خلات البوتاسيوم: الهيكل ، الخصائص ، الاستخدامات ، الإنتاج - كيمياء - 2025

و خلات البوتاسيوم هو مركب عضوي يتكون من أيون البوتاسيوم K ⁺ وخلات أيون CH ₃ COO ^-. صيغته الكيميائية هي CH ₃ COOK أو KCH ₃ COO أو أيضًا C ₂ H ₃ KO ₂. وهو مادة صلبة بلورية عديمة اللون أو بيضاء ، قابلة للذوبان في الماء بشدة.

يتم استخدامه لتنظيم حموضة بعض الأطعمة المصنعة صناعيًا. نظرًا لتقاربها الكبير مع الماء ، يتم استخدامه في المختبرات أو في عمليات معينة لامتصاص الماء من المركبات الأخرى ، مثل تجفيف الكحول.

يستخدم KCH ₃ COO أسيتات البوتاسيوم لتنظيم حموضة بعض الأطعمة المصنعة. المؤلف: RitaE. المصدر: Pixabay.

يشارك أسيتات البوتاسيوم في بعض التفاعلات الكيميائية كمسرع لها وفي تخليق المركبات العضوية. كما يسمح بزيادة تكوين الأجسام المضادة (المواد الطبيعية التي تحارب العدوى) في الطرق الصناعية لإنتاجها.

خصائص درجة الحرارة المنخفضة للغاية تجعله مرشحًا جيدًا للاستخدام في خلطات ذوبان الجليد على الطرق الخرسانية في المناخات شديدة البرودة. وبحسب المصادر التي تم الرجوع إليها ، فإنه يستخدم أيضًا في معدات مكافحة الحرائق والتجمعات لمراقبة الخلايا في المجاهر.

بناء

تتكون أسيتات البوتاسيوم من كاتيون بوتاسيوم ⁺ K و CH ₃ COO ^- أنيون أسيتات. الأخير هو القاعدة المترافقة لحمض الخليك CH ₃ COOH. خلات أيون CH ₃ COO ^- والتي شكلتها -CH الميثيل ₃ مرتبطة -COO الكربوكسيل ^-.

الاتحاد بين كلا الأيونات هو كهروستاتيكي أو أيوني ، أي الاتحاد بين الأيونات الموجبة والسالبة.

هيكل أسيتات البوتاسيوم CH ₃ COOK. SSsilver. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

التسمية

• أسيتات البوتاسيوم
• إيثانوات البوتاسيوم
• ملح البوتاسيوم لحمض الخليك
• AcOK
• KOAc

الخصائص

الحالة الفيزيائية

صلبة بلورية عديمة اللون أو بيضاء.

الوزن الجزيئي الغرامي

98.14 جم / مول

نقطة الانصهار

292 درجة مئوية

كثافة

1.6 جم / سم ³

الذوبان

شديد الذوبان في الماء: 256 جم / 100 مل عند 20 درجة مئوية.

الرقم الهيدروجيني

يحتوي محلول مائي بنسبة 5٪ من أسيتات البوتاسيوم على درجة حموضة 7.5-9.0.

خصائص أخرى

أحيانًا يكون لها رائحة خل خفيفة. في محلول 10٪ ، لا يهاجم الألومنيوم عند درجة حرارة الغرفة ولكن عند 60-70 درجة مئوية يغمق المعدن ويعاني من التنقر.

عند تركيزات 20٪ أو أكثر ، يحدث هجوم سطحي على الألومنيوم في أي درجة حرارة.

أسيتات البوتاسيوم (AcOK) عالية الذوبان في الماء. لها هيدرات: KCH ₃ COO.1،5H ₂ O ، وهي المادة الصلبة التي يتم الحصول عليها عندما تتبلور من المحاليل المائية لـ AcOK.

السلوك عند التسخين

إذا تعرضت أسيتات البوتاسيوم المميهة (AcOK) (KCH ₃ COO.1،5H ₂ O) للتسخين ، عند الوصول إلى 40 درجة مئوية ، فإنها تبدأ في فقد ماء الترطيب.

