دی پتاسیم هیدروژن‌فسفات (Dipotassium hydrogen phosphate)
۱) معرفی و نام‌های دی پتاسیم هیدروژن فسفات
- نام رایج: دی‌پتاسیم هیدروژن‌فسفات
- نام‌های دیگر: پتاسیم هیدروژن‌فسفات، Dihydrogen? (توضیح: نام شیمیایی صحیح به انگلیسی: Dipotassium hydrogen phosphate یا Potassium phosphate dibasic)
- فرمول شیمیایی: K2HPO4
- جرم مولی: حدود 174.18 g·mol⁻¹ (بسته به ایزوتوپ‌ها تقریباً)
- ظاهر: جامد بلوری سفید یا پودر سفید
۲) خواص فیزیکی و شیمیایی دی پتاسیم هیدروژن فسفات
- حالت فیزیکی: جامد کریستالی سفید، اغلب به صورت چندآبه (مثلاً K2HPO4·nH2O؛ تک‌آبه و چندآبه ممکن است وجود داشته باشد)
- حلالیت: در آب بسیار محلول است؛ حلالیت با افزایش دما افزایش می‌یابد. در الکل‌ها (اتانول) به‌طور قابل توجهی نامحلول یا کم‌حلول است.
- نقطه ذوب: برای آنالیز تقریباً 252 °C (برای نمونه‌های بدون آب) — این مقدار بسته به خلوص و آب تلفیقی ممکن است متفاوت باشد.
- ساختار اسیدی/بازی: نمک فسفات دوبیسیک است؛ در محلول آبی رفتار بافری در بازه pH نزدیک به 7–9 دارد (بافر فسفات)
- pKa مربوط به جفت فسفات/هیدروژن‌فسفات: در سیستم فسفات چندپروتونی، pKa2 ≈ 7.2 (یعنی تعادل H2PO4^- ⇌ HPO4^2- + H+)، بنابراین K2HPO4 منبع HPO4^2- است.
- دانسیته (چگالی): حدود 2.44 g·cm⁻³ (بسته به فرم کریستالی)
- پایداری: پایدار در شرایط معمولی؛ رطوبت می‌تواند باعث جذب آب یا تشکیل هیدرات شود. در حضور اسیدها به H2PO4^- و در حضور باز قوی به PO4^3- تبدیل می‌شود.
۳) روش‌های تولید و معادله واکنش ساخت دی پتاسیم هیدروژن فسفات
چند روش معمول صنعتی و آزمایشگاهی برای تهیه K2HPO4:
الف) از واکنش بین هیدروکسید پتاسیم و اسید فسفریک (روش مرسوم):
- واکنش مرحله‌ای:
- H3PO4 + 2 KOH → K2HPO4 + 2 H2O
- اگر از پتاس (K2CO3) استفاده شود:
- H3PO4 + K2CO3 → K2HPO4 + H2O + CO2↑
- (این واکنش ممکن است مرحله‌ای انجام شود تا محصول دی‌بیسیک به‌دست آید نه مونوبیسیک یا تری‌بیسیک)
ب) از خنثی‌سازی نمک‌های دیگر پتاسیم با فسفات:
- از KCl و Na2HPO4 با تبادل یونی یا از مخلوط KOH و Na2HPO4 با سپس جداسازی سدیم (اما اقتصادی نیست).
ج) تهیه کریستالی/خشک‌سازی دی پتاسیم هیدروژن فسفات:
- معمولاً محلول تهیه شده تبخیر می‌شود یا کریستالیزاسیون سرد انجام شده و سپس خشک و آسیاب می‌گردد. کنترل نسبت مولی و pH برای حصول K2HPO4 (و نه K H2PO4 یا K3PO4) ضروری است.
۴) کاربردها صنعتی دی پتاسیم هیدروژن فسفات
- کود شیمیایی: منبع فسفات و پتاس برای گیاهان (به‌خصوص در فرمول‌های خاص کودها، اما K2HPO4 به‌تنهایی کمتر به‌عنوان کود پایه استفاده می‌شود و اغلب در ترکیب‌ها کاربرد دارد)
- تنظیم‌کننده pH و بافر در صنایع غذایی: به عنوان افزودنی غذایی (E340 یا مشابه در برخی طبقه‌بندی‌ها) برای تنظیم pH، تثبیت رنگ، افزایش کیفیت بافت، و به‌عنوان امولسیفایر/استابیلایزر در برخی کاربردها (بسته به مقررات کشور)
- تهیه محلول‌های بافری در فرایندهای صنعتی و آزمایشگاهی
- در فرمولاسیون آتش‌نشانی خشک و برخی نمک‌های آتش‌گیر (فسفات‌ها خواص شعله‌کاهنده دارند)
- تولید صابون و محصولات شوینده (به‌عنوان نرم‌کننده آب یا عامل کمکی)
- صنایع سرامیک و شیشه‌سازی: افزودنی در فرایندها (بستگی به فرمول دارد)
پزشکی/آزمایشگاهی/غذایی دی پتاسیم هیدروژن فسفات
- در محیط‌های کشت میکروبی و آزمایشگاهی: به عنوان جزء بافرها (مثلاً در بافر فسفات)
- در صنایع دارویی: به‌عنوان تنظیم‌کننده pH در فرمولاسیون مایع‌ها یا محلول‌ها؛ در برخی موارد به‌عنوان منبع پتاسیم یا فسفات در فرمولاسیون‌های ویژه
- مکمل‌های غذایی یا ترکیبات الکترولیتی (در دوز و فرمولاسیون کنترل‌شده و تحت مقررات)
- مورد استفاده در فرمولاسیون واکنش‌های بیوشیمیایی که نیاز به یون‌های فسفات و پتاسیم دارند
۵) ایمنی حین کار و بهداشت دی پتاسیم هیدروژن فسفات
- وضعیت سمّیت: K2HPO4 در مقادیر معمولی نسبتاً کم‌خطر است اما مانند هر ماده شیمیایی باید احتیاط شود. خوراکی بودن یا ایمنی مصرف وابسته به خلوص و کاربرد است؛ نمک‌های غذایی با درجه خوراکی استاندارد قابل استفاده‌اند.
