید سزیم	کاتیون‌های مربوطه
Potassium oxide پتاسیم اکسید	سایر ترکیبات

کاربردهای هیدروکسید پتاسیم

از پتاسیم هیدروکسید و هیدروکسید سدیم می توان برای تعدادی از کاربردها در موارد مختلف به جای یکدیگر استفاده کرد، اگرچه در صنعت، NaOH به دلیل هزینه پایین، ترجیح داده می‌شود.

۱-به عنوان پیش ماده سنتز سایر ترکیبات حاوی پتاسیم
بسیاری از نمک‌های پتاسیم از طریق واکنش‌های خنثی‌سازی با KOH تهیه می‌شوند. نمک‌های پتاسیم کربنات، سیانور، پرمنگنات، فسفات و سیلیکات‌های مختلف با تیمار اکسیدها یا اسیدها با KOH تهیه می‌شوند. حلالیت زیاد فسفات پتاسیم در کودها یک عامل است.
۲- تولید صابون های نرم

از صابونی شدن چربی‌ها با پتاسیم هیدروکسید برای تهیه “صابون‌های پتاسیم” استفاده می‌شود. این صابون‌ها نرم‌تر از صابون‌های مشتق شده از هیدروکسید سدیم هستند. صابون‌های پتاسیم به دلیل نرمی و حلالیت بیشتر، به آب کمتری برای تبدیل به مایع، احتیاج دارند و بنابراین نسبت به صابون‌های سدیم مایع، ماده تمیزکننده بیشتری دارند.

۳-به عنوان الکترولیت

محلول پتاسیم هیدروکسید به عنوان الکترولیت در باتری‌های قلیایی مبتنی بر نیکل-کادمیوم، نیکل-هیدروژن و دی اکسید منگنز-روی استفاده می‌شود. پتاسیم هیدروکسید نسبت به هیدروکسید سدیم ترجیح داده می‌شود زیرا محلول‌های آن رسانایی بالاتری دارند. باتری‌های نیکل-آهن نیز از الکترولیت پتاسیم هیدروکسید بهره گرفته‌اند.

۴-صنایع غذایی

در محصولات غذایی، پتاسیم هیدروکسید خوراکی به عنوان غلیظ کننده مواد غذایی، عامل کنترل pH و تثبیت کننده غذا عمل می‌کند. در صورتی که از این ماده به درستی و در مقدار استاندارد استفاده شود، بی خطر است.

 ۵- سایر موارد کاربردی پتاس هیدراته

همانند هیدروکسید سدیم، پتاسیم هیدروکسید نیز در کاربردهای تخصصی بی‌شماری مصرف می‌شود. تقریباً همه این کاربردها به ویژگی‌های آن به عنوان یک باز قوی مربوط است.

از این ماده برای از بین بردن و حل کردن بافت‌های نرم زیستی استفاده می‌شود تا استخوان‌ها بر جای بمانند. حشره شناسان که مایل به مطالعه ساختار آناتومی حشرات هستند، ممکن است از یک محلول آبی ۱۰٪ هیدروکسید پتاسیم برای این فرآیند استفاده کنند.

در سنتز شیمیایی، انتخاب بین استفاده از KOH و استفاده از NaOH بر اساس حلالیت یا حفظ کیفیت نمک حاصل شده، انجام می‌گیرد.

خواص خورندگی پتاسیم هیدروکسید، آن را به عنصری مفید در تولید عوامل از بین برنده خوردگی‌های سطوح تبدیل کرده است. این مواد می‌توانند سطح را تمیز و ضد عفونی کنند.

KOH همچنین برای ساخت تراشه‌های نیمه هادی استفاده می‌شود.

این ماده اغلب به عنوان ماده شیمیایی اصلی فعال در “پاک‌کننده‌های کوتیکول” است که در درمان‌های مانیکور استفاده می‌شود.

از آنجا که مواد قلیایی قوی مانند KOH به کوتیکول ساقه مو آسیب می‌رساند، از پتاسیم هیدروکسید به عنوان یک روش شیمیایی برای کمک به از بین بردن موهای روی پوست حیوانات استفاده می‌شود. پوست‌ها برای چند ساعت در محلول KOH و آب خیسانده می‌شوند تا برای مرحله‌های بعدی آماده شوند.

