پتاسیم کاتیون اصلی (یون مثبت) درون سلولها است، در حالی که سدیم کاتیون اصلی خارج از سلول است. تفاوت غلظت این ذرات باردار باعث تفاوت پتانسیل الکتریکی بین داخل و خارج سلول ها می شود که به عنوان پتانسیل غشاء شناخته می شود در طی این فرایند موازنه آنیون و کاتیون صورت می‌گیرد. این روند جذب املاح دیگر توسط ریشه گیاه و دیگر سلولها را امکان‌پذیر می‌کند.علاوه بر این فعال کردن بیش از۵۰ آنزیم، ساخت پروتئین ها، دخالت در فتوسنتز، تنظیم فشار اسمزی، بزرگ شدن سلول‌ها، تحریک تقسیم سلولی و رشد، تنظیم حرکات روزنه ها، کمک به انتقال شیره پرورده، تنظیم ، افزایش کارائی مصرف آب، افزایش مقاومت به خشکی، سرمازدگی و شوری، افزایش مقاومت به خوابیدگی غلات، کمک به تثبیت ازت در گیاهان تیره بقولات با وجود پتاسیم در گیاه امکان‌پذیر می‌شود.

وضعیت پتاسیم در خاک و گیاه

کمبود پتاسیم بیشتر در خاکهای اسیدی و خاکهای شنی دیده می شود، اما کمبود آن در سایر خاکهای تحت شرایط آبیاری و برداشت مقدار زیادی محصول (بخصوص یونجه) نیز مشاهده میگردد. در بیشتر محصولات زراعی مقدار پتاسیم برداشتی توسط دانه میوه به مراتب کمتر از مقدار برداشتی توسط دیگر اندامهای گیاهی است. در غلات بیش از 70 درصد پتاسیم برداشتی در کاه و کلش باقی می‌ماند. بنابراین، نحوه مدیریت بقایای گیاهی در مقدار توصیه کود پتاسیمی بسیارموثر است.

پتاسیم عنصری پویا بوده که در صورت کمبود به بافتهای جوان زاینده گیاه منتقل می‌شود. علائم اختصاصی کمبود پتاسیم همیشه در مسن‌ترین برگهای گندم و ابتدا در برگهای پایینی ظاهر می‌شود. در صورت کمبود بیشتر، در برگهای جوان و بالایی پدیدار می‌گردد و رشد کل گیاه قبل از مشاهده علائم کمبود با ظهور برگهای ضعیف و دراز و باریک تحت تأثیر قرار می‌گیرد. تحت شرایط کمبود شدید نکروزه شدن برگهای مسن به صورت لکه‌هایی در امتداد طولی برگ شروع شده و سریعاً به انتهای حاشیه برگها سرایت می‌کند. در گیاهان مبتلا به کمبود پتاسیم برگها به رنگ زرد با حاشیه سوخته درآمده و ساقه‌ها عموماً ضعیف و در برابر عوامل طبیعی بیماری‌زا حساس‌تر می‌باشند.

کمبود پتاسیم در گیاهان توسط کود‌های پتاسیم‌دار از جمله  سولفات پتاسیم (سولوپتاس)، پتاس، سیلیکات پتاسیم، فسفیت پتاسیم و کود نیترات پتاسیم تامین می‌شود. که بهترین و پر کاربرد ترین نوع آن کود سولفات پتاسیم است که حاوی پتاسیم و سولفات است و به عنوان یک منبع عمده پتاسیم برای گیاهان عمل می‌کند. سولفات آن نیز به عنوان یک منبع سولفور، برای تولید پروتئین و همچنین بهبود کیفیت محصولات گیاهی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سولفات پتاسیم چیست؟

سولفات پتاسیم بافرمول شیمیایی(K₂SO₄)  یک نمک معدنی کریستالی سفید رنگ با قابلیت انحلال در آب است، که به عنوان نمک دی پتاسیم سولفوریک یا سولفات دی پتاسیم شناخته می شود. سولفات پتاسیم به طور طبیعی در گدازه های آتشفشانی و دریاچه های نمکی وجود دارد و به صورت پودر یا بلورهای کریستالی بی رنگ تا سفید ظاهر می شود. بی بو است و طعم تلخ ، سخت و شور دارد.

موارد استفاده سولفات پتاسیم

سولفات پتاسیم کاربرد‌های زیادی در صنعت و کشاورزی دارد که تعدادی از آنها شامل موارد زیر میباشد:

• سولفات پتاسیم می تواند به عنوان ماده اولیه برای تولید کود ترکیبی چند عنصری ، یا به عنوان کود پتاسیمی عاری از کلرید برای کود دهی در مزارع استفاده شود.
• سولفات پتاسیم به عنوان مکمل تغذیه حیوانات استفاده می شود.
• در تولید روان کننده ها و رنگ ها برای ساخت مواد واسطه استفاده می شود.
• در تولید سرامیک و شیشه استفاده می شود.
• از آن در تولید تخته گچ استفاده می شود.
• برای سنتز سولفات آلومینیوم پتاسیم استفاده می شود.
• برای تولید سیمان گچی استفاده می شود.
• از این ماده در مواد منفجره به عنوان مهار کننده فلاش استفاده می شود.
• سولفات پتاسیم یک معرف در لوازم آرایشی است.
• به عنوان ملین های عمده در صنعت پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد.
• سولفات پتاسیم برای محیط  کشت میکروبی استفاده می‌شود.

