Winian sodowo-potasowy tetrahydrat (sól Rochelle)

Czterowodzian winianu sodowo-potasowego

Inne nazwy:czterowodzian winianu potasowo-sodowego, sól Rochelle’a, sól Seignette’a, czterowodzian winianu L-(+)-potasowo-sodowego
Wzór chemiczny: KNaC₄ H₄ O₆ ·4H₂ O
Masa molowa: 282.22 g/mol
Numer CAS: 6381-59-5
Wygląd:Bezbarwne do białego krystaliczne ciało stałe
Zapach:Bezwonny
SMILES: [C@@H]([C@H](C(=O)[O-])O)(C(=O)[O-])O.O.O.O.O.[Na+].[K+]

Czterowodzian winianu sodowo-potasowego, powszechnie znany jako sól Rochelle’a (sól Seignette’a), jest krystaliczną solą podwójną zawierającą kationy sodu i potasu wraz z dianionem winianowym oraz cztery cząsteczki wody krystalizacyjnej. Należy do historycznie najważniejszych ferroelektrycznych i piezoelektrycznych materiałów krystalicznych. Jego nietypowe właściwości elektryczne wynikają z zależnego od temperatury uporządkowania strukturalnego oraz oddziaływań obejmujących grupy winianowe, skoordynowane cząsteczki wody i sieć wiązań wodorowych. Sól Seignette’a odegrała zatem istotną rolę w rozwoju podstawowego zrozumienia ferroelektryczności, histerezy dielektrycznej i piezoelektryczności.

Właściwości chemiczne i fizyczne

Czterowodzian winianu sodowo-potasowego jest łatwo rozpuszczalny w wodzie i może być hodowany w postaci dużych, przezroczystych monokryształów z zatężonych roztworów wodnych. Pomiary rozpuszczalności wykazują silną zależność od temperatury, co sprawia, że kontrolowane chłodzenie i odparowywanie są użytecznymi metodami otrzymywania kryształów wysokiej jakości.

Gęstość czterowodzianu wynosi około 1.77 g/cm w 25 °C. Związek zawiera cztery cząsteczki wody krystalizacyjnej i ulega odwodnieniu podczas ogrzewania. Badania termiczne wykazują wieloetapową utratę wody, po której w wyższych temperaturach następuje rozkład materiału bezwodnego.³Sól Rochelle’a wykazuje dwie charakterystyczne temperatury przemian fazowych, około 255 K (−18 °C) i 297 K (24 °C). Pomiędzy tymi temperaturami kryształ jest ferroelektryczny i posiada spontaniczną polaryzację elektryczną. Poniżej i powyżej tego zakresu temperatur występują fazy paraelektryczne.

Badania strukturalne pokazują, że fazy paraelektryczne są rombowe, natomiast pośrednia faza ferroelektryczna ma niższą symetrię monoklinową. Badania dyfrakcji rentgenowskiej wykazały, że przemianom ferroelektrycznym towarzyszą zmiany strukturalne związane z siecią wiązań wodorowych i ułożeniem cząsteczek.

Sól Seignette’a jest silnie piezoelektryczna, co oznacza, że odkształcenie mechaniczne może generować ładunek elektryczny i odwrotnie – przyłożone pole elektryczne może wywołać odkształcenie mechaniczne. Wykazuje także wyraźne anomalie dielektryczne w pobliżu temperatur przemian fazowych. Właściwości te uczyniły ją ważnym materiałem modelowym do badań relaksacji dielektrycznej, sprzężenia elektromechanicznego, polaryzacji i dynamiki ścian domenowych.

Zastosowania

Czterowodzian winianu sodowo-potasowego jest stosowany w badaniach właściwości piezoelektrycznych i ferroelektrycznych. Monokryształy oraz materiały kompozytowe zawierające sól Seignette’a są badane pod kątem czujników ciśnienia, czujników drgań, przetworników akustycznych, aktuatorów, rezonatorów, urządzeń do pozyskiwania energii i innych systemów elektromechanicznych.

Sól Rochelle’a można wprowadzać do polimerów, papieru i innych matryc kompozytowych w celu wytwarzania elastycznych materiałów piezoelektrycznych. Badania naukowe wykazały, że papierowe kompozyty z solą Seignette’a są zdolne do generowania sygnałów elektrycznych podczas odkształcania mechanicznego i mogą pełnić funkcję elementów czujnikowych oraz wykonawczych.

W elektrochemii i inżynierii powierzchni winian sodowo-potasowy jest stosowany jako czynnik kompleksujący jony metali. Elektrolity zawierające winian badano pod kątem elektroosadzania powłok metalicznych i stopowych, w tym układów Ni-Mo, gdzie tworzenie kompleksów wpływa na dostępność jonów metali, kinetykę osadzania, skład i morfologię powłok.

Winian potasowo-sodowy jest także stosowany jako ligand kompleksujący w bezprądowym osadzaniu miedzi. Badania roztworów do miedziowania wykazały, że kompleksy winianowe mogą regulować Cu

2+ ^{chemię oraz wpływać na redukcję i osadzanie przewodzących powłok miedzianych.}W chemii analitycznej i koordynacyjnej dianion winianowy działa jako ligand chelatujący zdolny do wiązania wielu jonów metali. Dlatego winian sodowo-potasowy jest stosowany w laboratoryjnych układach odczynnikowych, w których wymagane jest stabilizowanie rozpuszczonych jonów metali i zapobieganie niepożądanemu wytrącaniu wodorotlenków metali.

