پتاسیم هیدروکساید که با نام‌های لیمو، پتاسیم و پتاس سوزآور نیز در میان عموم جا افتاده است، یکی از مواد معدنی است که کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف دارد. این ماده به صورت محلول شفاف به رنگ آبی در می‌آید؛ در حالی که در حالت جامد خود می‌تواند به صورت توده‌های سفید تا کمی زرد و به شکل گلوله یا دانه وجود داشته باشد. در این مقاله در ابتدا توضیح دادیم که پتاسیم هیدروکساید چیست و چه کاربردهایی دارد و سپس درباره خواص فیزیکی و شیمیایی آن و شرایط ایمنی و نگهداری‌اش نیز مطالبی را بیان نمودیم.

پتاسیم هیدروکساید چیست؟

پتاسیم هیدروکساید (Potassium hydroxide) با نام پتاس سوزآور نیز شناخته می‌شود. این ماده یک ترکیب معدنی با فرمول شیمیایی KOH است. این ماده به عنوان پایه‌ای قوی در اشکال مختلف پولک، گلوله و پودر یافت می‌شود. از پتاسیم هیدروکساید برای تنظیم pH در مواد غذایی و به عنوان تثیبت کننده و غلیظ کننده در صنایع گوناگون بهره می‌برند. در بخش‌های پیش رو با کاربردهای پتاسیم هیدروکساید بیشتر آشنا می‌شویم. خصوصیات زیر KOH را به یک ترکیب بسیار مفید برای فرآیندهای صنعتی مختلف تبدیل می‌کند.

• 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)

نحوه تولید و واکنش شیمیایی تولید پتاسیم هیدروکساید به چه صورت است؟

پتاسیم که نوزدهمین عنصر در جدول تناوبی است، فلزی نرم به رنگ سفید و نقره‌ای است. این فلز به آسانی با عناصر دیگر واکنش نشان می‌دهد و از این رو به تنهایی در طبیعت یافت نمی‌شود. فرایند تولید پتاسیم هیدروکساید به این صورت است که پتاسیم با آب واکنش نشان می‌دهد و در نتیجه این ماده ایجاد می‌شود. واکنش‌های فلز پتاسیم به همین مورد محدود نمی‌شوند. واکنش این فلز با هوا بسیار سریع است و به دلیل واکنش‌پذیری بالا، فلز در زیر لایه‌ای از نفت سفید یا وازلین ذخیره می‌شود. در مجموع واکنش‌های شیمیایی فلز پتاسیم زیاد است و یکی از آن‌ها منجر به تولید پتاسیم هیدروکساید می‌شود.

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.

در روش دیگر توسط الکترولیز کلرید پتاسیم (KCl) محلول در آب تولید می‌شود. در این فرآیند جریان الکتریکی کلرید پتاسیم را به پتاسیم و کلر تجزیه می‌کند. کلر به عنوان یک محصول جانبی به شکل گاز آزاد می‌شود. پتاسیم مانده در محلول با آب واکنش می‌دهد تا هیدروکسید پتاسیم تولید شود.

2KCl + 2 H2O → 2 KOH + Cl2 + H2

مشخصات فیزیکی و شیمیایی پتاسیم هیدروکساید

پیش از بررسی کاربردهای پتاسیم هیدروکساید، بهتر است به صوت اجمالی درباره خواص فیزیکی و شیمایی آن سخن بگوییم. پتاسیم هیدروکساید با فرمول شیمیایی KOH شناخته می‌شود و جزء قوی‌ترین بازها حساب می‌شود. ساختار این ماده معدنی نیز به این صورت است: K⁺  OH^{_ .}

کاربرد پتاسیم هیدروکساید در صنایع مختلف و نحوه استفاده از آن

کاربردهای پتاسیم هیدروکساید در زمینه‌های شیمیایی، صنعتی و تولیدی است. این ماده به عنوان پیش‌ساز سایر ترکیبات پتاسیم به کار می‌رود. از این ماده در تولید صابون، در آبکاری، لیتوگرافی و پاک کننده‌های رنگ و لاک استفاده می‌کنند. در مرسریزاسیون پنبه و در تیتراسیون قلیایی در شیمی از این ماده پر کاربرد بهره می‌برند. 