KCH ₃ COO. 1،5H ₂ O → KCH ₃ COO + 1،5H ₂ O ↑

إذا تم تسخين أسيتات البوتاسيوم اللامائية (بدون ماء: KCH ₃ COO) ، عندما تصل درجة الحرارة إلى 340 درجة مئوية ، فإنها تبدأ في التحلل مكونة كربونات البوتاسيوم K ₂ CO ₃ وفقًا للتفاعل التالي:

2 KCH ₃ COO + 4 O ₂ → K ₂ CO ₃ + 3 H ₂ O + 3 CO ₂ ↑

الحصول

يمكن تحضيره من خلال عمل هيدروكسيد البوتاسيوم KOH على مركبات مختلفة ، مثل حمض الأسيتيك CH ₃ COOH ، أنهيدريد الخل (CH ₃ CO) ₂ O وخلات الأمونيوم CH ₃ COONH ₄.

KOH + CH ₃ COOH → CH ₃ COOK + H ₂ O

يمكن الحصول عليها أيضًا عن طريق تفاعل كربونات البوتاسيوم K ₂ CO ₃ أو بيكربونات البوتاسيوم KHCO ₃ مع حمض الأسيتيك CH ₃ COOH.

KHCO ₃ + CH ₃ COOH → CH ₃ COOK + H ₂ O + CO ₂ ↑

يمكن بلورة أسيتات البوتاسيوم من محلول مائي للحصول عليها بنقاوة عالية.

التطبيقات

في تطبيقات مختلفة

يستخدم أسيتات البوتاسيوم في صناعة الأغذية المصنعة كمنظم للحموضة. يتم استخدامه كمجفف في الطرق الكيميائية لقياس نفاذية بخار الماء لبعض الأقمشة.

يعمل كعامل تجفيف للإيثانول في إنتاج هذا الكحول بدءًا من مادة lignocellulose ، وهي مادة مشتقة من الخشب.

يتم استخدامه لإنتاج المضادات الحيوية ويستخدم على نطاق واسع في معدات مكافحة الحرائق.

في صناعة البوليمر

يتم استخدامه لإعادة تدوير البولي يوريثان لأنه يعمل على تحفيز أو تسريع تفاعلات التحلل المائي والتحلل السكري للبوليمرات المذكورة بحيث تصبح كحولات وأمينات.

كما أنها تستخدم في إنتاج راتنجات السيليكون العضوية.

في مختبرات البحوث العلمية والطبية

تستخدم أسيتات البوتاسيوم عالية النقاء في المختبرات ككاشف في الكيمياء التحليلية. أيضا لإجراء البحوث الطبية والعلمية.

في مختبرات التشريح المرضي ، يعمل على ضمان وجود وسط محايد للأس الهيدروجيني في إعدادات المجهر.

أسيتات البوتاسيوم لها استخدامات عديدة في مختبرات البحوث الكيميائية والطبية. المؤلف: ميشال جارمولوك. المصدر: Pixabay.

يتم استخدامه لتخليق المركبات العضوية الحلقية غير المتجانسة ، وهي مركبات ذات دورات مختلفة الحجم.

تمتلئ بعض الأقطاب الكهربائية الدقيقة التي تعمل على دراسة الخصائص الكهربائية للخلايا بمحلول مركّز من أسيتات البوتاسيوم.

في الإنتاج الصناعي للأجسام المضادة

تُستخدم أسيتات البوتاسيوم في الإنتاج الواسع النطاق للأجسام المضادة وحيدة النسيلة (تلك التي تأتي من نفس الخلية الجذعية) في مزارع الخلايا. يسمح بتحفيز تخليق أو تكوين الأجسام المضادة.

الأجسام المضادة هي مواد تنتجها بعض الخلايا في الدم لمحاربة العدوى من الفيروسات أو البكتيريا.

صورة فنية للأجسام المضادة. يخدم أسيتات الصوديوم KCH ₃ COO في إنتاج الأجسام المضادة بكميات كبيرة. بليتزكريغ 1982. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز: على الرغم من أن أسيتات البوتاسيوم (AcOK) تمنع أو تبطئ نمو الخلايا وتقلل من كثافة الخلايا ، إلا أن إنتاجية الأجسام المضادة لكل خلية تزداد.

رسم هجوم الأجسام المضادة ضد بعض البكتيريا. SA1590. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

في الخلائط المضادة للتجمد

تم استخدام أسيتات البوتاسيوم في الخلائط المضادة للتجمد من أجل استخدامها لإذابة الجليد من الطرق والأرصفة الأسمنتية وبالتالي السماح باستخدامها الآمن.

خلال فصل الشتاء تمتلئ الطرق بالثلج والجليد. يمكن أن تكون أسيتات البوتاسيوم مفيدة في مثل هذه الحالات. المؤلف: S. Hermann & F. Richter. المصدر: Pixabay.

