پتاسیم سدیم تارتارات 4 آبه، که در صنعت و آزمایشگاه‌ها به نام شناخته شده نمک روشل (Rochelle Salt) مشهور است، یک ترکیب شیمیایی بی‌نظیر با سابقه‌ای طولانی در علم و کاربردهای گسترده در زندگی روزمره است. این نمک دوتایی، که از اسید تارتاریک مشتق می‌شود و دارای چهار مولکول آب تبلور در ساختار خود است (با فرمول شیمیایی )، از زمان کشف آن در قرن هفدهم، توجه محققان و صنعتگران را به خود جلب کرده است. ظاهر کریستالی، طعم متمایز و به‌ویژه خاصیت پیزوالکتریک آن، این ماده را به موضوعی جذاب برای مطالعه و بهره‌برداری تبدیل کرده است.
این مقاله با هدف ارائه یک دید جامع از نمک روشل، به بررسی جنبه‌های مختلف آن می‌پردازد. ابتدا، ماهیت شیمیایی و فیزیکی این ترکیب، شامل ویژگی‌های ظاهری، حلالیت و نقاط ذوب و جوش آن تشریح خواهد شد. سپس، به جزئیات فرآیند تولید این نمک، از مرحله آماده‌سازی ماده اولیه تا بسته‌بندی محصول نهایی، پرداخته می‌شود. در ادامه، کاربردهای متنوع و حیاتی نمک روشل در حوزه‌های گوناگون از جمله پزشکی، شیمی تجزیه (مانند نقش آن در محلول فهلینگ)، سنتز آلی، کریستالوگرافی پروتئین، صنایع غذایی و الکترونیک مورد تحلیل قرار خواهد گرفت. همچنین، نگاهی به خطرات احتمالی و اقدامات ایمنی ضروری هنگام کار با این ماده خواهیم داشت. در نهایت، با ارائه اطلاعات تاریخی درباره کشف خاصیت پیزوالکتریک آن و نقش نمک روشل در این زمینه، اهمیت علمی و تکنولوژیکی این ترکیب بیش از پیش روشن خواهد شد.
معرفی پتاسیم سدیم تارتارات تتراهیدرات (نمک روشل)
نمک روشل (Rochelle Salt)، که در شیمی با نام کامل پتاسیم سدیم تارتارات تتراهیدرات شناخته می‌شود، یک ترکیب شیمیایی استثنایی و یک نمک دوتایی است که از اسید تارتاریک مشتق شده است. این بلور منحصر به فرد، در ساختار خود شامل چهار مولکول آب تبلور است که فرمول شیمیایی آن را به صورت نمایش می‌دهد.
این ماده به لحاظ ظاهری، به شکل بلورهایی بی‌رنگ تا مایل به سفید-آبی نمود پیدا می‌کند. علاوه بر ویژگی‌های بصری، دارای طعم متمایز خنک و شور است. نمک روشل نه تنها به خاطر ترکیب شیمیایی خاصش، بلکه به دلیل خواص قابل توجه دیگری نیز شهرت دارد؛ از جمله بارزترین آن‌ها، ویژگی پیزوالکتریک آن است. این خاصیت به نمک روشل اجازه می‌دهد تا ارتعاشات مکانیکی (مانند صدا یا فشار) را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل کند و بالعکس، که همین امر آن را در صنایع مختلف با کاربردهای ویژه‌ای همراه ساخته است.
مروری بر خصوصیات برجسته نمک روشل:
- فرمول شیمیایی دقیق:
- جرم مولکولی:
- انحلال‌پذیری در آب: این ترکیب به آسانی و به خوبی در آب حل می‌شود و محلول‌های شفافی را تشکیل می‌دهد.
- ماهیت رطوبت‌پذیر: بله، نمک روشل دلیکوسنت (Deliquescent) است، به این معنی که تمایل زیادی به جذب رطوبت از هوای اطراف دارد و حتی می‌تواند در رطوبت جذب شده خود حل شود.
- نقطه ذوب مشخص: در دمای تقریبی (167 درجه فارنهایت) ذوب می‌گردد.
- نقطه جوش: نقطه جوش این ترکیب در حدود (428 درجه فارنهایت) است.
حالت فیزیکی پتاسیم سدیم تارتارات تتراهیدرات (نمک روشل)
پتاسیم سدیم تارتارات تتراهیدرات، که عموماً با نام نمک روشل (Rochelle salt) شناخته می‌شود، در شرایط دمایی و فشار استاندارد (دمای اتاق)، به صورت جامد وجود دارد.
