KALIJEV SULFAT (K2SO4): STRUKTURA, LASTNOSTI, UPORABE, SINTEZA - KEMIJA - 2026

Kalijev sulfat je anorganska sol bela ali brezbarvna s kemijsko formulo K ₂ SO ₄ . Znano je bilo že v štirinajstem stoletju, saj so ga v sedemnajstem stoletju imenovali kot duplikat soli, saj gre za kombinacijo kisle soli in alkalne soli.

Kalijev sulfat najdemo v mineralni obliki v arcanitu, vendar je njegova predstavitev pogostejša v tako imenovanih Stassfurt soli. To so sokristalizacije kalijevega, magnezijevega, kalcijevega in natrijevega sulfata, ki jih je mogoče opaziti v mineralih, kot sta leonit in polihalit.

Strukturna formula kalijevega sulfata. Vir: Kemikungen

Kalijev sulfat je malo strupena sol in draži samo pri stiku z očmi, dihali ali prebavnim traktom. Ni dokazov o rakotvornem ali mutagenem delovanju.

Kalijev sulfat se uporablja kot gnojilo, zlasti v pridelkih, ki so dovzetni za kloride; tak primer je tobak in krompir. Spojina zagotavlja kalij, eno od treh glavnih hranil v rastlinah, in žveplo, ki je prisotno v njihovih beljakovinah.

Struktura

Kristalne faze

Zapletena kristalna struktura kalijevega sulfata. Vir: Ra'ike (Wikipedia)

Na prvi sliki je bila prikazana strukturna formula kalijevega sulfata. Za vsak anion SO ₄ ^2- iz tetraedrske geometrije obstajata dva K ⁺ kationa , ki sta lahko predstavljena s škrlatnimi kroglami (zgornja slika).

Tako zgoraj imamo ortorombični kristalni strukturi K ₂ SO ₄ , s tako ₄ ² anionov z rumenimi in rdeče sfere zastopane; medtem ko so kationi K ⁺ , ki smo jih že omenili, vijolične krogle (nekoliko robustne).

Ta predstavitev lahko povzroči zmedo, če menite, da palice dejansko ustrezajo koordinacijskim povezavam. Namesto tega navajajo, kateri ion neposredno ali tesno sodeluje z drugim okoli njega. Zato je vsak kisik "povezan" s petimi K ⁺ (O ₃ SO ^2- - K ⁺ ), ti pa z desetimi oksigeni iz drugih okoliških sulfatnih anionov.

Nato je v K ₂ SO ₄ nekoliko "redka" koordinacijska sfera za kalij :

Koordinacijska sfera za kalijeve ione v njegovi sulfatni soli. Vir: Smokefoot

Ta kristalna struktura ustreza polimorfu β-K ₂ SO ₄ . Pri segrevanju na 583 ° C pride do prehoda v fazo α-K ₂ SO ₄ , ki je šestkotna.

Zapletanje ionov

Zagotovo je struktura K ₂ SO ₄ za anorgansko sol nenavadno zapletena. Njeni ioni so postavljeni tako, da tvorijo nekakšen nesmiselni zaplet in na prvi pogled manjka periodičnosti.

Tisti, ki so posvečeni kristalografiji, lahko k temu krogu pristopijo na bolj primeren in opisen način, tako da ga opazujejo s treh prostorskih osi.

Upoštevajte, da se lahko njegova Tangled struktura pojasniti, zakaj K ₂ SO ₄ ne tvori hidrate: H ₂ O molekule nikakor ne prodrejo v kristalni mreži do hidratnih kalija kationi.

Tudi s toliko interakcijami, ki jih zajema ionska zanka, je pričakovati, da bo imela ta kristalna rešetka kar nekaj stabilnosti pred vročino; in v resnici je tako, saj je tališče K ₂ SO ₄ 1,069 ºC, kar kaže, da so njeni ioni močno kohezivni.

