Pagkuha ng Potash mula sa Abo ng Kahoy — Ang Elementong Alkali na Nakatago sa Bawat Apoy

Ang potassium (K, elemento 19) ay nasa Group 1 (mga alkali metal), Period 4 ng periodic table. May atomic weight ito na 39.098 at electron configuration na [Ar] 4s¹. Gaya ng lahat ng alkali metal, may isa itong valence electron na madali nitong ibinibigay, kaya napakareaktibo nito. Ang purong metal ay puting kulay-pilak, sapat na lambot para hiwain ng kutsilyong pang-mantikilya (Mohs hardness 0.4), at may densidad na 0.862 g/cm³ — ang ikalawang pinakamagaang metal kasunod ng lithium. Natutunaw ito sa 63.5 °C (146 °F) lamang.

Marahas na tumutugon ang potassium sa tubig: 2K + 2H₂O → 2KOH + H₂↑. Kusang nagliliyab ang hydrogen at nasusunog nang may katangi-tanging lila na apoy. Dahil sa reaksiyong ito, kailangang itago ang metal na potassium sa ilalim ng mineral oil o inert gas — hindi ito maaaring umiral bilang metal sa kalikasan. Sa crust ng Daigdig, lumilitaw lamang ang potassium bilang K⁺ ion sa mga mineral gaya ng feldspar (KAlSi₃O₈), muscovite mica (KAl₂(AlSi₃O₁₀)(OH)₂), at sylvite (KCl). Sinisipsip ng mga halaman ang K⁺ mula sa lupa sa pamamagitan ng ugat; kapag nasunog ang kahoy, naiiwan ang potassium sa abo bilang potassium carbonate (K₂CO₃).

Pumili ng matitigas na kahoy (hardwood): oak, beech, elm, maple, o ash. Ang matitigas na kahoy ang tradisyonal na kahoy para sa potash sa Europa at sa kolonyal na Amerika; ang malalambot na kahoy gaya ng pine, spruce, at fir ay nag-iiwan ng mas kaunting abo. Malaki ang pagkakaiba ng dami ng alkali sa isang abo ayon sa uri ng puno, sa bahagi ng balat at maliliit na sanga, at sa lupang tinubuan ng puno, kaya mag-ingat sa anumang iisang numero at suriin ang sarili mong abo gamit ang mga pagsubok sa hakbang 11 at 12.

Dapat tuyong-tuyo ang kahoy (pinatuyo sa hangin nang hindi bababa sa 6 na buwan). Sinasayang ng sariwang kahoy ang enerhiya sa pagpapasingaw ng halumigmig at hindi ganap na nasusunog, kaya nag-iiwan ito ng abuhing abo na may halong uling sa halip na ng mapusyaw na abong kailangan para sa mahusay na pag-leach.

Magsiga sa isang may-silong na hukay-apuyan — tatangayin ng ulan ang natutunaw na potassium bago mo pa ito makolekta. Sunugin ang matigas na kahoy sa isang mainit at maaliwalas na apoy. Magdagdag ng kahoy nang paunti-unti, hayaang maupos ang bawat karga bago magdagdag pa. Ang mainit na apoy na may maayos na daloy ng hangin ay nagbibigay ng puti o mapusyaw na abuhing abo; ang umuusok-usok na apoy ay nagbibigay ng maitim na abong puno ng hindi nasunog na carbon, na hindi gaanong kapaki-pakinabang.

Magpatuloy hanggang makaipon ka ng malaking dami ng abo — hindi bababa sa 20-30 litro para sa makabuluhang ani. Hayaang tuluyang masunog ang apoy hanggang maging abo; alisin ang malalaking piraso ng uling na hindi lubos na nasunog. Maliit na bahagi lang ng bigat ng kahoy ang naiiwan bilang abo, kaya napakaraming panggatong ang kailangan para sa ganitong dami — higit pa sa iisang siga sa gabi; maraming maker ang nag-iipon ng abo mula sa kalan o hukay-apuyan sa loob ng buong panahon.

Hayaang lumamig ang abo nang hindi bababa sa 24 na oras, at haluin ito para suriin kung may baga bago ilipat: maaaring magtago ng buhay na baga ang abo nang ilang araw. Ang mainit na abo ay maaaring magdulot ng malubhang paso, tumunaw ng plastik, at magsimula ng sunog. Kapag malamig na sa hawak, sandukin ang abo papunta sa isang tuyong metal na timba gamit ang metal na pala o panalok. Panatilihing tuyo ang abo — kapag nabasa ng ulan ang tumpok bago makolekta, tatagos sa lupa ang malaking bahagi ng natutunaw na K₂CO₃ at masasayang.