از این ماده برای شناسایی برخی از گونه‌های قارچ استفاده می‌شود. یک محلول آبی ۳-۵٪ KOH به قسمت گوشته قارچ تزریق می‌شود، سپس محقق متوجه می‌شود که آیا رنگ گوشته تغییر می‌کند یا خیر. گونه‌های خاصی از قارچ‌های کبابیئو گلسنگ‌ها بر اساس این واکنش تغییر رنگ قابل شناسایی هستند.

ایمنی

• تماس با چشم: باعث سوختگی شدید چشم می شود. در موارد شدیدتر حتی ممکن است باعث آسیب دیدگی غیر قابل برگشت شود. تماس با این ماده ممکن است باعث زخم ملتحمه و قرنیه شود.
• تماس با پوست: تماس پتاسیم هیدروکسید با پوست باعث سوختگی پوست می شود. در برخی موارد ممکن است باعث ایجاد زخم های عمیق روی پوست گردد.
• بلع تصادفی پتاسیم هیدروکسید: در صورت بلعیدن، مضر است. ممکن است باعث از کار افتادن سیستم گردش خون شود. حتی ممکن است باعث سوراخ شدن دستگاه گوارش شود. باعث سوختگی شدید دستگاه گوارش همراه با درد شکم، استفراغ و در نهایت، مرگ می‌شود.
• استنشاق پتاسیم هیدروکسید: در صورت استنشاق، مضر است. ریه‌ها به شدت تحریک می‌شوند. در موارد حاد، با سرفه، سوختگی، مشکل تنفس و کما همراه است. هیدروکسید پتاسیم ممکن است باعث تحریک شدید دستگاه تنفسی فوقانی شود.
• اثرات مزمن تماس با هیدروکسید پتاسیم: تماس پوستی طولانی مدت یا مکرر ممکن است باعث درماتیت شود. تماس چشمی طولانی مدت ممکن است باعث التهاب ملتحمه شود.
• پایداری شیمیایی: هیدروکسید پتاس، پایدار است. این ماده دی اکسید کربن و رطوبت هوا را به راحتی جذب کرده و آب مواد غذایی را نیز جذب می‌کند (بخار آب موجود در جو را جذب کرده و به مایع تبدیل می‌شود).
• شرایط خطرناک برای ذخیره و نگهداری: رطوبت، تماس با آب.
• ناسازگاری با سایر مواد: آب، فلزات، اسیدها.
• محصولات تجزیه ای خطرناک: اکسیدهای پتاسیم.
• پلیمریزاسیون خطرناک: گزارش نشده است.

ذخیره و نگهداری هیدروکسید پتاسیم

هیدروکسید پتاسیم باید در ظرف محکم در بسته نگهداری شود. محل نگهداری و ذخیره بسته ها و ظروف این ماده باید در مکانی خنک، خشک و دارای تهویه مناسب و به دور از مواد ناسازگار باشد. این ماده را از اسیدهای قوی دور نگه دارید. پتاسیم هیدروکسید باید از منابع آب و رطوبت دور باشد. پتاسیم هیدراته باید از فلزات، هالوژن‌های آلی و مایعات قابل اشتعال دور نگه داشته شود.

بسته‌بندی هیدروکسید پتاسیم

بسته بندی پتاسیم هیدروکسیدبسته‌بندی هیدروکسید پتاسیم به صورت کیسه‌ای و در وزن ۲۵ کیلوگرم به طور متداول انجام می‌گیرد. در برخی موارد ممکن است تولیدکنندگان، این ماده را در کیسه‌های ۵۰ کیلوگرمی یا ۳۰ کیلوگرمی بسته بندی کنند. برای سفارش در تناژ بالا، حمل این کیسه‌ها بر اساس وزن کانتینر امکان پذیر است.

وضعیت بازار و خرید و فروش هیدروکسید پتاسیم

خرید و فروش هیدروکسید پتاسیم یونید کره‌ای، چینی و هیدروکسید پتاسیم ایرانی در بسته‌بندی‌های ۲۵ کیلوگرمی انجام می‌گیرد. عموماً درصد خلوص این ماده، ۹۰% است. بنابر حجم سفارش مشتریان، ثبت سفارش انجام می‌گیرد. این ماده صنعتی قلیایی در کنار سدیم هیدروکسید، کاربردهای زیادی دارد بنابراین انتظار می‌رود تقاضا برای خرید افزایش داشته باشد.

انتشار آگهی خرید و فروش هیدروکسید پتاسیم

منابع:

https://en.wikipedia.org/wiki/Potassium_hydroxide

https://fscimage.fishersci.com/msds/19431.htm