Fizikalne in kemijske lastnosti

Kalijev sulfat videz

Imena

-Kalijev sulfat

-Sulfat iz pepelike

-Arkanit

-Žveplovi kalij

Molarna masa

174.259 g / mol

Fizični videz

Kristalna, zrnasta zrna, brez vonja, trdega okusa, zrnca ali praška.

Gostota

2,66 g / cm ³

Tališče

1.069 ºC

Vrelišče

1,689 ºC

Topnost v vodi

111 g / L pri 20 ° C

120 g / L pri 25 ° C

240 g / L pri 100 ° C

Topnost v vodi se zmanjša zaradi prisotnosti kalijevega klorida, KCl ali amonijevega sulfata (NH ₄ ) ₂ SO ₄ zaradi učinka običajnega iona.

Topnost v organskih topilih

Rahlo topen v glicerolu, vendar netopen v acetonu in ogljikovem sulfidu.

Indeks loma (nD)

1.495

Reaktivnost

Kalijev sulfat lahko reagira z žveplovo kislino in jo zakisa, da tvori kalijev bisulfat (KHSO ₄ ). Pri visokih temperaturah se lahko zmanjša do kalijevega sulfida (K ₂ S).

Sinteza

Prva metoda

Kalijev sulfat se sintetizira z reakcijo kalijevega klorida z žveplovo kislino. Sinteza kalijevega sulfata poteka v dveh korakih. Prvi korak vključuje nastanek kalijevega bisulfata.

To je eksotermna reakcija, saj sprošča toploto in zato ne potrebuje zunanjega dovoda toplote. Reakcija poteka pri sobni temperaturi.

KCI + H ₂ SO ₄ => HCI + KHSO ₄

Drugi korak reakcije je endotermičen, to pomeni, da potrebuje dovod toplote, da pride.

KCl + KHSO ₄ => HCl + K ₂ SO ₄

Druga metoda

Kalijev sulfat lahko sintetiziramo z reakcijo nevtralizacije žveplove kisline z bazo, kalijevim hidroksidom:

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

Tretja metoda

Kalijev sulfat nastane z reakcijo žveplovega dioksida, kisika, kalijevega klorida in vode.

Četrta metoda

Kalijev sulfat nastane z ekstrahiranjem kalijevega sulfata v slanici iz bazena Loop Nur na Kitajskem. Kalijev sulfat ločimo od netopnih sestavin slanice z dodatkom kisle spojine natrijevega tripolifosfata / sečnine fosfata.

Ta spojina poveča razliko med topnostjo kalijevega sulfata in topnostjo drugih manj topnih spojin, pri čemer po mnenju ustvarjalcev metode dosežemo 100% čisti kalijev sulfat. V strogem smislu to ni metoda sinteze, ampak je nova metoda ekstrakcije.

Prijave

Gnojilo

Kalijev sulfat se uporablja v tobačnih kulturah. Vir: Pxhere.

Uporaba kalijevega sulfata kot gnojila je njegova glavna uporaba. V ta namen se porabi 90% celotne proizvodnje. Njegova uporaba je prednostna pred uporabo kalijevega klorida v tistih posevkih, ki so občutljivi na prisotnost klorida v tleh; na primer tobak.

Kalijev sulfat ima vsebnost kalija 40-44%, medtem ko njegova koncentracija žvepla predstavlja 17-18% spojine. Kalij je potreben za opravljanje številnih bistvenih funkcij za rastline, saj aktivira encimske reakcije, sintezo beljakovin, tvorbo škroba itd.

Poleg tega kalij sodeluje pri uravnavanju pretoka vode v listih. Žveplo je potrebno za sintezo beljakovin, saj je prisotno v aminokislinah, ki jih imajo; takšen je primer metionina, cisteina in cistina, poleg tega pa sodeluje pri encimskih reakcijah.

Celo kalijev sulfat uporabljamo z brizganjem po listih v delcih kalijevega sulfata, manjših od 0,015 mm.

Industrijska uporaba in kot surovina

Surov kalijev sulfat se uporablja pri proizvodnji stekla in pri proizvodnji aluma in kalijevega karbonata. Uporablja se kot reagent pri proizvodnji kozmetike. Uporablja se pri proizvodnji piva kot vodo korektivno sredstvo.

