СУЛЬФАТ КАЛИЯ (K2SO4): СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ, СИНТЕЗ - ХИМИЯ - 2025

Сульфат калия представляет собой неорганическую соль , белый или бесцветный с химической формулой K ₂ SO ₄ . Он был известен уже в четырнадцатом веке, а в семнадцатом веке его называли солью duplicatum, поскольку она представляет собой комбинацию кислой и щелочной соли.

Сульфат калия находится в минеральной форме в арканите, но его форма чаще встречается в так называемых солях Штассфурта. Это совместная кристаллизация сульфатов калия, магния, кальция и натрия, наблюдаемая в таких минералах, как леонит и полигалит.

Структурная формула сульфата калия. Источник: Кемикунген

Сульфат калия является малотоксичной солью и вызывает раздражение только при попадании в глаза, дыхательные пути или пищеварительный тракт. Нет данных о канцерогенном или мутагенном действии.

Сульфат калия используется в качестве удобрения, особенно в культурах, чувствительных к хлоридам; так обстоит дело с табаком и картофелем. Соединение содержит калий, одно из трех основных питательных веществ растений, и серу, которая присутствует в их белках.

Структура

Кристаллические фазы

Запутанная кристаллическая структура сульфата калия. Источник: Раике (Википедия)

На первом изображении показана структурная формула сульфата калия. Для каждого аниона SO ₄ ^2- тетраэдрической геометрии есть два катиона K ⁺ , которые могут быть представлены пурпурными сферами (верхнее изображение).

Таким образом, выше мы имеем ромбическую кристаллическую структуру K ₂ SO ₄ с анионами SO ₄ ^2, представленными желтыми и красными сферами; в то время как катионы K ⁺ , как уже упоминалось, представляют собой пурпурные сферы (немного крепкие).

Это представление может вызвать путаницу, если вы думаете, что полосы на самом деле соответствуют ссылкам координации. Скорее, они указывают, какой ион взаимодействует напрямую или тесно с другим вокруг него. Вот почему каждый кислород «связан» с пятью K ⁺ (O ₃ SO ^2- - K ⁺ ), а они, в свою очередь, с десятью атомами кислорода из других окружающих сульфат-анионов.

Тогда есть несколько «редкая» координационная сфера для калия в K ₂ SO ₄ :

Координационная сфера для ионов калия в его сульфатной соли. Источник: Smokefoot

Эта кристаллическая структура соответствует полиморфу β-K ₂ SO ₄ . При нагревании до 583 ºC происходит переход в фазу α-K ₂ SO ₄ , которая является гексагональной.

Клубок ионов

Конечно, структура K ₂ SO ₄ необычно сложна для неорганической соли. Его ионы располагаются в виде бессмысленного клубка и, на первый взгляд, лишены периодичности.

Те, кто занимается кристаллографией, могут подойти к этому клубку более подходящим и описательным образом, наблюдая его с трех пространственных осей.

Обратите внимание, что его запутанная структура может объяснить, почему K ₂ SO ₄ не образует гидратов: молекулы H ₂ O не могут проникнуть через кристаллическую решетку, чтобы гидратировать катионы калия.

Кроме того, с таким количеством взаимодействий, заключенных в ионный клубок, следует ожидать, что эта кристаллическая решетка будет иметь довольно небольшую устойчивость к нагреванию; и на самом деле это так, поскольку температура плавления K ₂ SO ₄ составляет 1069 ºC, что показывает, что его ионы сильно связаны.

Физические и химические свойства

Внешний вид сульфата калия

имена

-Сульфат калия

-Сульфат поташа

-Арканит

-Сера калий

Молярная масса

174,259 г / моль

Внешность

Белый, без запаха, горький на вкус кристаллический, гранулированный или твердый порошок.

плотность

2,66 г / см ³

Температура плавления

1,069 ºC

Точка кипения

1,689 ºC

Растворимость воды

111 г / л при 20 ºC

120 г / л при 25 ºC

240 г / л при 100 ºC

Растворимость в воде снижается из-за присутствия хлорида калия, KCl или сульфата аммония (NH ₄ ) ₂ SO ₄ из-за действия обычного иона.

Растворимость в органических растворителях

Слабо растворим в глицерине, но не растворим в ацетоне и сероуглероде.

Показатель преломления (нД)

1,495

Реактивность

Сульфат калия может реагировать с серной кислотой, подкисляясь с образованием бисульфата калия (KHSO ₄ ). Его можно восстановить при высоких температурах до сульфида калия (K ₂ S).

Синтез

Первый способ

Сульфат калия синтезируется путем реакции хлорида калия с серной кислотой. Синтез сульфата калия происходит в два этапа. На первом этапе образуется бисульфат калия.

Это экзотермическая реакция, поскольку она выделяет тепло и поэтому не требует внешнего источника тепла. Реакцию проводят при комнатной температуре.

KCl + H ₂ SO ₄ => HCl + KHSO ₄

Вторая стадия реакции эндотермическая, то есть для ее протекания требуется подвод тепла.

KCl + KHSO ₄ => HCl + K ₂ SO ₄

Второй способ

Сульфат калия можно синтезировать реакцией нейтрализации серной кислоты основанием, гидроксидом калия:

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

Третий способ

Сульфат калия образуется в результате реакции диоксида серы, кислорода, хлорида калия и воды.

