پتاسیم سدیم تارترات یا نمک راشل یک ترکیب شیمیایی پودری شکل به رنگ سفید سفید و نمک مانند می باشد. این ماده، اولین بار طی پدیده پیزوالکتریک (ایجاد میدان الکتریکی توسط اعمال نیرو و ایجاد دوقطبی در موادی مانند سرامیک، پلیمر و …) کشف شد. به دلیل وجود ویژگیهای منحصر به فرد آن، برای اولین بار به صورت گسترده ای در ساخت گرامافون، میکروفون و هدست مورد استفاده قرار گرفت. نمک راشل به علت وجود مولکولهای آبی که در ساختار خود دارد، در صورت ذخیره شدن در محیط مرطوب، هر ترانسفورماتوری که دارای این ماده باشد را تحت تاثیر ماهیت خود قرار می دهد. نقطه جوش آن، 220 درجه سانتیگراد و میزان حلالیت آن در دمای 26 درجه، 66 گرم در 100 میلی لیتر آب و در اتانول نامحلول است. در ادامه با کاربرد نمک راشل در صنعت آبکاری آشنا خواهید شد.
در این مطلب موضوعات زیر را مطالعه خواهید کرد:
اهمیت کشف نمک راشل
کشف نمک راشل انقلاب عظیمی در صنایع مختلف خصوصاً در بحبوحه سالهای پس از جنگ جهانی دوم به وجود آورد. تغییراتی که سبب اختراعات فراوان گردید. اختراعاتی که زندگی مدرن امروز، بدون آنها تقریبا ناممکن است. از جمله کاربردهای آن می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- ماده اولیه در صنعت آبکاری
- داروی ملین در پزشکی
- فعالیت در پروسه نقره ای کردن آینه
- فعالیت به عنوان شتاب دهنده احتراق در کاغذ سیگار
- استفاده در سنتزهای آلی برای تجزیه کردن امولسیون
- ایفای نقش به عنوان مهارکننده یونهای فلزی و بافر در صنایع غذایی
- استفاده در معرفِ آزمون بیوره برای سنجش غلظت پروتئین
- آبکاری مس در محلولهایی با pH قلیایی
- تبدیل کننده لرزش (صوت) به نیروی الکتریکی در ساخت میکروفون، هدست و …
مزایا و معایب کار با نمک راشل
یکی از مهمترین موضوعاتی که در زمان استفاده از یک ماده، تاثیر به سزایی در کار با آن دارد، دانستن مزایا، معایب، خطرات و نکات ایمنی در هنگام کار است. با کمک این اطلاعات شما می توانید علاوه بر اینکه واکنش ایمنی را به سرانجام برسانید، نتیجه ای که بدست می آورید نیز از دقت بالاتری برخوردار است. نمک راشل نیز از این قانون مستثنی نیست. مزایای کار با پتاسیم سدیم تارترات یا نمک راشل عبارتند از:
- استفاده آسان
- کاربردی بودن در بسیاری از واکنشها
- میزان انحلال پذیری بالا در آب
- ایجاد محلول خنثی پس از انحلال در محلول مادر
- عمل به عنوان یک معرف با سازوکاری ساده و تشخیصی آسان
- فعالیت به عنوان عامل اکسید کننده
- مقرون به صرفه
نمک راشل نیز همانند هر ماده شیمیایی دیگری، عوارض جانبی خاص خود را به جای می گذارد که این عوارض و خطرات عبارتند از:
- واکنش پذیری بالا با پوست، چشم و لایه مخاطی
- ایجاد تاولهای پوستی (در صورت تماس با پوست)
- ایجاد قرمزی و سوزش در چشم
- ایجاد مسمومیت (در صورت بلعیدن)
تهیه و آماده سازی پتاسیم سدیم تارترات
به علت اهمیت نمک راشل و کاربرد فراوانی که در صنایع مختلف دارد، شاید به ذهن شما هم برسد که چگونه می توان آن را سنتز کرد. برای سنتز پتاسیم سدیم تارترات به پتاسیم بی تارترات که دارای حداقل 68% اسید تارتاریک است نیاز دارید. ابتدا می بایست این ماده را در محلول مادر حل نمایید. سپس مقداری هیدروکسید سدیم داغ به آن اضافه کنید تا به pH=8 برسد و صابون تشکیل شود. در مرحله بعد با کمک کربن فعال، محصول بدست آمده را رنگ زدایی کنید. برای تصفیه ماده حاصل، باید آن را از فیلتر تصفیه شیمیایی عبور داد. برای جداسازی فیلتر تصفیه شده، محصول را حرارت دهید تا به دانه هایی به نام نمک Seignette برسید. این نمک پس از خنک شدن، به آهستگی شروع به تبلور می کند. سپس می توانید نمک را با سانتریفوژ و شستشوی گرانولها، از مشروبات الکلی مادر جدا کنید و در نهایت نیز درون کوره ای دوار خشک نمایید.