- تماس پوستی/چشمی: ممکن است باعث تحریک چشم و پوست شود. در تماس با چشم ممکن است درد و قرمزی ایجاد کند — شست‌وشوی فوری با آب لازم است.
- استنشاق پودر: استنشاق گرد و غبار می‌تواند موجب تحریک دستگاه تنفسی شود؛ از تهویه مناسب و ماسک/ماسک ذرات استفاده شود.
- خوردن مقادیر زیاد: مصرف مقادیر بسیار زیاد پتاسیم (پتاسیم یون K+) می‌تواند موجب هایپرکالمی شود؛ بنابراین مصرف خوراکی باید تحت کنترل باشد و در موارد پزشکی دوزها دقیق محاسبه می‌شوند.
- خطر واکنش آتش‌گیری: ماده خود اشتعال یا قابل‌احتراق نیست، اما در تماس با عوامل خاص قلیایی یا اسیدی قوی واکنش شیمیایی می‌تواند رخ دهد.
- تجهیزات حفاظتی: دستکش مقاوم شیمیایی، عینک ایمنی یا محافظ صورت، لباس کار، و تهویه مناسب (هود یا ماسک گردوغبار) توصیه می‌شود.
- انبارداری: در ظرف خشک و در دمای محیط، دور از اسیدهای قوی و منابع رطوبت و مواد ناسازگار (مانند برخی اکسیدان‌ها یا فلزات فعال) نگهداری شود.
- دفع: مطابق مقررات محلی (قوانین دفع پسماند شیمیایی). مقادیر کم می‌تواند در فاضلاب رقیق شود اما به دلیل تاثیرات زیست‌محیطی فسفرها (القای جلبک‌زایی eutrophication) باید از ریختن عمده به آب‌های سطحی خودداری شود.
۶) قیمت و بازار (ایران و جهان) دی پتاسیم هیدروژن فسفات
- قیمت دی پتاسیم هیدروژن فسفات متاثر از خلوص، فرم (خوراکی/فنی)، بسته‌بندی، حجم خرید، هزینه حمل و نقل و نوسانات بازار پتاس و فسفات جهانی هستند. همچنین تحریم‌ها، نرخ ارز و تعرفه‌ها بر قیمت در ایران تاثیر می‌گذارد.
- حدود قیمت جهانی : برای نوع صنعتی/فنی، قیمت‌ها ممکن است در بازه‌ای حول چند صد تا حدود 1000 دلار برای هر تن (یا بیشتر/کمتر بسته به خلوص و بازار) باشد. برای بسته‌بندی کیلوگرمی خوراکی، قیمت به‌صورت دلار/کیلو یا یورو/کیلو نیز متغیر است (معمولاً چند دلار به ازای هر کیلو در بازار عمده).
- قیمت در ایران: بسته به واردات یا تولید داخلی و نرخ ارز (تغییرات زیاد)؛ نمی‌توان عدد دقیق داد بدون داده‌های روز. معمولاً قیمت داخلی می‌تواند متفاوت و اغلب بالاتر از قیمت پایه جهانی به‌دلیل هزینه‌های حمل و نقل، عوارض گمرکی و نوسانات ارز باشد.
۷) ذخیره‌سازی، حمل و نقل و استانداردهای دی پتاسیم هیدروژن فسفات
- بسته‌بندی دی پتاسیم هیدروژن فسفات: در کیسه‌های پلی‌پروپیلن چندلایه، درام‌ها یا کیسه‌های 25 یا 50 کیلوگرمی برای محصولات فنی؛ بسته‌بندی خوراکی باید مطابق استانداردهای مواد غذایی و به‌صورت پاک و مهروموم شده باشد.
- شماره طبقه‌بندی بین‌المللی: کد HS معمول برای فسفات‌های پتاسیمی در طبقه‌بندی گمرکی ممکن است در زیرگروه فسفات‌ها باشد — برای محاسبات گمرکی از کد HS دقیق محصول و کشور مبدا استفاده کنید.
- استانداردهای کیفی: درجه فنی، صنعتی، یا خوراکی (USP/EP/JP برای محصولات دارویی یا غذایی) که مشخص‌کننده خلوص و املاح سنگین و باقیمانده‌هاست.
۸) نکات کاربردی و شیمیایی دی پتاسیم هیدروژن فسفات
- در فرمولاسیون بافر فسفات معمولاً K2HPO4 با KH2PO4 (پتاسیم دی هیدروژن فسفات) ترکیب می‌شود تا بافر با pH دلخواه تنظیم شود. نسبت‌ها را بر اساس معادلات Henderson–Hasselbalch برای رسیدن به pH مورد نظر محاسبه می‌کنند.
- در کشاورزی باید مراقب غلظت‌های زیاد بود چون تجمع یون پتاسیم و فسفات می‌تواند اثرات نامطلوب داشته باشد.