KÁLIUM-SZULFÁT (K2SO4): SZERKEZETE, TULAJDONSÁGAI, FELHASZNÁLÁS, SZINTÉZIS - KÉMIA - 2025

A kálium-szulfát egy szervetlen só, fehér vagy színtelen a kémiai képlete K ₂ SO ₄. Ezt már a tizennegyedik században ismerték, és a tizenhetedik században só duplicatum-nak hívták, mivel egy savas só és egy lúgos só kombinációja.

A kálium-szulfát ásványi formában található meg az arkanitban, de előfordulása gyakoribb az úgynevezett Stassfurt-sókban. Ezek a kálium-, magnézium-, kalcium- és nátrium-szulfátok együttkristályosodásai, amelyek ásványokban, például leonitban és polihalitban megfigyelhetők.

Kálium-szulfát szerkezeti képlete. Forrás: Kemikungen

A kálium-szulfát kevésbé mérgező só, irritációt okoz csak a szemmel, a légzőrendszerrel vagy az emésztőrendszerrel érintkezve. A rákkeltő vagy mutagén hatásra nincs bizonyíték.

A kálium-szulfátot műtrágyaként használják, különösen a kloridokra érzékeny növényekben; ilyen a dohány és a burgonya. A vegyület biztosít káliumot, a növények három fő tápanyagát, valamint ként, amely a fehérjékben található.

Szerkezet

Kristályos fázisok

Kálium-szulfát kusza kristályszerkezete. Forrás: Ra'ike (Wikipedia)

Az első képen a kálium-szulfát szerkezeti képlete látható. Mindegyik tetraéderes geometria SO ₄ ^2- anionjára két K ⁺ kation létezik, amelyeket lila gömbök ábrázolhatnak (felső kép).

Így a fenti van rombos kristályos szerkezete K ₂ SO ₄, a SO ₄ ² anionok képviselik sárga és piros gömbök; míg a már említett K ⁺ kationok a lila gömbök (kissé robusztusak).

Ez a megjelenítés zavart okozhat, ha úgy gondolja, hogy a sávok valóban megfelelnek a koordinációs kapcsolatoknak. Inkább azt jelzik, hogy melyik ion közvetlenül vagy szorosan kölcsönhatásba lép egy másik környezetével. Ez az oka annak, hogy minden egyes oxigén „összeköt” öt K ⁺ -nel (O ₃ SO ² - K ⁺), ezek viszont más környező szulfát-anionok tíz oxigénjével.

Ezután van egy kissé "ritka" koordinációs gömb a kálium számára a K ₂ SO ₄ -ben:

Koordinációs gömb a káliumionoknak a szulfát-sójában. Forrás: Füstláb

Ez a kristályos szerkezet megfelel a polimorf β-K ₂ SO ₄. Amikor melegítjük 583 ° C-on, egy átmenet bekövetkezik, hogy a α-K ₂ SO ₄ fázis, amely hatszögletű.

Az ionok kusza

Természetesen a szerkezet a K ₂ SO ₄ között szokatlanul bonyolult egy szervetlen só. Az ionjai el vannak helyezve, és egyfajta értelmetlen kusza képződést képeznek, és első pillantásra nem rendelkeznek periodikussággal.

Azok, akik a krisztallográfia iránti elkötelezettségüket alkalmazzák, megfelelőbb és leíró módon megközelíthetik ezt a kusztalt, megfigyelve azt a három térbeli tengely alapján.

Megjegyezzük, hogy a kusza szerkezete magyarázza, miért K ₂ SO ₄ nem képez hidrátokat: H ₂ O molekulák nincs lehetősége, hogy behatoljon a kristályrács a hidrát kálium-kationok.

Ezen túlmenően, mivel oly sok kölcsönhatás zajlik az ion kuszaban, elvárható, hogy ez a kristályrács meglehetősen stabil legyen hővel szemben; és valójában ez a helyzet, mivel a olvadáspontja K ₂ SO ₄ jelentése 1,069 ° C-on, ami azt mutatja, hogy annak ionok erősen összetartó.