Ipadaan ang malamig nang abo sa isang magaspang na salaan (5-10 mm na butas) para ihiwalay ang pinong abo sa mga piraso ng uling, pako, bato, at hindi nasunog na piraso ng kahoy. Ang pinong puti o mapusyaw na abuhing pulbos na lumulusot ang iyong materyal na mayaman sa potash. Maaaring itabi para sa ibang gamit ang mga piraso ng uling na naiwan sa salaan (panggatong, pagsasala ng tubig, pampataba ng lupa), pero napakakaunti ng potassium na makukuha mula sa mga ito.

Gumamit ng bariles na kahoy o malaking timba na may butas malapit sa ilalim. Maglagay ng makapal na patong (5-8 cm) ng dayami o tuyong damo sa ilalim ng bariles — nagsisilbi itong pansala para hindi mabarahan ng pinong abo ang butas na labasan at hindi ito makasama sa lihiya. Dapat malinis at tuyo ang dayami. Ipatong ang bariles sa isang nakataas na patungan (bato, ladrilyo, o patungang kahoy) para magkasya ang timbang pansalo sa ilalim ng butas.

Tradisyonal ang bariles na kahoy; inaatake ng lihiya ang aluminum, zinc, at tin, samantalang nakatatagal dito ang bakal at stainless steel. Kung gagamit ng plastik na timba, tiyaking HDPE ito (recycling code 2), na matibay laban sa mga alkaline na solusyon.

Punuin ang bariles ng sinalang puting abo, siksikin ito nang patong-patong. Dahan-dahang diinan ang bawat patong — kung masyadong maluwag, dadaloy ang tubig sa mga daluyan nang hindi natutunaw ang maraming K₂CO₃; kung masyadong siksik, hindi na tatagos ang tubig. Punuin ang bariles hanggang 10 cm mula sa labi, mag-iwan ng puwang para sa tubig na ibubuhos mo sa itaas. Ang bariles na may 25-30 litrong tuyong abo ay magandang dami para magtrabaho.

Dahan-dahang ibuhos ang malambot na tubig (soft water) sa ibabaw ng siniksik na abo. Mainam ang tubig-ulan: halos wala itong natunaw na calcium o magnesium, na tutugon sana sa carbonate at maninigas bilang kaliskis. Tumatagos pababa ang tubig sa abo, tinutunaw ang natutunaw na potassium carbonate (K₂CO₃) at mas maliliit na dami ng potassium sulfate (K₂SO₄) at potassium chloride (KCl). Tinatawag itong lixiviation.

Magbuhos nang paunti-unti at hayaang sumipsip. Kung masyadong mabilis ang pagbuhos, dadaloy ang tubig sa mga daluyan nang hindi sapat na nadadampian ang abo. Ang likidong tumutulo sa ilalim ay lihiya (solusyon ng potash), kulay-kape dahil sa natunaw na mga organic compound.

Ang kulay-kapeng likidong umaagos mula sa bariles ang iyong hilaw na lihiya — isang alkaline na solusyon ng potassium carbonate sa tubig. Saluhin ito sa malinis na timba (kahoy, HDPE na plastik, o bakal — huwag kailanman aluminum, zinc, o tin, na inaatake ng lihiya). Pinakamalakas ang unang mga agos; pahina nang pahina ang lihiya sa mga susunod na pagbuhos habang nauubos ang natutunaw na potassium sa abo.

KALIGTASAN: Magsuot ng proteksiyon sa mata at guwantes kapag humahawak ng lihiya. Malakas na alkaline ang lihiya ng potash (karaniwang pH 11-13) at nagdudulot ng kemikal na paso sa balat at mata. Kapag tumalsik sa balat o sa mata, banlawan agad ng maraming malinis na umaagos na tubig nang hindi bababa sa 15 minuto, at magpatingin sa doktor kung sa mata. Huwag maglagay ng suka o ibang asido sa mata; maghanda ng isang timbang malinis na tubig na abot-kamay.