• پزشکی

از نظر پزشکی پتاسیم هیدروکساید ماده‌ای را می‌سازد که در نمونه‌های بالینی مختلف از آن برای تجسم میکروسکوپی قارچ‌ها و عناصر قارچی در پوست، مو و ناخن و حتی ترشحات واژن استفاده می‌کنند. از دیگر کاربردهای پتاسیم هیدروکساید می‌توانیم به تاثیر آن در درمان زگیل اشاره کنیم. اخیرا مطالعه‌ای صورت گرفته و در آن تاثیر این ماده بر درمان زگیل بررسی شده است. در نتیجه آن، محلول موضعی KOH یک درمان ایمن و موثر برای زگیل شناخته شده است.

بررسی میکروسکوپی آماده‌سازی‌های پتاسیم هیدروکساید در تشخیص هیف‌های قارچی یا تریکومونادها موثر است. علاوه بر موارد گفته شده، از این ماده به عنوان نرم‌کننده شیارهای ناخن استفاده می‌شود. پتاسیم هیدروکساید خاصیت خورندگی دارد و همین خاصیت موجب شده است که به عاملی بسیار مفید در تجزیه و یا برداشتن بافت نرم و حذف مو تبدیل شود؛ به همین دلیل در برخی از محصولات ناخن، کرم‌های اصلاح و صابون‌ها به کار می‌رود.

• کشاورزی 

از دیگر کاربردهای پتاسیم هیدروکساید به بهره‌گیری از آن در تولید کودهای مایع نام می‌بریم. KOH برای تولید کود پتاس استفاده می‌شود. پتاسیم یکی از غذاهای اصلی گیاهان است و اگر گیاه نتواند از پتاسیم کلراید استفاده کند از این ماده استفاده می‌کنیم. همچنین این ماده در علف‌کش‌ها و قارچ‌کش‌ها نیز استفاده می‌شود. همانطور که گفته شد این ماده خاصیت بازی دارد و برای تنظیم PH محیط کاملا مناسب است.

• باتری‌ها و سلول‌های سوختی

محلول پتاسیم هیدروکساید در مقایسه با NaOH رسانایی بیشتری دارد و به همین دلیل با دارا بودن دو یون پتاسیم و هیدروکسید می‌تواند به عنوان یک الکترولیت در برخی از باتری‌های قلیایی استفاده می‌شود. همچنین این ماده به عنوان یک الکترولیت در سلول‌های سوختی عمل می‌کند. از آن در باتری‌های معدن استفاده می‌شود. در معدن دو نوع باتری مورد استفاده قرار می‌گیرد:

• باتری اسیدی: معمولا در لکوموتیوهای معدنی استفاده می‌شود و برای شارژ باتری از یک سوکننده استفاده می‌شود.

• باتری قلیایی (خشک): برای تامین روشنایی بخشی از معدن این باتری مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در معدن بیشتر از باتری‌های قلیایی استفاده می‌شود زیرا این نوع باتری‌ها از نظر مکانیکی مقاوم هستند و به آسانی سولفاته نمی‌شوند و کار با آن‌ها ساده می‌باشد. جنس صفحات کاتد به ترتیب آهن خالص و کادمیوم مخلوط با کمی آهن است و صفحات آند از هیدرات پتاسیم است. در این باتری‌ها غلظت محلول الکرتولیت در حین عملیات شارژ و دشارژ همواره ثابت باقی می‌ماند و همین باعث کاهش حجم الکترولیت می‌شود. حجم باتری کاهش میابد و این باتری‌ها معمولا طوری ساخته می‌شوند که محلول الکترولیت از آن‌ها به بیرون نشست نمی‌کند و باعث سوختگی شخص معدن چی نمی‌شود.

• صنایع پتروشیمی

در طول فرایندهای پالایش نفت و فرآورده‌های گاز طبیعی، این ماده در از بین بردن اسیدهای آلی و ترکیبات گوگرد نقش به سزایی دارد به عنوان مثال دی‌ اکسید کربن (CO2)، تری اکسید گوگرد (SO3) و نیتروژن تری اکسید (NO3) موجود در جریان گاز با کمک KOH جذب می‌شوند.

این ماده نقش کاتالیزور را در برخی فرایندها بر عهده دارد مثلا در فرایند تولید بیودیزل از روغن و چربی.