فرآیند آبکاری چیست؟
فرآیند آبکاری اساس بسیار پیچیده و در عین حال قابل فهمی دارد. از آن جهت پیچیده است که هر فلز با توجه به ماهیت خود، توانایی رسوب کردن بر روی هر فلزی را ندارد و از آن جهت قابل فهم است که اصولی که بر این فرآیند حاکم است، بسیار مشخص می باشد. شما یک فلز پایه دارید که قرار است آن را با لایه ای از فلز مقاوم تر بپوشانید. یک فلز مقاوم برای ایجاد لایه محافظ دارید و در نهایت نیز به یک رابط نیاز دارید تا الکترونها را جابجا کند. از طریق سه مکانیزم می توان الکترونهای لازم برای احیای یونهای فلزی در یک واکنش الکتروشیمیایی را تامین کرد:
روش تبادل بار
در این روش، پتانسیل فلز پایه بسیار ضعیف تر از پتانسیل فلز پوشنده است و فلزی که قرار است رسوب داده شود، در حالت یونی، در یک محلول قرار دارد. مس اندود کردن فولاد، نقره کاری کردن مس و برنج، حمام زنکات، جیوه کاری کردن، جمع آوری فلز از حمام فلزات قیمتی مانند طلا با کمک پودر روی و … مثالهایی از این روش هستند.
روش اتصال
در این روش، فلز پایه را با فلز پوشاننده اتصال می دهند و جسم اتصال به عنوان واگذارکننده الکترون عمل می کند. به عنوان مثال زمانی که فولاد را با میله آلومینیومی و محلول حاوی مس می پوشانند، از این روش استفاده می کنند. نتیجه کار، ضخیم تر و پیچیده تر بودن لایه عایق نسبت به روش تبادل بار است.
روش احیا
در این روش، فلز پایه را با کمک محلولهای دارای مواد احیاکننده می پوشانند و احیاکننده از فلز پایه فعال تر است. نتیجه این نوع ترسیب، ایجاد لایه ای با ضخامت دلخواه است. چرا که تنظیم غلظت ماده احیا کننده در دست شماست. از نمونه های این روش می توان به ترسیب نیکل به واسطه هیپوفسفیت سدیم اشاره کرد.
اهمیت نمک راشل در آبکاری
کاربرد نمک راشل در صنعت آبکاری الکتریکی یکی از اعجاب انگیزترین کاربردهایی است که این نمک را به عنصری متمایز و ارزشمند تبدیل می کند. اولین اقداماتی که بشر در جهت آبکاری فلزات انجام داد، تولید پیل الکتریکی بود که در زمان اشکانیان اختراع شد و در جهت آبکاری فلزات، مورد استفاده قرار می گرفت. این اختراع معمولا برای ایجاد ظاهری خوشایند و همچنین برای جلوگیری از فرسودگی فلزات بکار می رفت. کروم یکی از عناصر فلزی بسیار سخت در جدول مندلیف است. این عنصر در برابر اصطکاک و سایش مقاومت بسیار خوبی دارد. البته یکی دیگر از مزیتهای فرآیند آبکاری، اصلاح اندازه و رفع عیوبی است که در حین ساخت و پرداخت فلز به وجود می‌آید.
برای این منظور ابتدا باید محلول فهلینگ را تهیه کرد. در مرحله اول، مس-2- سولفات پنتا هیدرات، سدیم هیدروکسید و نمک راشل را تحت حرارت در یک حلال (معمولا آب) ترکیب می کنند. در گام بعدی، مسِ دو ظرفیتیِ کمپلکس در تارترات و یک آلدهید را با یکدیگر واکنش می دهند تا کربوکسیلیک اسید و اکسید مس 2 ظرفیتی را تولید نمایند. که همان لایه پوشاننده مورد نظر ما را خواهد ساخت.
سوالات متداول نمک راشل در صنعت آبکاری
1- نمک راشل چه ویژگیهایی دارد؟
این نمک مضاعف شده اسید تارتاریک دارای قدرت انحلال پذیری بالا در آب، دارای توانایی تبدیل کننده لرزش (صوت) به نیروی الکتریکی و نقطه ذوب (75 درجه سانتیگراد) و جوش (220 درجه سانتیگراد) بالا می باشد.
2- دانه های نمک راشل در چه اندازه هایی می باشند؟
دانه های این نمک با توجه به سایز خود، کاربردهای متفاوتی دارند. البته میزان خشک کردن این نمک، عامل تاثیرگذاری در سایز دانه ها می باشد. این دانه ها در اندازه های 2000 میکرومتر، تا کمتر از 250 میکرومتر در بازار وجود دارند.
3- برای آبکاری فلزات، چه نیازی به استفاده از نمکهایی مانند راشل است؟
برای آبکاری می بایست از دو نوع منبع الکتریکی برای مهاجرت یونهای فلزی استفاده کرد، یا اینکه یک نیروی الکتریکی از بیرون سیستم اعمال کنیم و یا اینکه از طریق تعادلات الکتروشیمیایی و با کمک یک نمک مانند راشل، یونهای فلزی واکنش را احیا و مجبور به مهاجرت کنیم.
4- کیفیت آبکاری به چه عواملی بستگی دارد؟
واکنشهایی که در طی مراحل آبکاری بر روی کاتد انجام می شوند، شرایط مناسب و تمیز بودن حمام آبکاری، استفاده از حلال مناسب، جنس حمام و … از عوامل تاثیرگذار بر کیفیت و ضخامت لایه رسوب هستند.
5- آیا ترتیب اضافه کردن کربنات، نمک راشل یا سوزآور در فرآیند آبکاری مهم است؟
ترتیب اضافه کردن این مواد آنچنان مهم نیست اما بی تاثیر هم نیست. مهمتر از آن، اضافه کردن آرام ومخلوط کردن دقیق تمامی این مواد به حمام آبکاری می باشد.