این ترکیب شیمیایی به شکل‌های:
- پودر کریستالی سفید رنگ
- بلورهای بی‌رنگ تا سفید-آبی (گاهی سوزنی شکل)
دیده می‌شود. نمک روشل در شرایط معمول محیط، حالت پایدار خود را به عنوان یک جامد حفظ می‌کند و در دمای اتاق به طور طبیعی به صورت مایع یا گاز یافت نمی‌شود. نقطه ذوب آن حدود 75 درجه سانتی‌گراد است که نشان می‌دهد در دماهای بالاتر از حد معمول اتاق به مایع تبدیل می‌شود.
کاربردهای پتاسیم سدیم تارتارات تتراهیدرات (نمک روشل)
پتاسیم سدیم تارتارات تتراهیدرات که به طور گسترده با نام نمک روشل (Rochelle Salt) شناخته می‌شود، یک نمک مضاعف از اسید تارتاریک است که به دلیل ترکیب منحصربه‌فرد خواص شیمیایی و فیزیکی خود، کاربردهای بسیار متنوعی در صنایع مختلف پیدا کرده است. این ماده به صورت بلورهای بی‌رنگ تا سفید-آبی ظاهر می‌شود و دارای طعمی شور و خنک است.
کاربردهای خاص نمک روشل عبارتند از:
- پزشکی و داروسازی:
- ملین: به عنوان یک ملین نمکی برای رفع یبوست استفاده می‌شود.
- شیمی تجزیه (Analytical Chemistry):
- معرف فهلینگ: یک جزء کلیدی در محلول فهلینگ (Fehling’s solution) است. این محلول برای تشخیص گروه‌های عاملی آلدوز و کتوز (مانند قندهای کاهنده) در شیمی آلی و بیوشیمی به کار می‌رود.
- معرف بیورت: عنصری ضروری در معرف بیورت (Biuret reagent) است که برای اندازه‌گیری غلظت پروتئین‌ها در نمونه‌های بیولوژیکی و آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- تنظیم pH و کیلیت‌کننده: به عنوان عامل بافری و کیلیت‌کننده نیز عمل می‌کند و به حفظ یون مس در محلول‌های قلیایی کمک می‌کند.
- سنتز آلی (Organic Synthesis):
- در فرآیندهای کار آبی (Aqueous Workups) به شکستن امولسیون‌ها کمک می‌کند. این خاصیت به ویژه زمانی مفید است که در واکنش‌هایی از معرف‌های هیدرید بر پایه آلومینیوم استفاده شده باشد و جداسازی فازها دشوار گردد.
- کریستالوگرافی پروتئین (Protein Crystallography):
- به عنوان یک رسوب‌دهنده (Precipitant) عمل می‌کند و به القای تبلور پروتئین‌ها برای تجزیه و تحلیل ساختاری آن‌ها کمک می‌کند. این فرآیند برای درک ساختار سه‌بعدی پروتئین‌ها حیاتی است.
- صنایع غذایی:
- می‌تواند به عنوان افزودنی غذایی (Food Additive) استفاده شود.
- به عنوان آنتی‌اکسیدان و تنظیم‌کننده اسیدیته عمل می‌کند و به حفظ کیفیت و ماندگاری محصولات غذایی کمک می‌کند.
- سایر کاربردها:
- آبکاری الکتریکی (Electroplating): به عنوان یک جزء در حمام‌های آبکاری استفاده می‌شود، به ویژه برای حفظ یون‌های فلزی (مانند مس) در محلول‌های با pH قلیایی.
- الکترونیک و پیزوالکتریک: به دلیل خواص پیزوالکتریک خود (توانایی تبدیل فشار مکانیکی به الکتریسیته و برعکس)، در ساخت برخی دستگاه‌های حساس ارتعاشی و صوتی مانند میکروفون‌ها و مبدل‌ها کاربرد داشته است.
- نقره‌کاری آینه: در فرآیند نقره‌کاری آینه‌ها برای ایجاد لایه نقره‌ای بازتابنده استفاده می‌شود.
- شتاب‌دهنده احتراق: به عنوان یک شتاب‌دهنده احتراق در کاغذ سیگار (شبیه به اکسیدکننده در پیروتکنیک) کاربرد دارد.
این طیف گسترده از کاربردهای پتاسیم سدیم تارتارات تتراهیدرات نشان‌دهنده تطبیق‌پذیری و اهمیت این ترکیب در حوزه‌های علمی و صنعتی متنوع است.