هیدروکسید پتاسیم یک کاتالیزور حیاتی در تولید بیودیزل از روغن‌های گیاهی یا چربی‌های حیوانی است. این فرآیند ترانس استریفیکاسیون را تسهیل می‌کند، جایی که تری گلیسیریدها به بیودیزل و گلیسرول تبدیل می‌شوند.

• صنایع غذایی

همچنین از این ماده به عنوان یک عامل کنترل‌کننده pH و قوام‌دهنده در صنایع غذایی استفاده می‌کنند. همچنین برای تولید رنگ کاراملی و فرآوری نوشیدنی‌ها و شکلات از هیدروکسید پتاسیم استفاده می‌گردد و این ماده باعث ماندگاری بیشتر خوراکی‌ها می‌شود.

1.  شستشوی میوه‌ها
2. برای فرآوری شکلات و کاکائو
3. تثبیت‌کننده و غلظت‌دهنده
4. نرم شدن زیتون
5. ترد شدن چوب شور

• لوازم آرایشی و محصولات شوینده

تنظیم کننده pH  است و در تنظیم نمودن و تثبیت محصولات آرایشی مورد استفاده قرار می‌گیرد. محافظت از پوست در برابر باکتری‌ها و عوامل محیطی دانست، اما از طرفی افزایش میزان PH پوست باعث ایجاد چین و چروک و پیری زودرس پوست می‌شود، بنابراین استفاده از این ماده علاوه بر افزایش زمان ماندگاری محصولات آرایشی باعث کنترل این مقدار اسیدیته می‌شود.

این ماده در 1.85 درصد لوازم آرایشی وجود دارد. مانند کرم موبر، صابون اصلاح، فوم اصلاح، فوم پاک‌کننده صورت، لوسیون، شامپو، اسپری‌مو، پاک‌کننده لاک (ناخن) و محصولات مانیکور استفاده می‌شود. استفاده از آن در محصولات اصلاح باعث از بین رفتن موهای زائد می‌شود. این ماده نیز برای تولید انواع  موجود است.

• صنعت صابون و مواد شوینده

هیدروکسید پتاسیم یک جزء کلیدی در تولید صابون‌های مایع است. با چربی‌ها و روغن‌ها واکنش نشان می‌دهد و نمک‌های پتاسیم اسیدهای چرب را تشکیل می‌دهد که اجزای ضروری صابون مایع هستند. علاوه بر این، به دلیل توانایی آن در تجزیه موثر چربی و لکه‌ها، در فرمولاسیون مواد شوینده استفاده می‌شود.

• عامل پاک کننده و چربی‌زدا

به دلیل ماهیت قلیایی قوی، هیدروکسید پتاسیم به عنوان یک عامل تمیز کننده و چربی‌زدایی موثر در محیط‌های صنعتی استفاده می‌شود. این به ویژه برای از بین بردن باقی‌مانده‌های سرسخت و آلاینده‌ها مفید است.

شرایط ایمنی پتاسیم هیدروکساید

علاوه بر ذکر کاربردهای پتاسیم هیدروکساید، بهتر است به عوارض جانبی و شرایط ایمنی استفاده از آن نیز اشاره کنیم. تاکنون هیچ مطالعه‌ای مبنی بر این که این ماده، سمی است صورت نگرفته است. عوارض جانبی این ماده نسبتا خطرناک شامل استفراغ، اسهال، تاول‌های پوستی، اختلالات گوارشی و سوختگی می‌شوند. مواد شیمیایی قلیایی قوی مانند پتاسیم هیدروکساید بافت‌های نرم را تخریب می‌کنند و ممکن است باعث سوختگی عمیق شوند. هیدروکسید سدیم و هیدروکسید پتاسیم از پرکاربرد‌ترین عوامل سوزاننده در صنعت شمرده می‌شوند. پتاسیم هیدروکساید ریه‌ها را تحریک می‌کند و مواجهه مکرر با آن ممکن است باعث ایجاد برونشیت همراه با سرفه، خلط و یا تنگی نفس شود.

به طور کلی تماس این ماده شیمیایی با چشم و پوست هنگام کار باعث بروز قرمزی، سوزش، ورم و خارش می‌شود بنابراین لازم است در صورت تماس تا رسیدن کمک پزشکی چشم و پوست را 15 دقیقه با آب زیاد شستشو دهید، در صورت بلعیده شدن نیز اگر مصدوم هوشیار است لازم است 2 تا 4 پیمانه شیر یا آب به او بنوشانید. در صورت عدم هوشیاری از خوراندن هرگونه مایعات به مصدوم خودداری نموده و منتظر کمک پزشکی بمانید.