روش‌هاي توليد سولفات پتاسيم

تولید سولفات پتاسیم (K₂SO₄) به روش‌های متعددی انجام می‌شود که هر یک بسته به نیاز صنعت، در دسترس بودن مواد اولیه و هزینه تولید متفاوت هستند. در ادامه، روش‌های اصلی تولید سولفات پتاسیم آورده شده است.

1- روش واکنش کلرید پتاسیم و اسید سولفوریک

این روش از متداول‌ترین و اقتصادی‌ترین روش‌ها برای تولید سولفات پتاسیم در صنعت است. در این فرآیند، کلرید پتاسیم (KCl) با اسید سولفوریک (H₂SO₄) واکنش داده و سولفات پتاسیم و هیدروکلریک اسید تولید می‌کند. واکنش به صورت زیر است:

2KCl + H₂SO₄ → 2HCl + K₂SO₄

در این روش، ابتدا اسید سولفوریک و کلرید پتاسیم در یک راکتور مخصوص وارد می‌شوند. در اینجا، واکنش در دمای بالا (حدود 600 درجه سانتی‌گراد) انجام می‌شود و سولفات پتاسیم و هیدروکلریک اسید تولید می‌گردد.

این روش به دلیل تولید هیدروکلریک اسید به‌عنوان یک محصول جانبی، امکان سودآوری بیشتر و استفاده از محصول جانبی را فراهم می‌آورد. البته باید اشاره کرد که در این فرآیند نیاز به تجهیزات مقاوم در برابر خوردگی است و تولید گاز هیدروکلریک اسید نیاز به مدیریت مناسب برای جلوگیری از آلودگی محیط زیست دارد.

2- روش فرآیند مانهایم (Mannheim Process) 

روش مانهایم یکی از روش‌های دیگر تولید سولفات پتاسیم است و شباهت زیادی به روش اسید سولفوریک دارد. در این روش نیز کلرید پتاسیم و اسید سولفوریک واکنش می‌دهند؛ اما با کنترل دقیق‌تر دما و شرایط واکنش.

در این فرایند، ابتدا کلرید پتاسیم به همراه اسید سولفوریک در یک کوره قرار می‌گیرد و فرآیند گرمایش تا دمای بالا انجام می‌شود. در این فرآیند، سولفات پتاسیم به‌صورت جامد تولید می‌شود.

به دلیل کنترل دقیق فرآیند، کیفیت سولفات پتاسیم تولیدی در این روش بالاتر از روش‌های دیگر است. از معایب این روش می‌توان به طولانی بودن زمان تولید و همچنین نیاز به تجهیزات پیچیده‌تر اشاره کرد.

3- روش واکنش پتاس و گچ

در این روش، از واکنش پتاس (کربنات پتاسیم یا پتاسیم کربنات) با گچ (کلسیم سولفات) استفاده می‌شود. این روش به دلیل استفاده از مواد معدنی ارزان‌تر و در دسترس، اقتصادی‌تر است و در صنایع محلی مورد توجه قرار دارد.

در این روش، ابتدا پتاسیم کربنات و گچ در آب حل می‌شوند و سپس محلول‌ها با هم ترکیب می‌شوند. سولفات پتاسیم به‌صورت جامد ته‌نشین می‌شود و کربنات کلسیم به‌عنوان محصول جانبی تولید می‌شود. این روش به دلیل استفاده از مواد اولیه ارزان و فراوان، از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه است.

4-  استخراج از منابع طبیعی (کانی‌های معدنی)

در برخی کشورها، سولفات پتاسیم به‌طور طبیعی در منابع معدنی و ذخایر کانی یافت می‌شود. این کانی‌ها شامل مواد معدنی مانند لانگبینیت (Langbeinite)  و گلوبرایت (Globerite)  هستند.

با استخراج و فرآوری این کانی‌ها، می‌توان سولفات پتاسیم را به‌صورت مستقیم به دست آورد. این روش شامل استخراج از معدن، آسیاب کردن، شست‌وشو و خالص‌سازی است تا سولفات پتاسیم به‌صورت پودری و قابل‌استفاده تولید شود.

ارتوکلاز یکی دیگر از کانی های حاوی پتاسیم است که در ایران به فراوانی یافت می گردد. در ارتوکلاز بین پتاسیم و سیلسیم پیوند قوی وجود دارد که با کمک حرارت دهی این پیوند شکسته و پتاسیم رها می شود سپس با افزودن اسید سولفوریک به سولفات پتاسیم تبدیل و به عنوان کود کشاورزی بکار می‌رود می‌گردد.

5- روش واکنش کلرید پتاسیم و سولفات منیزیم

این روش یکی دیگر از روش‌های رایج تولید سولفات پتاسیم است. در این فرآیند، کلرید پتاسیم با سولفات منیزیم واکنش داده و سولفات پتاسیم و کلرید منیزیم تولید می‌شود.

در این روش با کنترل دمای مناسب و واکنش‌های استاندارد می‌تواند سولفات پتاسیم با خلوص بالا تولید کرد. با این حال، این فرایند ممکن است نیاز به تجهیزات مناسب برای جداسازی محصول نهایی داشته باشد.

نکته: در حین استفاده از محصولات سولفات پتاسیم باید در نظر داشته باشیم که سولفات پتاسیم را با ترکیبات حاوی کلسیم مخلوط نکنید زیرا رسوب سولفات کلسیم تشکیل شده و کاملا خاصیت هر دو ماده از بین می رود.