نقش نمک روشل (Rochelle Salt) در محلول فهلینگ
سدیم پتاسیم تارتارات (نمک روشل) نقشی اساسی در محلول فهلینگ ایفا می‌کند و عملکرد آن به عنوان یک عامل کیلیت‌کننده (Chelating Agent) است. این ویژگی باعث می‌شود که محلول فهلینگ بتواند به درستی با قندهای کاهنده یا آلدئیدها واکنش دهد.
شرح جزئی‌تر:
- قلیایی بودن محلول فهلینگ:
- محلول فهلینگ از مخلوط کردن سولفات مس (II) (Fehling’s A) با محلولی از سدیم هیدروکسید و سدیم پتاسیم تارتارات (Fehling’s B) تهیه می‌شود. وجود سدیم هیدروکسید، محیط را به شدت قلیایی می‌کند.
- نامحلول بودن هیدروکسید مس (II):
- در یک محلول قلیایی، یون‌های مس (II) ( ) به طور معمول با یون‌های هیدروکسید ( ) واکنش داده و هیدروکسید مس (II) ( ) نامحلول را تشکیل می‌دهند که به صورت رسوب از محلول خارج می‌شود. این رسوب مانع از انجام واکنش‌های مورد نظر در تست فهلینگ می‌شود.
- عملکرد یون‌های تارتارات به عنوان لیگاند:
- در اینجا، یون‌های تارتارات موجود در سدیم پتاسیم تارتارات وارد عمل می‌شوند. آن‌ها به عنوان لیگاند (Ligand) عمل کرده و با یون‌های مس (II) یک کمپلکس پایدار و محلول تشکیل می‌دهند.
- این کمپلکس که اغلب به آن کمپلکس بیستارتاروکاپرات (II) گفته می‌شود، یون‌های مس را در محلول به صورت حل شده نگه می‌دارد و از رسوب آن‌ها جلوگیری می‌کند.
- امکان‌پذیری واکنش‌های ردوکس:
- وجود این کمپلکس پایدار و محلول مس (II) تضمین می‌کند که یون‌های مس برای شرکت در واکنش‌های ردوکس (Redox) با قندهای کاهنده یا آلدئیدها در دسترس باشند. این همان چیزی است که به محلول فهلینگ اجازه می‌دهد تا به عنوان یک تست برای این ترکیبات استفاده شود.
- تغییر رنگ مشخص:
- واکنش بین محلول فهلینگ و عوامل کاهنده (مانند قندهای کاهنده) منجر به تشکیل یک رسوب قرمز-قهوه‌ای رنگ از اکسید مس (I) ( ) می‌شود. این تغییر رنگ متمایز، نشان‌دهنده نتیجه مثبت آزمایش است و حضور قندهای کاهنده یا آلدئیدها را تأیید می‌کند.
خطرات و اقدامات احتیاطی پتاسیم سدیم تارتارات تتراهیدرات (نمک روشل)
پتاسیم سدیم تارتارات تتراهیدرات، که معمولاً با نام نمک روشل (Rochelle salt) شناخته می‌شود، در صورت استنشاق، بلع، یا تماس با پوست و چشم، می‌تواند باعث تحریک شود. مصرف مقادیر زیاد آن به صورت خوراکی ممکن است منجر به تحریک دستگاه گوارش گردد. علاوه بر این، گرد و غبار حاصل از جابجایی این ماده، در صورت احتراق، خطر انفجار دارد.
خطرات خاص:
استنشاق: ممکن است باعث تحریک مجاری تنفسی شود که علائمی مانند سرفه و تنگی نفس را به همراه دارد.
بلع: دوزهای خوراکی بالا می‌توانند سبب تحریک دستگاه گوارش شوند.
تماس پوستی: احتمال بروز تحریک پوستی وجود دارد.
تماس چشمی: ممکن است باعث تحریک چشم شود.
انفجار گرد و غبار: ابرهای گرد و غبار پتاسیم سدیم تارتارات، به‌ویژه در فضاهای بسته، در صورت مشتعل شدن قابل انفجار هستند.
بار الکتروستاتیک: گرد و غبار خشک می‌تواند به صورت الکتروستاتیکی باردار شده و به طور بالقوه منجر به اشتعال شود.
اقدامات احتیاطی:
برای کار ایمن با نمک روشل، رعایت نکات زیر ضروری است:
از استنشاق گرد و غبار خودداری کنید.
از تماس با پوست و چشم‌ها اجتناب کنید.
از تجهیزات حفاظت فردی (PPE) مناسب مانند ماسک‌های تنفسی و دستکش استفاده کنید.
در صورت بروز نشتی یا ریزش، فوراً آن را پاکسازی کنید و از ایجاد گرد و غبار خودداری نمایید.