Zdravilo

Uporablja se za odpravo močnega zmanjšanja koncentracije kalija v plazmi (hipokalemije), ki ga povzroča prekomerna uporaba diuretikov, ki povečajo izločanje kalija v urinu.

Kalij je glavni znotrajcelični ion vzdražnih celic, vključno s srčnimi celicami. Zato močno znižanje kalija v plazmi ogroža delovanje srca in ga je treba nemudoma popraviti.

Kalijev sulfat ima katarzično delovanje, to je, da spodbuja izgon blata iz debelega črevesa. Zaradi tega se za čiščenje debelega črevesa blata pred izvedbo kolonoskopije uporablja mešanica kalijevega, magnezijevega in natrijevega sulfata, ki omogoča boljšo vizualizacijo debelega črevesa.

Veterinarstvo

Kalijev sulfat se uporablja za zmanjšanje potreb po metioninu v krmi perutnine. Prisotnost 0,1% kalijevega sulfata v krmi kokoši nesnic je povezana s 5-odstotnim povečanjem proizvodnje jajc.

Aroma za hrano

Je aromatično sredstvo, ki daje jedem grenak in slan okus, ki je zaželen v nekaterih od njih. Poleg tega je treba opozoriti, da je kalijev sulfat obdarjen s štirimi osnovnimi okusi: sladkobo, grenkobo, kislostjo in slanostjo.

Slanost, kislost in grenkoba se povečujejo s koncentracijo kalijevega sulfata, sladkost pa se zmanjšuje.

Druge uporabe

Kalijev sulfat se uporablja kot pirotehnika v kombinaciji s kalijevim nitratom za ustvarjanje vijoličnega plamena. Uporablja se kot bliskovni reduktor pri nabojih topniških potisnikov.

Poleg tega se uporablja kot sredstvo za povečanje viskoznosti v kozmetičnih izdelkih, kot so kreme za obraz.

Tveganja

Kalijev sulfat je nizko strupena spojina z zelo nizko smrtnostjo. LD50 za peroralni odmerek pri miših je 6.600 mg / kg teže živali, kar pomeni, da je potreben visok odmerek, da lahko povzroči smrt mišja. Enaka vrednost LD50 se pojavlja pri podganah.

V očeh ob stiku lahko kalijev sulfat povzroči mehansko draženje. Kalijev sulfat na koži povzroči malo škode pri industrijskem ravnanju.

Kalijev sulfat pri zaužitju lahko povzroči draženje prebavil s slabostjo, bruhanjem in drisko. In nazadnje, vdihavanje prahu s kalijevim sulfatom povzroči draženje dihalnih poti.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja). Mc Graw Hill.
2. Wikipedija. (2019). Kalijev sulfat. Pridobljeno: en.wikipedia.org
3. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. (2019). Kalijev sulfat. Baza podatkov PubChem. CID = 24507. Pridobljeno: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Brian Clegg. (5. julij 2018). Kalijev sulfat. Royal Society of Chemistry. Pridobljeno: chemistryworld.com
5. Marie T. Averbuch-Pouchot, A. Durif. (devetnajst devetinšestdeset). Teme iz fosfatne kemije. Svetovni znanstveni. Pridobljeno iz: books.google.co.ve
6. Kemijska knjiga. (2017). Kalijev sulfat. Pridobljeno: chemicalbook.com
7. Shoujiang L. et al. (2019). Čiščenje in hitro raztapljanje kalijevega sulfata v vodnih raztopinah. DOI: 10.1039 / C8RA08284G
8. DrugBank. (2019). Kalijev sulfat. Pridobljeno: drugbank.ca
9. Mozaična družba. (2019). Kalijev sulfat. Prehrana pridelkov. Pridobljeno: cropnutrition.com
10. Droge. (2018). Natrijev sulfat, kalijev sulfat in magnezijev sulfat (oralno). Pridobljeno: drog.com