آمونیوم پرسولفات چیست و چه کاربردهایی دارد؟

آمونیوم پرسولفات (APS) یک ترکیب غیر آلی با فرمول  ۲S2O8(NH4) است. این ترکیب یک نمک بی رنگ (سفید) است که بسیار محلول در آب است. APS که با نام آمونیوم دی پروکسی سولفات نیز شناخته می شود یک ماده اکسید کننده قوی است که در شیمی پلیمر ، به عنوان اتچینگ و به عنوان یک ماده پاک کننده و سفید کننده استفاده می شود.

انحلال این نمک در آب یک فرآیند گرمازا است و کاربردهای زیادی در صنایع مختلف دارد. پرسولفات ها اکسید کننده های قوی هستند که به طور گسترده ای در تولید فلزات ، منسوجات ، عکس ، سلفون ، لاستیک ، کاغذهای چسب ، غذاها ، صابون ها ، مواد شوینده و سفید کننده های مو استفاده می شوند. خرید و فروش آمونیوم پرسولفات به ویژه آمونیوم پرسولفات بازار گسترده ای دارد.

این ترکیب هنگام حرارت زیاد می تواند اکسیژن را تجزیه کند و با گرم شدن می تواند اکسیدهای نیتروژن سمی ، اکسیدهای گوگرد و بخارهای آمونیاک ایجاد کند. در ادامه مقاله در نشریه جهان شیمی فیزیک توضیحات بیشتری در این رابطه ارائه می گردد لطفا همراه ما باشید.

روش تولید آمونیوم پرسولفات

این ترکیب توسط الکترولیز محلول غلیظ سرد سولفات آمونیوم یا بی سولفات آمونیوم در اسید سولفوریک با جریان قوی تهیه می شود. این روش اولین بار توسط هیو مارشال توصیف شد.

به این منظور فرآیند الکترولیتی سولفات آمونیوم و اسید سولفوریک برای تشکیل الکترولیت مایع فرموله می شود. سپس توسط الکترولیز آلودگی زدایی می شود وHSO4  می تواند تخلیه شود. اسید پراکسیدی سولفات در آند تولید می شود این اسید سپس با سولفات آمونیوم واکنش می دهد تا سولفات آمونیوم و پرسولفات آمونیوم از طریق فیلتراسیون وقتی محتوا به غلظت خاصی در آند رسید ، جداسازی شود.

واکنش آند: ۲HSO4-2e → H2S2O8

واکنش کاتدی: H ++ 2e → H22

NH4) 2S2O4 + H2S2O8 → (NH4) 2S2O8 + H2SO4)

برای تهیه محلول ۱۰% (w/v) باید ۱ گرم آمونیوم پر سولفات را در ۱۰ میلی گرم H2O حل کرده و در دمای ۴ درجه سانتی گراد ذخیره کنید. APS  به تدریج در این محلول تخریب می شود بنابراین باید محلول استوک را هر ۲- ۳ هفته جایگزین کنید.

APS به عنوان کاتالیزور برای فرآیند کوپلیمریزاسیون ژل های آکریل آمید و بیس آکریلامید استفاده مورد استفاده از آزمایشگاه بیولوژی استفاده می شود. واکنش پلیمریزاسیون توسط رادیکال های آزادی که در واکنش اکسیداسیون – احیاء تشکیل می شوند صورت می گیرد. دی آمین در این واکنش به عنوان کاتالیست الحاقی استفاده می شود.

ویژگی های فیزیکی و شیمیایی آمونیوم پرسولفات

این ترکیب دارای قدرت اکسیداسیون و خوردگی قوی است و در صورت گرم شدن ، به راحتی تجزیه می شود. APS به سادگی رطوبت جذب نمی کند ، به خوبی در آب حل می شود و حلالیت آن در آب گرم افزایش می یابد.  در محلول آبی می تواند به سولفات هیدروژن آمونیوم و پراکسید هیدروژن هیدرولیز شود.

محصول خشک آن از ثبات خوبی برخوردار است و ذخیره سازی آن آسان است. با حرارت دادن تا ۱۲۰ درجه سانتی گراد تجزیه می شود و می تواند در هوای مرطوب کلوخه شود. این ماده عمدتا به عنوان یک ماده اکسید کننده و تهیه پراکسید هیدروژن ، سولفات پتاسیم و سایر سولفات ها استفاده می شود.

می توان از آن برای تهیه رنگ های آنیلین و صنعت اکسیداسیون و آبکاری رنگ و صنعت عکاسی و تجزیه و تحلیل شیمیایی استفاده کرد. این ترکیب می تواند به عنوان اتچینگ فلزات ، تمیز کردن صفحه مدار و اچ ، فعال سازی سطح مس و آلومینیوم ، نشاسته اصلاح شده ، سفید کننده خمیر و منسوجات در دمای پایین و کاهش رس ، سیستم های تصفیه آب در گردش ، تخریب اکسیداتیو گازهای مضر ، چسب های حاوی فرمالدئید پایین ، ضد عفونی کننده ها و رنگ زدایی از رنگ مو استفاده شود.