روش نگهداری و حمل و نقل پتاسیم هیدروکسید 

پتاسیم هیدروکساید رطوبت هوا را به شدت جذب می‌کند؛ بنابراین بسیار مهم است که در جای خشک و خنک و به دور از مواد ناسازگاری و عملیات حرارتی و در داخل ظروف مناسب نگهداری شود. پیشنهاد می‌کنیم که این ماده را حتما در مخزن نگهداری مواد شیمیایی کاملا در بسته نگهداری کنید تا از آسیب‌های احتمالی تنفسی جلوگیری شود.

• ماده را در مقادیر کم به کار ببرید و جابه‌جا نمایید.
• ظروف را از نظر نشتی و آسیب دیدگی بازرسی نمایید.
• به همراه مواد غذایی حمل نشود، در داخل ظروف نشکن حمل گردد.
• ظروف خالی این ماده را خطرناک بدانید و هرگز ماده آلوده را به ظرف اولیه آن برنگردانید.

سوالات متداول

• تفاوت صابون سدیم هیدروکسید و صابون پتاسیم هیدروکسید در چیست؟

هر دو به طور گسترده در ساخت صابون‌ها و مواد شوینده و سفید کننده استفاده می‌شوند، اما به طور کلی صابون‌های KOH نرم‌تر بوده و راحت‌تر و سریع‌تر در آب حل می‌شوند، از آنجایی که سدیم نسبت به پتاسیم الکترونگاتیوتر است بنابراین توانایی بیشتری در اتصال به ذرات چربی داشته و میزان قدرت صابونی آن نیز بیشتر است.

• تفاوت سود و پتاس چیست؟

سدیم هیدروکسید (NaOH) معمولا با نام سود و پتاسیم هیدروکسید با نام پتاس شناخته می‌شود، این دو ماده شیمیایی کاربردهای مشترکی دارند، به طور مثال هر دو در ساخت صابون و مواد شوینده استفاده می‌شوند و در واقع عامل انحلال چربی‌ها هستند، استفاده از هر دو این مواد در ساخت صابون و مواد شوینده بهترین تاثیر را دارد اما در مواردی که بخواهیم به صورت انتخابی از یکی از این مواد استفاده کنیم سدیم هیدروکسید قدرت شستشوی بالاتری دارد، همچنین هزینه تولید NaOH به مراتب پایین‌تر بوده به طوریکه برای تولید مقدار مشابه پتاس نسبت به سود باید 3 برابر هزینه بیشتری پرداخت.

• چرا در رژیم غذایی خود به پتاسیم نیاز داریم؟

همانطور که پیشتر نیز بیان شد، این ماده نقش مهمی در متابولیسم بدن، بهبود بافت ماهیچه، بهبود فعالیت قلب دارد، میزان توصیه شده از این ماده 4.7 گرم در روز است که از مواد غذایی مختلف، همچون گوشت و مرغ، شیر، مرکبات، آبمیوه‌های طبیعی، سویا و میوه‌هایی مانند موز تامین می‌شود، میزان دریافت این ماده می‌تواند بنا به به تشخیص پزشک و براساس شرایط فرد تغییر کند.

• آیا می‌توان از هیدروکسید پتاسیم در خانه استفاده کرد؟

در حالی که هیدروکسید پتاسیم کاربردهای صنعتی متعددی دارد، به دلیل ماهیت سوزاننده و خطرات احتمالی آن معمولاً در محیط‌های خانگی استفاده نمی‌شود.

نتیجه‌گیری

به طور کلی پتاسیم هیدروکساید به عنوان ماده‌ای معدنی کاربردهای فراوانی دارد؛ اما در کنار این کاربردها نباید از خطرات احتمالی آن غافل شویم. همان‌گونه که مشاهده کردید، این ماده شرایط نگهداری به خصوصی را می‌طلبد که باید حتما آن‌ها را در نظر داشت. در این مقاله علاوه بر بررسی این شرایط، سعی کردیم به این سوال که پتاسیم هیدروکساید چیست و چه کاربردهایی دارد پاسخ دهیم. درمورد واکنش‌های شیمیایی تولید این ماده و خواص فیزیکی و شیمایی آن نیز به صورت مجزا توضیحاتی ارائه کردیم.