СУЛЬФАТ КАЛІЮ (K2SO4): СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ, ВИКОРИСТАННЯ, СИНТЕЗ - ХІМІЯ - 2025

Сульфат калію являє собою неорганічну сіль , білий або безбарвний з хімічною формулою K ₂ SO ₄ . Це було відоме вже в XIV столітті, його називали у XVII столітті як сольовий дублікат, оскільки це поєднання кислотної солі та лужної солі.

Сульфат калію міститься в мінеральній формі в арканіті, але його представлення частіше зустрічається у так званих солях Стасфурта. Це сукристалізації калію, магнію, кальцію та натрію сульфати, які можна побачити в таких мінералах, як леоніт та полігаліт.

Структурна формула сульфату калію. Джерело: Кемікунген

Сульфат калію є малотоксичною сіллю і викликає роздратування лише при контакті з очима, дихальними шляхами або травним трактом. Немає доказів канцерогенної чи мутагенної дії.

Сульфат калію використовується як добриво, особливо на посівах, чутливих до хлоридів; такий випадок тютюну та картоплі. З'єднання забезпечує калій, одне з трьох основних поживних речовин у рослинах, і сірку, яка присутня в їх білках.

Будова

Кристалічні фази

Заплутана кристалічна структура сульфату калію. Джерело: Ra'ike (Вікіпедія)

На першому зображенні була показана структурна формула сульфату калію. Для кожного SO ₄ ^2- аніона , з чотиригранної геометрії, є два катіони К ⁺ , які можуть бути представлені фіолетовими сферами (верхнє зображення).

Таким чином, ми маємо орторомбічну кристалічну структуру K ₂ SO ₄ , аніони SO ₄ ² представлені жовтою та червоною сферами; тоді як катіони К ⁺ , вже згадані, - фіолетові сфери (трохи міцні).

Таке представлення може спричинити плутанину, якщо ви думаєте, що смуги насправді відповідають координаційним посиланням. Швидше вони вказують, який іон взаємодіє безпосередньо чи тісно з іншим навколо нього. Ось чому кожен кисень "пов'язаний" з п'ятьма K ⁺ (O ₃ SO ^2- - K ⁺ ), а вони в свою чергу з десятьма оксигенами з інших навколишніх сульфатних аніонів.

Потім існує декілька "рідкісних" координаційних сфер для калію в K ₂ SO ₄ :

Координаційна сфера для іонів калію в його сульфатній солі. Джерело: Smokefoot

Ця кристалічна структура відповідає поліморфу β-K ₂ SO ₄ . При нагріванні до 583 ºC відбувається перехід до фази α-K ₂ SO ₄ , яка є шестикутною.

Клубок іонів

Безумовно, структура K ₂ SO ₄ є незвично складною для неорганічної солі. Її іони розташовуються, утворюючи своєрідний безглуздий клубок і, на перший погляд, не вистачаючи періодичності.

Ті, хто присвячений кристалографії, можуть підійти до цього клубка більш підходящим та описовим способом, спостерігаючи за ним з трьох просторових осей.

Зауважте, що його заплутана структура може пояснити, чому K ₂ SO ₄ не утворює гідратів: молекули H ₂ O не мають можливості проникнути в кристалічну решітку для гідратації катіонів калію.

Крім того, при такій кількості взаємодій, що увійшли в іонний клубок, слід очікувати, що ця кристалічна решітка матиме трохи стійкості проти тепла; і насправді це так, оскільки температура плавлення K ₂ SO ₄ становить 1,069 ºC, що свідчить про те, що його іони сильно згуртовані.

Фізичні та хімічні властивості

Вигляд сульфату калію

Імена

-Сульфат калію

-Сульфат калію

-Арканіт

-Карний калій

Молярна маса

174,259 г / моль

Зовнішність

Кристалічний білий, без запаху гіркий смак, гранули або порошок.

Щільність

2,66 г / см ³

Точка плавлення

1,069 ºC

Точка кипіння

1689 ºC

Розчинність у воді

111 г / л при 20 ° С

120 г / л при 25 ° С

240 г / л при 100 ° С

Розчинність у воді зменшується через наявність хлориду калію, KCl або сульфату амонію, (NH ₄ ) ₂ SO ₄ внаслідок дії загального іона.

Розчинність в органічних розчинниках

Слабо розчинний у гліцерині, але нерозчинний в ацетоні та сульфіду вуглецю.

Індекс заломлення (nD)

1495

Реактивність

Сульфат калію може реагувати з сірчаною кислотою, підкислюючи і утворюючи бісульфат калію (KHSO ₄ ). Він може бути знижений при високій температурі до сульфіду калію (K ₂ S).

Синтез

Перший метод

Сульфат калію синтезується шляхом взаємодії хлориду калію з сірчаною кислотою. Синтез сульфату калію відбувається в два етапи. Перший крок передбачає утворення бісульфату калію.

Це екзотермічна реакція, оскільки вона вивільняє тепло і тому не потребує зовнішнього теплопостачання. Реакцію проводять при кімнатній температурі.

KCl + H ₂ SO ₄ => HCl + KHSO ₄

Другий крок реакції - ендотермічний, тобто для її виникнення потрібен запас тепла.

KCl + KHSO ₄ => HCl + K ₂ SO ₄

Другий метод

Сульфат калію може бути синтезований реакцією нейтралізації сірчаної кислоти з основою, гідроксидом калію:

H ₂ SO ₄ + 2 KOH => K ₂ SO ₄ + 2 H ₂ O

Третій метод

Сульфат калію утворюється в результаті реакції діоксиду сірки, кисню, хлориду калію та води.