Fizikai és kémiai tulajdonságok

Kálium-szulfát megjelenése

nevek

-Kálium-szulfát

-A hamu-szulfát

-Arcanite

-Kén-kálium

Moláris tömeg

174,259 g / mol

Fizikai megjelenés

Fehér, szagtalan, keserű ízű kristályos, granulátum vagy por szilárd anyag.

Sűrűség

2,66 g / cm ³

Olvadáspont

1069 ºC

Forráspont

1,689 ºC

Vízben való oldhatóság

111 g / L 20 ° C-on

120 g / L 25 ° C-on

240 g / L 100 ° C-on

Oldhatóság vízben csökken jelenléte miatt a kálium-klorid, kálium-klorid vagy ammónium-szulfát, (NH ₄) ₂ SO ₄, hatására a közös ion.

Oldhatóság szerves oldószerekben

Kismértékben oldódik glicerinben, de acetonban és szén-szulfidban nem oldódik.

Törésmutató (nD)

1495

Reakcióképesség

A kálium-szulfát reagálhat kénsavval, megsavanyítva kálium-biszulfátot (KHSO ₄) képez. Magas hőmérsékleten redukálható kálium-szulfiddá (K ₂ S).

Szintézis

Az első módszer

A kálium-szulfátot úgy állítják elő, hogy a kálium-kloridot kénsavval reagáltatják. A kálium-szulfát szintézise két lépésben történik. Az első lépés a kálium-biszulfát képzése.

Ez exoterm reakció, mivel hőt bocsát ki, és ezért nem igényel külső hőellátást. A reakciót szobahőmérsékleten végezzük.

KCI + H ₂ SO ₄ => HCI + KHSO ₄

A reakció második lépése endoterm, azaz ahhoz, hogy megtörténjen, hőellátás szükséges.

KCI + KHSO ₄ => HCI + K ₂ SO ₄

Második módszer

A kálium-szulfát szintetizálható a kénsav bázis, kálium-hidroxiddal végzett semlegesítési reakciójával:

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

Harmadik módszer

A kálium-szulfátot kén-dioxid, oxigén, kálium-klorid és víz reakciójával állítják elő.

Negyedik módszer

A kálium-szulfátot a sóoldatban lévő kálium-szulfát extrahálásával állítják elő a Loop Nur medencéből, Kína. A kálium-szulfátot a sóoldat oldhatatlan alkotóelemeitől megsavanyító vegyület nátrium-tripolifoszfát / karbamid-foszfát hozzáadásával választják el.

Ez a vegyület növeli a kálium-szulfát és más kevésbé oldódó vegyületek oldhatósága közötti különbséget, és a módszer kidolgozója szerint 100% tisztaságú kálium-szulfátot eredményez. Szigorú értelemben ez nem szintézis módszer, hanem új extrakciós módszer.

Alkalmazások

Trágya

A kálium-szulfátot dohánytermékekben használják. Forrás: Pxhere.

A kálium-szulfát műtrágyaként történő felhasználása a fő alkalmazás. Teljes termelésének 90% -át erre a célra használják fel. Előnyösebben használják a kálium-kloridot azokban a növényekben, amelyek érzékenyek a talajban lévő klorid jelenlétére; például a dohányé.

A kálium-szulfát káliumtartalma 40-44%, kénkoncentrációja pedig a vegyület 17-18% -át jelenti. A kálium szükséges a növények számos alapvető funkciójának ellátásához, mivel aktiválja az enzimatikus reakciókat, a fehérjeszintézist, a keményítőképződést stb.

Ezenkívül a kálium részt vesz a víz áramlásának szabályozásában a levelekben. A kén szükséges a fehérje szintéziséhez, mivel az aminosavakban van, amelyek rendelkeznek; ilyen a metionin, a cisztein és a cisztin, és enzimatikus reakciókban is részt vesz.

Még a kálium-szulfátot is úgy használják, hogy a leveleket 0,015 mm-nél kisebb kálium-szulfát-részecskékbe permetezik.