Ibuhos muli ang nasalong lihiya sa parehong bariles ng abo sa ikalawa at ikatlong beses. Mas maraming K₂CO₃ ang natutunaw sa bawat pagdaan, kaya tumataas ang konsentrasyon. Bilang alternatibo, ibuhos ang lihiya mula sa unang bariles sa ikalawang bariles ng sariwang abo. Madalas gumamit ang mga gumagawa ng potash noon ng magkakasunod na hanay ng bariles, pinadadaan ang lihiya sa pasariwa nang pasariwang abo para palakasin ito bago pakuluan — nakatitipid ito ng panggatong dahil nagsisimula ang pagpapakulo sa lihiyang malakas na.

Isawsaw ang dulo ng isang balahibo sa lihiya. Tradisyonal na pagsubok ito ng mga gumagawa ng sabon: ang lihiyang sapat ang lakas para gumawa ng sabon ay kitang-kitang kumakain sa mga hibla ng balahibo, dahil nasisira ang keratin sa malakas na alkali. Magaspang at kuwalitatibo ang pagsubok na ito — sinasabi nito kung malakas ang lihiya, hindi kung gaano kalakas. Kung walang pagbabago sa balahibo, masyadong mahina ang lihiya at kailangan pa nitong dumaan sa sariwang abo o pasingawin nang kaunti bago ang pagpapakulo.

Dahan-dahang ilagay ang isang sariwa at malinis na itlog sa lihiya. Isa pa itong tradisyonal na pagsubok: kapag sapat na ang kapal ng lihiya, lulutang ang itlog na may bahagi ng balat na kasinlaki ng barya na nakalitaw sa ibabaw. Kung lumubog ang itlog, kailangan pang palakasin ang lihiya — ipadaan pa sa mas maraming abo o simulan ang paunang pagpapasingaw para mabawasan ang dami. Nagbabago ang densidad ng itlog habang tumatanda ito, kaya gumamit ng sariwa at ituring na gabay lamang ang resulta.

Ilipat ang malakas na lihiya sa isang malaking kaldero o kawang cast iron. Nakatatagal ang bakal sa lihiya ng potash, samantalang mabilis na natutunaw dito ang aluminum at nabubulok ang zinc at tin, kaya gumamit ng bakal. Ang malalaking kawang bakal para sa potash ang karaniwang sisidlan ng kalakalan ng potash noong ika-18 at ika-19 na siglo. Sa palayok nagmula ang salita: ang "pot-ash" ay ang latak na parang abo na naiiwan sa palayok pagkatapos ng pagpapasingaw na ito.

Ipatong ang kawang bakal sa matatag na apoy at pakuluan nang malakas ang lihiya. Panatilihing pantay ang init — kapag sobrang lakas, mapanganib na tumatalsik ang lihiya; kapag sobrang hina, masyadong matagal ang pagsingaw. Habang sumisingaw ang tubig, dumidilim at lumalapot ang lihiya. Magdagdag ng lihiya mula sa reserba habang bumababa ang dami, panatilihing halos kalahati ang laman ng kawa. Para sa malaking batch, ilang oras na tuloy-tuloy na pagpapakulo ang kailangan.

KALIGTASAN: Tumatalsik ang kumukulong lihiya, at kaustiko ang mga talsik at ulap nito. Magtrabaho sa labas o sa lugar na napakaaliwalas. Magsuot ng proteksiyon sa mata at makapal na guwantes. Huwag kailanman iwanang walang bantay ang kumukulong kawa ng lihiya.

Habang sumisingaw ang tubig, lumalapot ang likido at nagiging maitim na kulay-kapeng pasta na parang arnibal. Hinaan ang apoy para hindi masunog. Haluin paminsan-minsan gamit ang mahabang bakal na baras o sagwang kahoy (unti-unting masusunog ang sagwan pero magagamit nang sandali). Kapag sapat na ang lapot ng pasta na ang kutsarang ipinadaan dito ay nag-iiwan ng bakas na dahan-dahang napupuno, halos tapos na ang pagpapasingaw. Sa yugtong ito, ang pasta ay hilaw na "black salts" — halo ng K₂CO₃ na may organikong latak, potassium sulfate, at iba pang mineral ng abo.