در صورت کار با مقادیر زیاد، اقدامات لازم برای جلوگیری از انفجار گرد و غبار را انجام دهید، از جمله اتصال به زمین و همبندی تجهیزات.
در صورت بلعیدن، فوراً به پزشک مراجعه کنید.
در صورت تماس با چشم، بلافاصله چشم‌ها را با آب فراوان شستشو دهید و اگر از لنز استفاده می‌کنید و برداشتن آن آسان است، لنز را خارج کرده و به شستشو ادامه دهید.
در صورت بروز آتش‌سوزی، از روش‌های اطفاء حریق آزمایشگاهی پیروی کنید.
نکته مهم: پتاسیم سدیم تارتارات به طور کلی برای استفاده در مواد غذایی و به عنوان یک افزودنی مستقیم غذایی برای انسان ایمن تلقی می‌شود، اما همچنان رعایت اقدامات احتیاطی مناسب به دلیل پتانسیل ایجاد تحریک و خطر انفجار گرد و غبار آن اهمیت دارد.
روش تولید پتاسیم سدیم تارتارات تتراهیدرات (نمک روشل)
پتاسیم سدیم تارتارات تتراهیدرات که بیشتر با نام نمک روشل (Rochelle salt) شناخته می‌شود، از طریق یک فرآیند شیمیایی دقیق و چند مرحله‌ای از ماده اولیه تارتار تولید می‌گردد. این روش تولید در مقیاس صنعتی برای دستیابی به خلوص و دانه‌بندی مطلوب این ترکیب ضروری است.
مراحل اصلی تولید نمک روشل به شرح زیر است:
آماده‌سازی ماده اولیه:
فرآیند با تارتار آغاز می‌شود که باید حداقل 68% اسید تارتاریک داشته باشد.
تارتار ابتدا در آب یا در محلول مادر (مایع باقیمانده از دسته‌های تولید قبلی برای بازیافت مواد) حل می‌شود.
خنثی‌سازی (بازی کردن):
محلول حاصل با استفاده از محلول سدیم هیدروکسید (سود سوزآور) داغ و اشباع شده بازی می‌شود تا به pH تقریبی 8 برسد. این مرحله برای تبدیل اسید تارتاریک به نمک‌های تارتارات پتاسیم و سدیم ضروری است.
رنگ‌زدایی و تصفیه شیمیایی:
پس از خنثی‌سازی، محلول با کربن فعال (Activated charcoal) رنگ‌زدایی می‌شود تا ناخالصی‌های رنگی حذف گردند.
سپس، قبل از مرحله فیلتراسیون، یک فرآیند تصفیه شیمیایی انجام می‌شود.
فیلتراسیون و تبخیر:
محلول تصفیه شده فیلتر می‌شود تا هرگونه ذرات جامد یا کربن فعال حذف شود.
فیلتر شده تا غلظت 42 درجه بومه (42 °Bé) در دمای 100 درجه سانتی‌گراد تبخیر می‌شود. (درجه بومه یک مقیاس برای اندازه‌گیری غلظت محلول‌ها است).
تبلور:
محلول غلیظ شده به گرانولاتورها (granulators) منتقل می‌شود. در این مرحله، با خنک کردن آهسته، نمک سینیگت (Seignette’s salt) که همان نمک روشل است، به صورت بلور متبلور می‌شود. این خنک‌سازی آهسته به تشکیل بلورهای با کیفیت و اندازه مناسب کمک می‌کند.
جداسازی، شستشو و خشک کردن:
بلورهای نمک از محلول مادر (باقیمانده مایع پس از تبلور) با استفاده از سانتریفیوژ جدا می‌شوند.
گرانول‌های نمک شسته می‌شوند تا هرگونه ناخالصی سطحی از بین برود.
در نهایت، نمک در یک کوره دوار خشک شده و قبل از بسته‌بندی، الک می‌شود تا دانه‌بندی مورد نظر (معمولاً از 2000 میکرومتر تا کمتر از 250 میکرومتر به صورت پودر) حاصل شود.
نکات تکمیلی در تولید:
رشد بلورهای بزرگتر: بلورهای بزرگتر نمک روشل حتی تحت شرایط خاصی مانند کاهش گرانش و همرفت (مانند آنچه در ایستگاه فضایی اسکای‌لب انجام شد) نیز با موفقیت رشد داده شده‌اند که نشان‌دهنده اهمیت ساختار بلوری آن است.