Sól Seignette’a jest ponadto używana jako kryształ modelowy w fizyce ciała stałego i nauce o materiałach do badań histerezy ferroelektrycznej, relaksacji dielektrycznej, przemian fazowych, wzrostu kryształów, wiązań wodorowych, rezonansu piezoelektrycznego i zależnych od temperatury przemian strukturalnych.

Dane dotyczące bezpieczeństwa

Źródła literaturowe

1. Görbitz, C. H.; Sagstuen, E. Potassium sodium (2R,3R)-tartrate tetrahydrate: the paraelectric phase of Rochelle salt at 105 K. Acta Crystallographica Section E, 2008, 64, m507-m508. DOI: 10.1107/S1600536808005266.
2. Beevers, C. A.; Hughes, W. Crystal Structure of Rochelle Salt. Nature, 1940, 146, 96. DOI: 10.1038/146096a0.
3. Valasek, J. Piezo-Electric and Allied Phenomena in Rochelle Salt. Physical Review, 1921, 17, 475-481. DOI: 10.1103/PhysRev.17.475.
4. Valasek, J. Properties of Rochelle Salt Related to the Piezo-electric Effect. Physical Review, 1922, 20, 639-664. DOI: 10.1103/PhysRev.20.639.
5. Sawyer, C. B.; Tower, C. H. Rochelle Salt as a Dielectric. Physical Review, 1930, 35, 269-273. DOI: 10.1103/PhysRev.35.269.
6. Sandy, F.; Jones, R. V. Dielectric Relaxation of Rochelle Salt. Physical Review, 1968, 168, 481-493. DOI: 10.1103/PhysRev.168.481.
7. Moina, A. P.; Levitskii, R. R.; Zachek, I. R. Piezoelectric resonance and sound attenuation in the Rochelle salt NaKC₄H₄O₆·4H₂O. Physical Review B, 2005, 71, 134108. DOI: 10.1103/PhysRevB.71.134108.
8. Shyju, T. S.; Anandhi, S.; Gopalakrishnan, R. Comparative studies on conventional solution and Sankaranarayanan–Ramasamy methods grown potassium sodium tartrate tetrahydrate single crystals. CrystEngComm, 2012, 14, 1387-1396. DOI: 10.1039/C1CE05849E.
9. Lemaire, E.; Moser, R.; Borsa, C. J.; Briand, D. Green paper-based piezoelectronics for sensors and actuators. Sensors and Actuators A: Physical, 2016, 244, 285-291. DOI: 10.1016/j.sna.2016.04.024.
10. Filgueira de Almeida, A.; et al. Influence of bath composition on the electrodeposition of amorphous Ni-Mo alloys using potassium-sodium tartrate as complexing agent. Canadian Journal of Chemical Engineering, 2021, 99, S284-S294. DOI: 10.1002/cjce.24043.
11. PubChem, National Center for Biotechnology Information. Potassium sodium tartrate tetrahydrate, CID 165453. Molecular formula, molecular mass, CAS number, chemical structure and SMILES.

(Klasyfikacja CLP):Klasyfikacja zagrożeń (CLP)

• Eye Irrit. 2:

  • (H319): Causes serious eye irritation.STOT SE 3
  • (H335): May cause respiratory irritation.Zwroty wskazujące rodzaj zagrożenia (H)

• H319:

  • : Działa drażniąco na oczy.H335
  • : Może powodować podrażnienie dróg oddechowych.Zwroty wskazujące środki ostrożności (P)

• P264:

  • : Dokładnie umyć ręce po użyciu.P280
  • : Stosować rękawice ochronne/odzież ochronną/ochronę oczu/ochronę twarzy.P305+P351+P338
  • : IF IN EYES: Rinse cautiously with water for several minutes. Remove contact lenses if present and easy to do. Continue rinsing.P304+P340
  • : W PRZYPADKU DOSTANIA SIĘ DO DRÓG ODDECHOWYCH: Wyprowadzić lub wynieść poszkodowanego na świeże powietrze i zapewnić mu warunki do swobodnego oddychania.P312
  • : W przypadku złego samopoczucia skontaktować się z OŚRODKIEM ZATRUĆ/lekarzem.Piktogramy

⚠️ :

• Wykrzyknik (Oznaczający działanie drażniące na oczy i drogi oddechowe)Uwagi

Chociaż winian sodowo-potasowy jest ogólnie uważany za bezpieczny przy prawidłowym stosowaniu, może powodować podrażnienie oczu i dróg oddechowych, zwłaszcza w postaci pyłu lub przy pracy z dużymi ilościami. Podczas obchodzenia się z substancją zaleca się stosowanie odpowiednich środków ochrony, takich jak rękawice, okulary ochronne oraz zapewnienie odpowiedniej wentylacji. Zawsze postępuj zgodnie z instrukcjami bezpieczeństwa zawartymi w karcie charakterystyki (SDS).:

Although sodium potassium tartrate is generally considered safe when used correctly, it may cause irritation to the eyes and respiratory system, particularly in the form of dust or when handling large quantities. Appropriate protective measures, such as wearing gloves, safety goggles, and ensuring adequate ventilation, are recommended during handling. Always follow the safety instructions provided in the Safety Data Sheet (SDS).