يرجع اختيار أسيتات البوتاسيوم (AcOK) لهذا التطبيق إلى حقيقة أن المحلول المائي بنسبة 50٪ بالوزن من AcOK سهل الانصهار وله نقطة انصهار تبلغ -62 درجة مئوية. هذا يعني أنه حتى في درجات حرارة منخفضة تصل إلى -62 درجة مئوية ، يظل المحلول ذائبًا.

سهل الانصهار هو مزيج متجانس من المكونات التي لها أقل نقطة انصهار لجميع المخاليط الممكنة من هذه ، بما في ذلك المكونات النقية.

كيف يعمل كمضاد للتجمد

تمتلك أسيتات البوتاسيوم (AcOK) قدرة جيدة جدًا على إذابة الجليد.

عند درجة حرارة -5 درجة مئوية ، يمكنها إذابة 11.5 كجم من الثلج لكل كجم من AcOK. تقل هذه الخاصية مع انخفاض درجة الحرارة ، ولكن حتى عند درجة حرارة -50 درجة مئوية ، لديها القدرة على إذابة 1.3 كجم من الثلج لكل كجم من AcOH.

عند درجة حرارة -5 درجة مئوية ، يمكن مقارنة هذه السعة بقدرة كلوريد الصوديوم أو ملح الطعام (NaCl) ، بينما تتجاوزها بكثير من -30 درجة مئوية.

يسمح أسيتات البوتاسيوم للثلج بالذوبان على الطرق المتجمدة. المؤلف: ماركوس ش. المصدر: Pixabay.

ومع ذلك ، في الاختبارات التي أجريت مع AcOK مع مركبات أخرى ، لوحظت درجة معينة من التآكل في الأسطح الأسمنتية ، ولهذا السبب تم اقتراح إضافة مواد مضادة للتآكل إلى خلائط مانع التجمد.

من ناحية أخرى ، يعتبر خليط أسيتات البوتاسيوم (CH ₃ COOK) مع فورمات البوتاسيوم (HCOOK) مضادًا ممتازًا للتجمد ولا يتطلب مقاومة للتآكل.

المراجع

1. بيكر ، إف جي وآخرون. (1976). إجراءات تلطيخ. حوامل مائية. في مقدمة لتكنولوجيا المختبرات الطبية (الإصدار الخامس). تعافى من sciencedirect.com.
2. حسن ، أأ وآخرون. (2018). الإندازول: التوليف وتكوين الرابطة غير المتجانسة. في التقدم في الكيمياء الحلقية غير المتجانسة. تعافى من sciencedirect.com.
3. المكتبة الوطنية الأمريكية للطب. (2019). أسيتات البوتاسيوم. تعافى من pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
4. Das، A. and Alagirusamy، R. (2010). انتقال الرطوبة. طريقة الكوب المقلوب المجفف. في العلم في راحة الملابس. تعافى من sciencedirect.com.
5. Vargel ، C. (2004). الأحماض الكربوكسيلية ومشتقاتها. خلات. في تآكل الألومنيوم. تعافى من sciencedirect.com.
6. كويفاس ، ج. (2014). تقنيات التسجيل الكهربية. تقنيات التسجيل داخل الخلايا. في الوحدة المرجعية في العلوم الطبية الحيوية. تعافى من sciencedirect.com.
7. فينك ، جي كي (2018). بولي (يوريتان) ق. إعادة التدوير. الذوبان. في البوليمرات التفاعلية: الأساسيات والتطبيقات (الطبعة الثالثة). تعافى من sciencedirect.com.
8. فونغ ، دبليو وآخرون. (1997). تحسين إنتاج الأجسام المضادة أحادية النسيلة: التأثيرات المشتركة لخلات البوتاسيوم والنضح في مفاعل حيوي بخزان مقلوب. تقنية الخلايا 24: 47-54. تعافى من link.springer.com.
9. دانيلوف ، VP وآخرون. (2012). الكواشف المضادة للتجمد منخفضة الحرارة في أنظمة الملح المائي التي تحتوي على خلات وفورمات. الأسس النظرية للهندسة الكيميائية ، 2012 ، المجلد 46 ، العدد 5 ، ص. 528-535. تعافى من link.springer.com.
10. فاكيف ، آيت آل. (2012). بحث وتطوير طريقة خلات البوتاسيوم عالية النقاء. مجلة الكيمياء التطبيقية ، 2012 ، المجلد 85 ، العدد 12 ، ص. 1807-1813. تعافى من link.springer.com.