KALIJEV SULFAT (K2SO4): STRUKTURA, SVOJSTVA, UPOTREBA, SINTEZA - KEMIJA - 2026

Kalij sulfat je anorganska sol ili bijelo bezbojno kemijske formule K ₂ SO ₄. Već je bilo poznato u četrnaestom stoljeću, a nazvali su ga u duplikatu soli u sedamnaestom stoljeću, jer je to kombinacija kisele soli i alkalne soli.

Kalijev sulfat nalazi se u mineralnom obliku u arcanitu, ali češće se pojavljuje u tzv. Stassfurtskim solima. To su ko-kristalizacije kalijevog, magnezijevog, kalcijevog i natrijevog sulfata, koje se mogu primijetiti u mineralima poput leonita i polihalita.

Strukturna formula kalijevog sulfata. Izvor: Kemikungen

Kalijev sulfat je malo toksična sol i izaziva iritaciju samo u dodiru s očima, dišnim putevima ili probavnim traktom. Nema dokaza o kancerogenom ili mutagenom djelovanju.

Kalijev sulfat koristi se kao gnojivo, posebno u usjevima koji su osjetljivi na kloride; takav je slučaj s duhanom i krumpirom. Spoj pruža kalij, jedno od tri glavna hranjiva u biljkama, i sumpor koji je prisutan u njihovim proteinima.

Struktura

Kristalne faze

Tanka kristalna struktura kalijevog sulfata. Izvor: Ra'ike (Wikipedia)

Na prvoj slici prikazana je strukturna formula kalijevog sulfata. Za svaki SO ₄ ^2- anion, tetraedarske geometrije, postoje dva K ⁺ kationa, koji mogu biti predstavljeni ljubičastim sferama (gornja slika).

Tako smo gore ortorombski kristalnu strukturu K ₂ SO ₄, u SO ₄ ² aniona prikazanih žute i crvene kuglica; dok su K ⁺ kationi, već spomenuti, ljubičaste sfere (pomalo robusne).

Ovo predstavljanje može izazvati zbrku ako mislite da trake zapravo odgovaraju koordinacijskim vezama. Umjesto toga, oni ukazuju koji ion izravno ili usko djeluje s drugim oko njega. Zbog toga je svaki kisik "povezan" s pet K ⁺ (O ₃ SO ^2- - K ⁺), a oni zauzvrat s deset kisika iz drugih okolnih sulfatnih aniona.

Zatim postoji pomalo "rijetka" koordinacijska sfera za kalij u K ₂ SO ₄:

Koordinacijska sfera za kalijeve ione u njegovoj sulfatnoj soli. Izvor: Smokefoot

Ova kristalna struktura odgovara polimorfu β-K ₂ SO ₄. Kada se zagrijava na 583 ºC, dolazi do prelaska u fazu α-K ₂ SO ₄, koja je šesterokutna.

Zaplet iona

Svakako struktura K ₂ pa ₄ neuobičajeno je kompliciran za anorganske soli. Njeni ioni su postavljeni tako da formiraju neku vrstu besmislenog zapleta i, na prvi pogled, nedostaje periodičnosti.

Oni koji su posvećeni kristalografiji mogu pristupiti ovom slogu na primjereniji i opisniji način, promatrajući ga s tri prostorne osi.

Napomena da njegova struktura zapletena može objasniti zašto K ₂ SO ₄ ne tvore hidrate: H ₂ O molekula nema načina da prodre u kristalnu rešetku u hidrata kalijeve kationima.

Također, uz toliko interakcija obuhvaćenih ionskim zapletom, za očekivati ​​je da će ova kristalna rešetka imati prilično veliku toplinsku stabilnost; i zapravo je to slučaj, budući da je tališta K ₂ SO ₄ je 1.069 ºC, što pokazuje da su njegovi ioni su jako kohezivan.