Четвертый способ

Сульфат калия получают путем извлечения сульфата калия, присутствующего в рассоле, из бассейна Луп-Нур, Китай. Сульфат калия отделяют от нерастворимых компонентов рассола путем добавления подкисляющего соединения триполифосфат натрия / фосфат мочевины.

Это соединение увеличивает разницу между растворимостью сульфата калия и растворимостью других менее растворимых соединений, достигая, по словам создателей метода, 100% чистого сульфата калия. Строго говоря, это не метод синтеза, но новый метод экстракции.

Приложения

Удобрения

Сульфат калия используется в табачных культурах. Источник: Pxhere.

Использование сульфата калия в качестве удобрения - его основное применение. Для этого используется 90% от общего объема производства. Его использование предпочтительнее хлорида калия в тех культурах, которые чувствительны к присутствию хлоридов в почве; например, табак.

Сульфат калия содержит 40-44% калия, а его концентрация серы составляет 17-18% от соединения. Калий необходим для выполнения многих важных функций растений, так как он активирует ферментативные реакции, синтез белка, образование крахмала и т. Д.

Кроме того, калий участвует в регулировании потока воды в листьях. Сера необходима для синтеза белка, так как она присутствует в аминокислотах, которые ею обладают; так обстоит дело с метионином, цистеином и цистином, и он также участвует в ферментативных реакциях.

Даже сульфат калия используется путем опрыскивания листьев частицами сульфата калия размером менее 0,015 мм.

Промышленное использование и в качестве сырья

Неочищенный сульфат калия используется при производстве стекла и квасцов и карбоната калия. Используется как реагент при производстве косметики. Он используется при производстве пива в качестве корректора воды.

Лекарство

Он используется для коррекции резкого снижения концентрации калия в плазме (гипокалиемии), вызванного чрезмерным употреблением диуретиков, которые увеличивают выведение калия с мочой.

Калий - главный внутриклеточный ион возбудимых клеток, в том числе клеток сердца. Таким образом, резкое снижение уровня калия в плазме нарушает сердечную функцию и требует немедленной коррекции.

Сульфат калия обладает слабительным действием, то есть способствует изгнанию каловых масс из толстой кишки. По этой причине смесь сульфатов калия, магния и натрия используется для очистки толстой кишки от стула перед выполнением колоноскопии, что позволяет врачу лучше визуализировать толстую кишку.

ветеринарный

Сульфат калия используется для снижения потребности в метионине в кормах для домашней птицы. Наличие 0,1% сульфата калия в кормах кур-несушек связано с увеличением яйценоскости на 5%.

Пищевой ароматизатор

Это ароматизатор, придающий продуктам горький и соленый вкус, который в некоторых из них желателен. Кроме того, отмечается, что сульфат калия наделен четырьмя основными ароматами: сладостью, горечью, кислотностью и соленостью.

Соленость, кислотность и горечь увеличиваются с увеличением концентрации сульфата калия, а сладость уменьшается.

Другое использование

Сульфат калия используется в качестве пиротехнического средства в сочетании с нитратом калия для создания пурпурного пламени. Используется как пламегаситель в зарядах артиллерийских двигателей.

Кроме того, он используется как средство, повышающее вязкость, в косметических продуктах, таких как кремы для лица.

риски

Сульфат калия - малотоксичное соединение с очень низкой летальностью. LD50 для пероральной дозы у мышей составляет 6600 мг / кг веса животного, что указывает на то, что требуется высокая доза, чтобы вызвать смерть мыши. Такое же значение LD50 наблюдается у крыс.

При попадании в глаза сульфат калия может вызвать механическое раздражение. На коже сульфат калия вызывает незначительный ущерб при промышленном обращении.

При проглатывании сульфат калия может вызвать раздражение желудочно-кишечного тракта с тошнотой, рвотой и диареей. И, наконец, вдыхание пыли сульфата калия вызывает раздражение дыхательных путей.

Ссылки

1. Шивер и Аткинс. (2008). Неорганическая химия . (Четвертое издание). Мак Гроу Хилл.
2. Wikipedia. (2019). Сульфат калия. Получено с: en.wikipedia.org
3. Национальный центр биотехнологической информации. (2019). Сульфат калия. База данных PubChem. CID = 24507. Получено с: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Брайан Клегг. (5 июля 2018 г.). Сульфат калия. Королевское химическое общество. Получено с: chemistryworld.com
5. Мари Т. Авербух-Пушо, А. Дуриф. (тысяча девятьсот девяносто шесть). Разделы химии фосфатов. World Scientific. Получено с: books.google.co.ve
6. Химическая книга. (2017). Сульфат калия. Получено с: chemicalbook.com
7. Shoujiang L. et al. (2019). Очистка и быстрое растворение сульфата калия в водных растворах. DOI: 10.1039 / C8RA08284G
8. DrugBank. (2019). Сульфат калия. Получено с: drugbank.ca
9. Компания "Мозаика". (2019). Сульфат калия. Питание сельскохозяйственных культур. Получено с: cropnutrition.com
10. Наркотики. (2018). Сульфат натрия, сульфат калия и сульфат магния (перорально). Получено с: drug.com