КАЛИЕВ СУЛФАТ (K2SO4): СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПРИЛОЖЕНИЯ, СИНТЕЗ - ХИМИЯ - 2026

На калиев сулфат е неорганична сол бял или безцветен с химична формула К ₂ SO ₄. Той беше известен още през четиринадесети век, наричан през XVII век като сол дубликат, тъй като представлява комбинация от кисела сол и алкална сол.

Калиевият сулфат се намира в минерална форма в арканит, но неговото представяне е по-често срещано в така наречените Стасфуртски соли. Това са съвместни кристализации на калиеви, магнезиеви, калциеви и натриеви сулфати, които се наблюдават в минерали като леонит и полихалит.

Структурна формула на калиев сулфат. Източник: Кемикунген

Калиевият сулфат е слабо токсична сол и предизвиква дразнене само при контакт с очите, дихателните пътища или храносмилателния тракт. Няма данни за канцерогенно или мутагенно действие.

Калиевият сулфат се използва като тор, особено при култури, които са податливи на хлориди; такъв е случаят с тютюна и картофите. Съединението осигурява калий, едно от трите основни хранителни вещества в растенията, и сяра, която присъства в техните протеини.

структура

Кристални фази

Заплетена кристална структура на калиев сулфат. Източник: Ra'ike (Wikipedia)

На първото изображение е показана структурната формула на калиев сулфат. За всеки SO ₄ ^2- анион, на тетраедър геометрия, има два К ⁺ катиони, които могат да бъдат представени от пурпурни сфери (горната снимка).

Така по-горе имаме орторомбичната кристална структура на K ₂ SO ₄, анионите SO ₄ ² представени от жълта и червена сфера; докато K ⁺ катионите, вече споменати, са лилавите сфери (малко здрави).

Това представяне може да предизвика объркване, ако смятате, че лентите всъщност съответстват на координационните връзки. По-скоро те посочват кой йон взаимодейства пряко или тясно с друг около него. Ето защо всеки кислород е "свързан" с пет К ⁺ (O ₃ SO ^2- - K ⁺), а те от своя страна с десет кислорода от други околни сулфатни аниони.

След това има някаква "рядка" координационна сфера за калий в K ₂ SO ₄:

Координационна сфера за калиеви йони в неговата сулфатна сол. Източник: Smokefoot

Тази кристална структура съответства на полиморф β-K ₂ SO ₄. При нагряване до 583 ºC възниква преход към фазата на α-K ₂ SO ₄, която е шестоъгълна.

Заплетете йони

Разбира структурата на К ₂ SO ₄ е необичайно сложно за неорганична сол. Нейните йони са разположени, образувайки един вид безсмислена плетеница и на пръв поглед липсваща периодичност.

Тези, които са посветени на кристалографията, могат да подходят към тази плетеница по по-подходящ и описателен начин, наблюдавайки я от трите пространствени оси.

Забележете, че си заплетени структура може да обясни защо K ₂ SO ₄ не образува хидрати: H ₂ O молекули имат никакъв начин да проникне в кристалната решетка на хидрат калиеви катиони.

Също така, при толкова много взаимодействия, обхванати в йонната плетеница, трябва да се очаква, че тази кристална решетка ще има доста малко топлинна стабилност; и всъщност това е така, тъй като точката на топене на K ₂ SO ₄ е 1,069 ºC, което показва, че нейните йони са силно кохезивни.

Физични и химични свойства

Външен вид на калиев сулфат

Имена

-Калиев сулфат

-Сълфат на поташ

-Arcanite

-Серен калий

Моларна маса

174.259 g / mol

Външен вид

Кристално, гранулирано или прахообразно вещество, бяло, без мирис, горчив вкус.

плътност

2,66 гр / см ³

Точка на топене

1,069 ºC

Точка на кипене

1,689 ºC

Разтворимост във вода

111 g / L при 20 ° C

120 g / L при 25 ° C

240 g / L при 100 ° C

Разтворимостта във вода намалява поради наличието на калиев хлорид, KCl или амониев сулфат, (NH ₄) ₂ SO ₄, поради ефекта на обикновения йон.

Разтворимост в органични разтворители

Слабо разтворим в глицерол, но неразтворим в ацетон и въглероден сулфид.

Индекс на пречупване (nD)

1495

реактивност

Калиевият сулфат може да реагира със сярна киселина, подкислявайки до образуване на калиев бисулфат (KHSO ₄). Той може да бъде редуциран при високи температури до калиев сулфид (K ₂ S).

синтез

Първи метод

Калиевият сулфат се синтезира чрез взаимодействие на калиев хлорид със сярна киселина. Синтезът на калиев сулфат протича на два етапа. Първата стъпка включва образуването на калиев бисулфат.

Това е екзотермична реакция, тъй като отделя топлина и следователно не изисква външно подаване на топлина. Реакцията се провежда при стайна температура.

KCl + H ₂ SO ₄ => HCl + кисел калиев ₄

Втората стъпка на реакцията е ендотермична, тоест тя изисква подаването на топлина, за да се случи.

KCl + KHSO ₄ => HCl + K ₂ SO ₄

Втори метод

Калиевият сулфат може да се синтезира чрез реакцията на неутрализация на сярна киселина с основа, калиев хидроксид:

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

Трети метод

Калиевият сулфат се получава при реакцията на серен диоксид, кислород, калиев хлорид и вода.