Fizička i kemijska svojstva

Izgled kalijevog sulfata

imena

-Kalijev sulfat

-Sulfat kalijevog metala

-Arcanite

-Sumporni kalij

Molekulska masa

174.259 g / mol

Fizički izgled

Kristalna, zrnasta, zrnasta granula ili prah bijele boje, bez mirisa, gorkog okusa.

Gustoća

2,66 g / cm ³

Talište

1,069 ºC

Vrelište

1,689 ºC

Topnost u vodi

111 g / L pri 20 ° C

120 g / L pri 25 ° C

240 g / L pri 100 ºC

Je topljivost u vodi opada zbog prisutnosti kalijevog klorida, KCl ili amonijev sulfat, (NH ₄) ₂ SO ₄, s obzirom na učinak zajedničke iona.

Topljivost u organskim otapalima

Slabo topiv u glicerolu, ali netopljiv u acetonu i ugljičnom sulfidu.

Indeks loma (nD)

1495

Reaktivnost

Kalijev sulfat može reagirati sa sumpornom kiselinom, zakiseliti se, tako da tvori kalijev bisulfat (KHSO ₄). Može se smanjiti na visokim temperaturama do kalijevog sulfida (K ₂ S).

Sinteza

Prva metoda

Kalijev sulfat sintetizira se reakcijom kalijevog klorida sa sumpornom kiselinom. Sinteza kalijevog sulfata odvija se u dva koraka. Prvi korak uključuje stvaranje kalijevog bisulfata.

Ovo je egzotermna reakcija jer oslobađa toplinu i stoga ne zahtijeva vanjsku opskrbu toplinom. Reakcija se izvodi na sobnoj temperaturi.

KCl + H ₂ SO ₄ => HCl + KHSO ₄

Drugi korak reakcije je endotermičan, odnosno zahtijeva dovod topline da bi se došlo.

KCl + KHSO ₄ => HCl + K ₂ SO ₄

Druga metoda

Kalijev sulfat može se sintetizirati reakcijom neutralizacije sumporne kiseline s bazom, kalijev hidroksid:

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

Treća metoda

Kalijev sulfat nastaje reakcijom sumpornog dioksida, kisika, kalijevog klorida i vode.

Četvrta metoda

Kalijev sulfat nastaje ekstrahiranjem kalijevog sulfata koji je prisutan u fiziološkoj otopini iz bazena Loop Nur u Kini. Kalijev sulfat se odvaja od netopljivih sastojaka slane otopine dodavanjem zakiseljavajućeg spoja natrijev tripolifosfat / urea fosfat.

Ovaj spoj povećava razliku između topljivosti kalijevog sulfata i topljivosti ostalih manje topljivih spojeva, postižući, prema tvorcima metode, 100% čisti kalijev sulfat. U strogom smislu to nije metoda sinteze, ali je nova metoda ekstrakcije.

Prijave

gnojivo

Kalijev sulfat koristi se u usjevima duhana. Izvor: Pxhere.

Primjena kalijevog sulfata kao gnojiva njegova je glavna primjena. U tu svrhu se koristi 90% njegove ukupne proizvodnje. Njegova je upotreba poželjnija od one koju ima kalijev klorid u onim kulturama koje su osjetljive na prisutnost klorida u tlu; na primjer onaj od duhana.

Kalijev sulfat ima udio kalija od 40-44%, dok njegova koncentracija sumpora predstavlja 17-18% spoja. Kalij je neophodan za obavljanje mnogih esencijalnih funkcija za biljke, jer aktivira enzimske reakcije, sintezu proteina, stvaranje škroba itd.

Osim toga, kalij je uključen u regulaciju protoka vode u lišću. Sumpor je potreban za sintezu proteina, budući da je prisutan u aminokiselinama koje ga posjeduju; takav je slučaj s metioninom, cisteinom i cistinom, a također je uključen u enzimske reakcije.

Čak se i kalijev sulfat koristi prskanjem po lišću u česticama kalijevog sulfata manjim od 0,015 mm.

Industrijska namjena i kao sirovina

Sirovi kalijev sulfat koristi se u proizvodnji stakla i u proizvodnji aluma i kalijevog karbonata. Koristi se kao reagens u proizvodnji kozmetike. Koristi se u proizvodnji piva kao korektivno sredstvo za vodu.