حساسیت به رطوبت: بلورهای نمک روشل در رطوبت نسبی حدود 30% شروع به از دست دادن آب تبلور (دهیدراسیون) می‌کنند و در رطوبت نسبی بالای 84% شروع به حل شدن می‌کنند که نیاز به کنترل دقیق شرایط نگهداری را نشان می‌دهد.
این فرآیند، تولید پایدار و با کیفیت بالای پتاسیم سدیم تارتارات تتراهیدرات را برای کاربردهای گسترده آن در صنایع مختلف تضمین می‌کند.
پیزوالکتریسیته و نمک روشل: تاریخچه کشف و کاربردهای اولیه
نمک روشل (Rochelle salt)، با نام شیمیایی پتاسیم سدیم تارتارات تتراهیدرات، به دلیل خواص منحصربه‌فرد خود، نقشی کلیدی در تاریخ کشف و توسعه پیزوالکتریسیته ایفا کرده است. پیزوالکتریسیته پدیده‌ای است که در آن برخی مواد، در پاسخ به فشار مکانیکی، بار الکتریکی تولید می‌کنند و بالعکس.
پیشگامان کشف و کاربرد:
- سر دیوید بروستر (Sir David Brewster) در سال 1824:
- این دانشمند برجسته اسکاتلندی، با استفاده از نمک‌های روشل، برای اولین بار اثرات پیزوالکتریک را به طور عملی به نمایش گذاشت.
- کارهای او در این زمینه منجر به نام‌گذاری پدیده‌ای مشابه (تولید بار الکتریکی در اثر تغییر دما در برخی مواد) تحت عنوان پیروالکتریسیته (Pyroelectricity) شد، هرچند بعدها تمایز بین این دو پصیالکتریسیته و پیروالکتریسیته (که اولی مکانیکی و دومی حرارتی است) روشن‌تر شد.
- الکساندر مک‌لین نیکلسون (Alexander McLean Nicolson) در سال 1919:
- نیکلسون در آزمایشگاه‌های بل (Bell Labs)، با تمرکز بر روی نمک روشل، به توسعه اختراعات مهم مرتبط با حوزه صدا پرداخت.
- از جمله دستاوردهای او می‌توان به طراحی و ساخت میکروفون‌ها و بلندگوها اشاره کرد که از خاصیت پیزوالکتریک نمک روشل برای تبدیل ارتعاشات صوتی به سیگنال‌های الکتریکی و بالعکس بهره می‌بردند.
نقش نمک روشل در این اکتشافات اولیه، اهمیت این ترکیب را به عنوان یک ماده پیشگام در درک و بهره‌برداری از خواص الکترومکانیکی مواد، به وضوح نشان می‌دهد.
سودا شیمی با افتخار، نمک روشل (Rochelle Salt)، این ترکیب شیمیایی چندمنظوره با فرمول را به شما عرضه می‌کند. نمک روشل، یک بلور بی‌رنگ تا سفید-آبی با طعمی خنک و شور، که نقش حیاتی در صنایع مختلف ایفا می‌کند.
چرا پتاسیم سدیم تارتارات تتراهیدرات از سودا شیمی؟
- کیفیت تضمین شده: ما متعهد به ارائه محصولی با خلوص بالا و منطبق بر استانداردهای مورد نیاز شما هستیم.
- کاربردهای گسترده: از خواص پیزوالکتریک آن در دستگاه‌های صوتی و الکترونیکی گرفته تا نقش آن به عنوان امولسیفایر، عامل بافری و کیلیت‌کننده در صنایع غذایی و دارویی، و همچنین کاربرد آن در معرف‌های آزمایشگاهی نظیر محلول فهلینگ و معرف بیورت.
- اطمینان و پشتیبانی: با سودا شیمی، از خرید خود مطمئن باشید و در هر مرحله از سفارش، از مشاوره تخصصی ما بهره‌مند شوید.
آیا شما به دنبال کسب اطلاعات بیشتر در مورد "سدیم پتاسیم تارتارات 4 آبه(نمک راشل) چیست؟ کاربرد ، خطرات و خرید" هستید؟ با کلیک بر روی عمومی, کسب و کار ایرانی، ممکن است در این موضوع، مطالب مرتبط دیگری هم وجود داشته باشد. برای کشف آن ها، به دنبال دسته بندی های مرتبط بگردید. همچنین، ممکن است در این دسته بندی، سریال ها، فیلم ها، کتاب ها و مقالات مفیدی نیز برای شما قرار داشته باشند. بنابراین، همین حالا برای کشف دنیای جذاب و گسترده ی محتواهای مرتبط با "سدیم پتاسیم تارتارات 4 آبه(نمک راشل) چیست؟ کاربرد ، خطرات و خرید"، کلیک کنید.