Четвертий метод

Сульфат калію отримують шляхом вилучення сульфату калію, присутнього в розсолі, з басейну Луп Нур, Китай. Сульфат калію відокремлюють від нерозчинних компонентів розсолу шляхом додавання підкисляючої сполуки триполіфосфат натрію / сечовини фосфат.

Ця сполука збільшує різницю між розчинністю сульфату калію та розчинністю інших менш розчинних сполук, досягаючи, на думку творців методу, 100% чистого сульфату калію. У строгому сенсі це не метод синтезу, але це новий метод вилучення.

Програми

Добриво

Сульфат калію використовується в посівах тютюну. Джерело: Pxhere.

Використання сульфату калію в якості добрива є його основним застосуванням. Для цього використовується 90% його загального виробництва. Її вживання краще, ніж хлориду калію в тих культурах, які чутливі до присутності хлориду в ґрунті; наприклад, тютюну.

Калій сульфат має вміст калію 40-44%, тоді як його концентрація сірки становить 17-18% сполуки. Калій необхідний для виконання багатьох важливих функцій для рослин, оскільки він активізує ферментативні реакції, синтез білка, утворення крохмалю тощо.

Крім того, калій бере участь у регулюванні потоку води в листках. Сірка необхідна для синтезу білка, оскільки вона присутня в амінокислотах, які її мають; такий випадок метіоніну, цистеїну та цистину, він також бере участь у ферментативних реакціях.

Навіть сульфат калію застосовують шляхом обприскування на листках частинок сульфату калію розміром менше 0,015 мм.

Промислове використання і як сировина

Сирий сульфат калію використовується при виробництві скла та при виробництві квасцов та карбонату калію. Його використовують як реагент при виробництві косметики. Застосовується при виготовленні пива як водокоригуючий засіб.

Ліки

Застосовується для корекції сильного зниження концентрації калію в плазмі (гіпокаліємія), викликаного надмірним вживанням діуретиків, що посилюють виділення калію з сечею.

Калій є основним внутрішньоклітинним іоном збудливих клітин, включаючи клітини серця. Тому сильне зниження калію в плазмі загрожує серцевій роботі, і його необхідно негайно виправити.

Сульфат калію має катартичну дію, тобто сприяє вигнанню калу з товстої кишки. З цієї причини для очищення товстої кишки перед проведенням колоноскопії використовують суміш калію, магнію та сульфатів натрію, що дозволяє краще візуалізувати товсту кишку лікарем.

Ветеринарія

Сульфат калію використовувався для зменшення потреби в метіоніні в кормі птиці. Наявність 0,1% сульфату калію в кормі курей несучок пов’язане з 5% збільшенням виробництва яєць.

Ароматизатор їжі

Це ароматизатор, який надає стравам гіркий і солоний смак, бажаний в деяких з них. Крім того, зазначається, що сульфат калію наділений чотирма основними ароматами: солодкістю, гіркотою, кислотністю та солоністю.

Солоність, кислотність та гіркота зростають із концентрацією сульфату калію, а солодкість зменшується.

Інші види використання

Сульфат калію використовується як піротехнічний засіб у поєднанні з нітратом калію для створення пурпурового полум'я. Застосовується як редуктор спалаху в зарядах артилерійських штовхачів.

Крім того, його використовують як підвищує в'язкість в косметичних засобах, таких як креми для обличчя.

Ризики

Сульфат калію - малотоксична сполука з дуже низькою летальністю. LD50 для пероральної дози мишам становить 6 600 мг / кг ваги тварини, що вказує на необхідність високої дози для смерті миші. Це ж значення LD50 зустрічається у щурів.

В очах при контакті сульфат калію може викликати механічне подразнення. На шкірі сульфат калію завдає невеликої шкоди промисловому поводженню.

При ковтанні сульфат калію може викликати подразнення шлунково-кишкового тракту з нудотою, блювотою та діареєю. І нарешті, вдихання пилу сульфату калію викликає роздратування дихальних шляхів.

Список літератури

1. Шивер і Аткінс. (2008). Неорганічна хімія. (Четверте видання). Mc Graw Hill.
2. Вікіпедія. (2019). Сульфат калію. Відновлено з: en.wikipedia.org
3. Національний центр інформації про біотехнології. (2019). Сульфат калію. PubChem База даних. CID = 24507. Відновлено з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Брайан Клегг. (5 липня 2018 р.). Сульфат калію. Королівське хімічне товариство. Відновлено з: chemistryworld.com
5. Марі Т. Авербух-Поухот, А. Дуріф. (дев'ятнадцять дев'яносто шість). Теми з хімії фосфатів. Всесвітній науковий. Відновлено з: books.google.co.ve
6. Хімічна книга. (2017). Сульфат калію. Відновлено з: chemicalbook.com
7. Shoujiang L. та ін. (2019). Очищення та швидке розчинення сульфату калію у водних розчинах. DOI: 10.1039 / C8RA08284G
8. DrugBank. (2019). Сульфат калію. Відновлено з: drugbank.ca
9. Мозаїчна компанія. (2019). Сульфат калію. Харчування на посівах. Відновлено: cropnutrition.com
10. Наркотики. (2018). Сульфат натрію, сульфат калію та сульфат магнію (перорально). Відновлено з: drugs.com