Lijek

Koristi se za ispravljanje snažnog smanjenja koncentracije kalija u plazmi (hipokalemije), uzrokovanog pretjeranom primjenom diuretika koji povećavaju izlučivanje kalija u urinu.

Kalij je glavni unutarćelijski ion ekscitabilnih stanica, uključujući stanice srca. Stoga, snažno smanjenje kalija u plazmi ugrožava rad srca i mora se odmah ispraviti.

Kalijev sulfat ima katarzično djelovanje, odnosno pogoduje izbacivanju izmeta iz debelog crijeva. Iz tog razloga, mješavina kalijevog, magnezijevog i natrijevog sulfata koristi se za čišćenje debelog crijeva od stolice prije obavljanja kolonoskopije, što omogućava bolju vizualizaciju debelog crijeva od strane liječnika.

Veterinarski

Kalijev sulfat upotrebljava se za smanjenje potrebe za metioninom u hranidbi peradi. Prisutnost 0,1% kalijevog sulfata u hranidbi kokoši nesilica povezana je s povećanjem proizvodnje jaja za 5%.

Aroma hrane

To je sredstvo za aromatiziranje koje daje hrani gorak i slani okus poželjnog u nekim od njih. Uz to, napominje se da je kalijev sulfat obdaren sa četiri osnovna okusa: slatkoćom, gorčinom, kiselošću i slanošću.

Slanost, kiselost i gorčina povećavaju se s koncentracijom kalijevog sulfata, dok slatkoća opada.

Ostale uporabe

Kalijev sulfat koristi se kao pirotehnička sredstva, u kombinaciji s kalijevim nitratom, za stvaranje ljubičastog plamena. Koristi se kao reduktor bljeskalice u nabojima artiljerijskih potisnika.

Osim toga, koristi se kao sredstvo za povećanje viskoznosti u kozmetičkim proizvodima kao što su kreme za lice.

rizici

Kalijev sulfat je slabo toksični spoj s vrlo niskom letalnošću. LD50 za oralnu dozu u miševa iznosi 6.600 mg / kg životinjske težine, što ukazuje da je potrebna visoka doza da bi prouzrokovali smrt miša. Ista vrijednost LD50 javlja se u štakora.

Kod dodira, kalijev sulfat može uzrokovati mehaničku iritaciju. Na koži, kalijev sulfat nanosi malu štetu industrijskom rukovanju.

Ako ga progutate, kalijev sulfat može izazvati iritaciju probavnog trakta s mučninom, povraćanjem i proljevom. I na kraju, udisanje praha kalijevog sulfata izaziva iritaciju dišnih putova.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Neorganska kemija. (Četvrto izdanje). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Kalijev sulfat. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
3. Nacionalni centar za biotehnološke informacije. (2019). Kalijev sulfat. PubChem baza podataka. CID = 24507. Oporavak od: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Brian Clegg. (5. srpnja 2018.). Kalijev sulfat. Kraljevsko društvo za kemiju. Oporavilo od: chemistryworld.com
5. Marie T. Averbuch-Pouchot, A. Durif. (devetnaest devedeset šest). Teme iz kemije fosfata. Svjetski znanstveni. Oporavak od: books.google.co.ve
6. Kemijska knjiga. (2017). Kalijev sulfat. Oporavilo od: chemicalbook.com
7. Shoujiang L. i sur. (2019). Pročišćavanje i brzo otapanje kalijevog sulfata u vodenim otopinama. DOI: 10.1039 / C8RA08284G
8. DrugBank. (2019). Kalijev sulfat. Oporavak od: drugbank.ca
9. Tvrtka Mozaik. (2019). Kalijev sulfat. Prehrana usjeva. Oporavak od: cropnutrition.com
10. Lijekovi. (2018.). Natrijev sulfat, kalijev sulfat i magnezijev sulfat (oralno). Oporavilo od: droga.com