Четвърти метод

Калиевият сулфат се получава чрез извличане на калиевия сулфат, присъстващ в саламура от басейн Loop Nur, Китай. Калиевият сулфат се отделя от неразтворимите компоненти на солевия разтвор чрез добавяне на подкисляващото съединение натриев триполифосфат / карбамид фосфат.

Това съединение увеличава разликата между разтворимостта на калиев сулфат и разтворимостта на други по-малко разтворими съединения, постигайки, според създателите на метода, 100% чист калиев сулфат. В строг смисъл това не е метод на синтез, но е нов метод за извличане.

Приложения

тор

Калиевият сулфат се използва в тютюневите култури. Източник: Pxhere.

Използването на калиев сулфат като тор е основното му приложение. 90% от общата му продукция се използва за тази цел. Употребата му е предпочитана от тази на калиев хлорид при тези култури, които са чувствителни към присъствието на хлорид в почвата; например този на тютюна.

Калиевият сулфат има съдържание на калий 40-44%, докато концентрацията му на сяра представлява 17-18% от съединението. Калият е необходим за изпълнение на много основни функции за растенията, тъй като активира ензимните реакции, синтеза на протеини, образуването на нишесте и др.

В допълнение, калият участва в регулирането на потока вода в листата. Сярата е необходима за синтеза на протеини, тъй като присъства в аминокиселините, които я притежават; такъв е случаят с метионин, цистеин и цистин и той също участва в ензимните реакции.

Дори калиев сулфат се използва чрез пръскане върху листата в частици от калиев сулфат, по-малки от 0,015 mm.

Промишлено използване и като суровина

Суровият калиев сулфат се използва в производството на стъкло и в производството на стипца и калиев карбонат. Използва се като реагент при производството на козметика. Използва се при производството на бира като водно коригиращо средство.

Лекарство

Използва се за коригиране на силно намаляване на плазмената концентрация на калий (хипокалиемия), причинено от прекомерна употреба на диуретици, които увеличават отделянето на калий в урината.

Калият е основният вътреклетъчен йон на възбудимите клетки, включително сърдечните клетки. Следователно, силно намаляване на калий в плазмата компрометира сърдечната функция и трябва незабавно да се коригира.

Калиевият сулфат има катарзисно действие, тоест благоприятства изхвърлянето на изпражненията от дебелото черво. Поради тази причина се използва смес от калий, магнезий и натриеви сулфати за изчистване на дебелото черво от изпражненията преди извършване на колоноскопия, което позволява по-добра визуализация на дебелото черво от лекаря.

ветеринарен

Калиевият сулфат се използва за намаляване на потребността от метионин в храната на домашните птици. Наличието на 0,1% калиев сулфат в храната на кокошки носачки е свързано с 5% увеличение на производството на яйца.

Ароматизиращи храни

Това е ароматизиращо вещество, което придава на храните горчив и солен вкус, който е желателен в някои от тях. Освен това се отбелязва, че калиевият сулфат е надарен с четирите основни аромата: сладост, горчивина, киселинност и соленост.

Солеността, киселинността и горчивината се увеличават с концентрацията на калиев сулфат, докато сладостта намалява.

Други приложения

Калиевият сулфат се използва като пиротехника, в комбинация с калиев нитрат, за да генерира лилав пламък. Използва се като светкавичен редуктор в зарядите на артилерийските тласкачи.

В допълнение, той се използва като средство за повишаване на вискозитета в козметични продукти като кремове за лице.

Рискове

Калиевият сулфат е ниско токсично съединение с много ниска леталност. LD50 за оралната доза при мишки е 6 600 mg / kg животинско тегло, което показва, че е необходима висока доза, за да причини смъртта на мишката. Същата стойност на LD50 има при плъхове.

При контакт с очите, калиев сулфат може да причини механично дразнене. Върху кожата калиев сулфат причинява малка вреда при индустриална работа.

При поглъщане, калиев сулфат може да причини стомашно-чревно дразнене с гадене, повръщане и диария. И последно, вдишването на прах от калиев сулфат предизвиква дразнене на дихателните пътища.

Препратки

1. Шивър и Аткинс. (2008 г.). Неорганична химия. (Четвърто издание). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Калиев сулфат. Възстановено от: en.wikipedia.org
3. Национален център за информация за биотехнологиите. (2019). Калиев сулфат. PubChem база данни. CID = 24507. Възстановени от: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Брайън Клег. (5 юли 2018 г.). Калиев сулфат. Кралско химическо дружество. Възстановено от: chemistryworld.com
5. Мари Т. Авербух-Поухот, А. Дуриф. (деветнадесет деветдесет и шест). Теми по фосфатна химия. Световна научна. Възстановени от: books.google.co.ve
6. Химическа книга. (2017). Калиев сулфат. Възстановено от: chemicalbook.com
7. Shoujiang L. et al. (2019). Пречистване и бързо разтваряне на калиев сулфат във водни разтвори. DOI: 10.1039 / C8RA08284G
8. DrugBank. (2019). Калиев сулфат. Възстановени от: drugbank.ca
9. Мозаечната компания. (2019). Калиев сулфат. Хранене на културите. Възстановени от: cropnutrition.com
10. Drugs. (2018). Натриев сулфат, калиев сулфат и магнезиев сулфат (перорално). Възстановени от: дрога.com