Ipari felhasználás és nyersanyag

A nyers kálium-szulfátot üveggyártásban, valamint alumínium- és kálium-karbonát-gyártásban használják. Reagensként használják a kozmetikumok gyártásában. Sörgyártásban használják vízjavító szerként.

Gyógyszer

Arra szolgál, hogy a plazma káliumkoncentrációjának súlyos csökkenését (hipokalemia) korrigálják, amelyet a vizelet káliumkiválasztását fokozó diuretikumok túlzott használata okozza.

A kálium a gerjeszthető sejtek fő intracelluláris ionja, beleértve a szívsejteket. Ezért a plazma káliumszintjének jelentős csökkenése veszélyezteti a szívműködést, és ezt azonnal ki kell javítani.

A kálium-szulfátnak katratikus hatása van, vagyis elősegíti a széklet kiürítését a vastagbélből. Ezért kálium, magnézium és nátrium-szulfátok keverékét használják a széklet vastagbélének tisztítására, mielőtt a kolonoszkópiát elvégezték, amely lehetővé teszi a vastagbél jobb megjelenítését az orvos által.

Állatgyógyászati

A kálium-szulfátot használták a metionin igényének csökkentésére a baromfi takarmányában. A tojótyúkok takarmányában a 0,1% kálium-szulfát jelenléte a tojástermelés 5% -os növekedésével jár.

Étel ízesítés

Ízesítőszer, amely az ételek keserű és sós ízét adja, ami egyesekben kívánatos. Ezenkívül meg kell jegyezni, hogy a kálium-szulfátnak négy alapvető íze van: édesség, keserűség, savasság és sótartalom.

A sótartalom, a savasság és a keserűség növekszik a kálium-szulfát koncentrációjával, míg az édesség csökken.

Egyéb felhasználások

Kálium-szulfátot használnak pirotechnikai eszközként, kálium-nitráttal kombinálva, hogy lila lángot hozzanak létre. Gyorscsökkentőként használják a tüzérségi tolóerők töltésében.

Ezenkívül viszkozitásnövelő szerként használják kozmetikai termékekben, például arckrémekben.

kockázatok

A kálium-szulfát alacsony mérgezőképességű vegyület, nagyon halálos. Az egerek orális adagjának LD50 értéke 6 600 mg / kg állati súly, ami azt jelzi, hogy nagy dózisra van szükség az egér halálához. Ugyanez az LD50 érték fordul elő patkányokban.

A szembe jutáskor a kálium-szulfát mechanikai irritációt okozhat. A bőrön a kálium-szulfát kevés kárt okoz az ipari kezelésnek.

Lenyelés esetén a kálium-szulfát gastrointestinalis irritációt okozhat, émelygéssel, hányással és hasmenéssel. És végül: a kálium-szulfát por belégzése irritációt okoz a légutakban.

Irodalom

1. Shiver és Atkins. (2008). Szervetlen kémia. (Negyedik kiadás). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Kálium-szulfát. Helyreállítva: en.wikipedia.org
3. Országos Biotechnológiai Információs Központ. (2019). Kálium-szulfát. PubChem adatbázis. CID = 24507. Helyreállítva: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Brian Clegg. (2018. július 5.) Kálium-szulfát. A Kémiai Királyi Társaság. Helyreállítva: chemistryworld.com
5. Marie T. Averbuch-Pouchot, A. Durif. (tizenkilenc kilencvenhat) A foszfátkémia témái. World Science. Helyreállítva: Books.google.co.ve
6. Vegyi könyv. (2017). Kálium-szulfát. Helyreállítva: Chemicalbook.com
7. Shoujiang L. és mtsai. (2019). Kálium-szulfát tisztítása és gyors oldása vizes oldatokban. DOI: 10.1039 / C8RA08284G
8. DrugBank. (2019). Kálium-szulfát. Helyreállítva: drugbank.ca
9. A mozaik társaság. (2019). Kálium-szulfát. Növényi táplálkozás. Helyreállítva: cropnutrition.com
10. Drugs. (2018). Nátrium-szulfát, kálium-szulfát és magnézium-szulfát (orális). Helyreállítva: drugs.com