کاربردهای آمونیوم پرسولفات

آمونیوم پرسولفات به عنوان یک ماده اکسید کننده و منبع رادیکال آزاد کاربردهای تجاری بسیاری دارد. نمک های سولفات عمدتاً به عنوان رادیکال های آغازگر در پلیمریزاسیون آلکن های خاص استفاده می شوند. از پلیمرهای مهم تجاری که با استفاده از پرسولفات ها تهیه می شوند می توان به لاستیک استایرن-بوتادین و پلی تترا فلورواتیلن اشاره کرد. این ترکیب در محلول دیانیون جدا شده و رادیکال تشکیل می دهد

رادیکال سولفات به آلکن اضافه می شود و یک رادیکال استر سولفات تشکیل می دهد. این ماده همچنین به همراه تتراماتیل اتیلن دی آمین برای کاتالیز کردن پلیمریزاسیون اکریل آمید در ساخت ژل پلی آکریل آمید استفاده می شود ، از این رو برای SDS-PAGE و وسترن بلات در تحقیقات بیولوژی مهم است.

از خصوصیات اکسیدکننده  قدرتمند این ماده برای حکاکی مس روی صفحه های مدار چاپی به عنوان جایگزینی برای محلول کلرید فریک استفاده می شود. این روش سال ها پیش کشف شده است. در سال ۱۹۰۸ ، جان ویلیام تورنتین از یک محلول رقیق سولفات آمونیوم برای اچ کردن مس استفاده کرد.

تورنتین قبل از قرار دادن مارپیچ های مس در محلول پرسولفات آمونیوم ، مارپیچ های مس را وزن کرد. پس از یک ساعت ، مارپیچ ها مجدداً توزین و مقداری مس محلول توسط پرسولفات آمونیوم جذب شد. این آزمایش به سایر فلزات مانند نیکل ، کادمیوم و آهن نیز گسترش یافت ، که همگی نتایج مشابهی داشتند. معادله اکسیداسیون بدین ترتیب است:

S_۲O^۲−۸ (aq) +  e⁻ → ۲ SO_۴^۲− aq

سولفات آمونیوم به عنوان یک ماده استاندارد در سفید کننده های مو مورد استفاده قرار می گیرد. بطورکلی از پرسولفات ها در شیمی آلی به عنوان اکسیدان استفاده می شود مثلا در واکنش مینیسکی.

سایر موارد مصرف آمونیوم پرسولفات

این ترکیب همچنین می تواند به عنوان معرف تحلیلی ، عامل ثابت کننده عکاسی و عامل کاهنده استفاده شود. از APS به عنوان نگهدارنده غذا ، ماده اکسید کننده و آغازگر سنتز پلیمر های سنگین استفاده شود.

این ماده می تواند به عنوان ماده اولیه تولید پرسولفات و پراکسید هیدروژن در صنایع شیمیایی ، بازدارنده پلیمریزاسیون ، آغازگر پلیمریزاسیون مونومر وینیل کلرید استفاده شود و همچنین به عنوان ماده سفید کننده در صنعت چربی ، صابون استفاده می شود.

همچنین می تواند به عنوان خورنده در برش فلزات و استخراج نفت در صنعت نفت استفاده شود. در مواد غذایی  می توان از آن به عنوان اصلاح کننده گندم و مخمر آبجو استفاده کرد. همچنین می توان از آن برای اصلاح آرد استفاده کرد.

ایمنی و خطرات آمونیوم پرسولفات

گرد و غبار پرسولفات آمونیوم موجود در هوا ممکن است در اثر تماس ، چشم ، بینی ، گلو ، ریه و پوست را تحریک کند. قرار گرفتن در معرض گرد و غبار زیاد می تواند باعث مشکلات تنفسی شود.

نمک های پرسولفات یکی از دلایل عمده اثرات آسم در زنان هستند. قرار گرفتن در معرض سولفات آمونیوم به ویژه می تواند باعث علائم شبه آسم در افرادی شود که در صنعت آرایشگری کار می کنند.  احتمالا این اثرات آسم مانند در اثر اکسیداسیون بقایای سیستئین و متیونین موها رخ می دهد.

پرسولفات آمونیوم به عنوان ماده سفید کننده مو استفاده می شود. این مسئله ممکن است باعث درماتیت تحریک کننده ، کهیر تماسی غیر ایمونولوژیک و درماتیت تماسی آلرژیک می شود و یک ماده حساسیت زای اصلی در آرایشگاه ها است. افرادی که نسبت به پرسولفات آمونیوم واکنش نشان می دهند  به پرسولفات های دیگر مانند پرسولفات پتاسیم نیز حساس هستند.

این ترکیب باید جدا از مواد قابل اشتعال یا قابل احتراق ، ترکیبات آلی و همچنین زنگ زدگی و سایر مواد احیا کننده نگهداری شود. برای جلوگیری از تجزیه این ترکیب و ایجاد انفجار باید از مخلوط شدن آن جلوگیری شود.

سولفات آمونیوم غیر قابل اشتعال است اما می تواند اکسیژن آزاد کند  بنابراین نقش تشدید کننده احتراق را دارد . محیط ذخیره سازی این ترکیب باید خشک و تمیز و دارای تهویه مناسب باشد و از آتش ، گرما و نور مستقیم خورشید دور باشد. بسته بندی باید مهر و موم شده و  برچسب های واضح و سالم داشته باشد.