Ilipat ang makapal na pasta sa isang mababaw na sisidlang bakal o ikalat ito sa patag na ibabaw na bakal. Painitin sa malakas na apoy hanggang umabot sa malamlam na pulang liwanag (mga 600-700 °C). Nasusunog ang mga organic compound na nagbibigay ng maitim na kulay sa hilaw na asin bilang carbon dioxide at singaw ng tubig, at naiiwan ang abuhing-puting hilaw na potash. Noong una, ang black salts na tinunaw sa kawa ay ipinagbibili bilang potash, samantalang ang black salts na inihurno sa pugon para masunog ang organikong bagay ay lumalabas na mas maputi at ipinagbibili bilang pearl ash. Haluin paminsan-minsan para pantay ang pag-init. Manatili sa ibaba ng matingkad na pulang init: natutunaw ang potassium carbonate sa mga 890 °C, at magsasanib ang mga asin sa isang matigas na tipak na mahirap hawakan.

Alisin ang sisidlan sa apoy at hayaang lumamig nang lubusan ang potash — ilang oras sa tahimik na hangin. Ang resulta ay hilaw na potash: abuhing-puting pulbos ng potassium carbonate (K₂CO₃) na may mga dumi gaya ng potassium sulfate (K₂SO₄), potassium chloride (KCl), silica, at bakas na mineral. Magagamit ang hilaw na potash na ito bilang pataba, bilang flux sa paggawa ng salamin, at sa paggawa ng sabon nang hindi na dinadalisay pa. Itago sa tuyo at saradong lalagyan — hygroscopic ang K₂CO₃ at sinisipsip nito ang halumigmig sa hangin hanggang maging basa at malagkit na masa.

Para sa mas maputi at mas dalisay na potassium carbonate, tunawin ang hilaw na potash sa mainit na tubig, saka salain sa pinong tela para alisin ang mga duming hindi natutunaw (silica, calcium carbonate, iron oxide). Dala pa rin ng sinalang likido ang ibang natutunaw na asin, pangunahin ang potassium sulfate at potassium chloride, kaya mas dalisay ito pero hindi purong K₂CO₃. Pasingawin nang dahan-dahan ang solusyon sa kawang bakal hanggang matuyo. Ang puting pulbos ay malapit sa pearl ash ng kalakalan noong ika-18 siglo: dinalisay na potassium carbonate na ginamit sa pinong salamin, bilang pampaalsa sa pagluluto ng tinapay at keyk (bago ang baking soda), at sa kimika. Mas mahal ang pearl ash kaysa sa hilaw na potash.

Nakaugnay ang potash sa halos lahat ng sangay ng sinaunang teknolohiya. Sabon: ang lihiya ng potash na pinakuluan kasama ng taba ay nagiging malambot na sabon; madalas magdagdag ang mga gumagawa ng sabon ng slaked lime sa lihiya para gawing mas kaustikong potassium hydroxide ang bahagi ng carbonate. Ang matigas na sabon naman ay ginagawa gamit ang soda mula sa abo ng halaman. Salamin: kumikilos ang potash bilang flux, kaya natutunaw ang salamin nang mas mababa nang malaki kaysa sa melting point ng purong silica (mga 1700 °C). Ang "forest glass" (Waldglas) ng Hilagang Europa ay gumamit ng potash mula sa abo ng kahoy; ang salamin ng Mediteraneo ay gumamit ng soda (Na₂CO₃), mula sa natron noong sinaunang panahon at kalaunan mula sa abo ng mga halamang-dalampasigan na nakatatagal sa asin. Pulbura: ang saltpeter (KNO₃) ay nagmula sa mga niter bed, kung saan ang nabubulok na organikong bagay at mga bakterya sa lupa ay gumawa ng mga nitrate, karamihan ay calcium nitrate. Ang likidong may nitrate na ni-leach mula sa mga bed ay pinadaraan sa abo ng kahoy o hinahaluan ng potash, na nagpapalit sa calcium nitrate tungo sa potassium nitrate at nagpapalatak sa calcium bilang carbonate. Agrikultura: ang potassium ay isa sa tatlong macronutrient sa sistemang pataba na N-P-K. Bawat apoy sa bukid ng magsasaka ay nagbabalik ng potassium sa lupa matagal pa bago may nakaunawa kung bakit.

Mula sa pangalang Arabeng al-qalī hanggang sa tuwa ni Humphry Davy noong 1807, dumadaan ang kuwento ng potassium sa kasaysayan ng kimika — isang kapaki-pakinabang na sangkap na kilala nang libu-libong taon, na naihiwalay bilang metal mahigit dalawang siglo pa lamang ang nakararaan.