KALIUMSULFAT (K2SO4): STRUKTUR, EGENSKAPER, ANVÄNDNINGAR, SYNTES - KEMI - 2026

Den kaliumsulfat är ett oorganiskt salt vitt eller färglöst med den kemiska formeln K ₂ SO ₄ . Det var redan känt under det fjortonde århundradet och kallades under sjuttonhundratalet som salt duplicatum, eftersom det är en kombination av ett surt salt och ett alkaliskt salt.

Kaliumsulfat finns i mineralform i arcanit, men dess presentation är vanligare i de så kallade Stassfurt-salterna. Dessa är samkristallisationer av kalium, magnesium, kalcium och natriumsulfater, som kan observeras i mineraler såsom leonit och polyhalit.

Strukturformel av kaliumsulfat. Källa: Kemikungen

Kaliumsulfat är ett lågtoxiskt salt och orsakar bara irritation vid kontakt med ögonen, luftvägarna eller matsmältningskanalen. Det finns inga bevis på en cancerframkallande eller mutagen effekt.

Kaliumsulfat används som gödningsmedel, särskilt i grödor som är mottagliga för klorider; detta är fallet med tobak och potatis. Föreningen ger kalium, ett av de tre huvudsakliga näringsämnena i växter, och svavel, som finns i deras proteiner.

Strukturera

Kristallina faser

Trasslande kristallin struktur av kaliumsulfat. Källa: Ra'ike (Wikipedia)

I den första bilden visades strukturformeln för kaliumsulfat. För varje SO ₄ ^2- anjon av tetraedrisk geometri finns det två K ⁺ -kationer , som kan representeras av lila sfärer (övre bild).

Sålunda ovan har vi den ortorombiska kristallstrukturen hos K ₂ SO ₄ , med SO ₄ ² anjoner representerade av gula och röda sfärer; medan K ⁺ -kationerna , som redan nämnts, är de lila sfärerna (lite robusta).

Denna representation kan orsaka förvirring om du tror att staplarna faktiskt motsvarar koordinationslänkar. Snarare indikerar de vilken jon som interagerar direkt eller nära med en annan kring den. Det är därför varje syre är "kopplat" till fem K ⁺ (O ₃ SO ^2- - K ⁺ ), och dessa i sin tur med tio oxygener från andra omgivande sulfatanjoner.

Det finns då en något "sällsynt" koordinations sfär för kalium i K ₂ SO ₄ :

Koordinations sfär för kaliumjoner i dess sulfatsalt. Källa: Smokefoot

Denna kristallina struktur motsvarar den polymorfa β-K ₂ SO ₄ . Vid upphettning till 583 ° C, sker en övergång till det α-K ₂ SO ₄ fas , som är sexkantig.

Sväng av joner

Säkerligen strukturen för K ₂ SO ₄ är ovanligt komplicerat för ett oorganiskt salt. Dess joner är placerade och bildar en typ av meningslös trassel och, vid första anblicken, saknar periodicitet.

De som är hängivna till kristallografi kan närma sig denna trassel på ett mer lämpligt och beskrivande sätt och observera det från de tre rymdaxlarna.

Notera att dess trassliga struktur skulle förklara varför K ₂ SO ₄ inte bildar hydrater: H ₂ O molekyler har ingen möjlighet att tränga in i kristallgittret till hydrat kaliumkatjoner.

Dessutom, med så många interaktioner som ingår i jonflödet, kan det förväntas att detta kristallgitter kommer att ha en hel del stabilitet mot värme; och i själva verket detta är fallet, eftersom smältpunkten för K ₂ SO ₄ är 1069 ° C, vilket visar att dess joner är starkt kohesivt.

Fysiska och kemiska egenskaper

Kaliumsulfatutseende

namn

-Kaliumsulfat

-Sulfat av potash

-Arcanite

-Svavelkalium

Molmassa

174,259 g / mol

Fysiskt utseende

Vitt, luktfritt, bittersmakande kristallint, granulat eller pulverfast.

Densitet

2,66 g / cm ^{^}

Smältpunkt

1.069 ºC

Kokpunkt

1 689 ºC

Vattenlöslighet

111 g / L vid 20 ºC

120 g / L vid 25 ºC

240 g / L vid 100 ºC

Löslighet i vatten minskar på grund av närvaro av kaliumklorid, KCl eller ammoniumsulfat, (NH ₄ ) ₂ SO ₄ , på grund av effekten av den gemensamma jon.

Löslighet i organiska lösningsmedel

Lite löslig i glycerol, men olöslig i aceton och kolsulfid.

Brytningsindex (nD)

1495

Reaktivitet

Kaliumsulfat kan reagera med svavelsyra och surgöra för att bilda kaliumbisulfat (KHSO ₄ ). Det kan reduceras vid höga temperaturer till kaliumsulfid (K ₂ S).

Syntes

Första metoden

Kaliumsulfat syntetiseras genom reaktion av kaliumklorid med svavelsyra. Syntesen av kaliumsulfat sker i två steg. Det första steget innefattar bildning av kaliumbisulfat.

Detta är en exoterm reaktion eftersom den frigör värme och därför inte kräver någon extern värmeförsörjning. Reaktionen utförs vid rumstemperatur.

KCl + H ₂ SO ₄ => HCl + KHSO ₄

Det andra steget i reaktionen är endoterm, det vill säga det kräver tillförsel av värme för att den ska inträffa.

KCl + KHSO ₄ => HCl + K ₂ SO ₄

Andra metoden

Kaliumsulfat kan syntetiseras genom neutraliseringsreaktionen av svavelsyra med en bas, kaliumhydroxid:

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

Tredje metoden

Kaliumsulfat produceras genom reaktion av svaveldioxid, syre, kaliumklorid och vatten.

Fjärde metoden

Kaliumsulfat produceras genom att extrahera kaliumsulfat som finns i en saltlösning från Loop Nur-bassängen, Kina. Kaliumsulfat separeras från de olösliga komponenterna i saltlösningen genom tillsats av den surgörande föreningen natriumtripolyfosfat / ureafosfat.

Denna förening ökar skillnaden mellan lösligheten av kaliumsulfat och lösligheten hos de andra mindre lösliga föreningarna, och uppnår enligt tillverkarna av metoden ett 100% rent kaliumsulfat. I strikt bemärkelse är det inte en syntesmetod, men det är en ny extraktionsmetod.

tillämpningar

Fertilizer

Kaliumsulfat används i tobaksgrödor. Källa: Pxhere.

Användningen av kaliumsulfat som gödningsmedel är dess huvudsakliga tillämpning. 90% av dess totala produktion används för detta ändamål. Dess användning är att föredra framför kaliumklorid i de grödor som är känsliga för närvaron av klorid i jorden; till exempel den för tobak.

Kaliumsulfat har ett kaliuminnehåll på 40-44%, medan dess svavelkoncentration representerar 17-18% av föreningen. Kalium är nödvändigt för att utföra många väsentliga funktioner för växter, eftersom det aktiverar enzymatiska reaktioner, proteinsyntes, stärkelsebildning etc.

Dessutom är kalium involverat i att reglera vattenflödet i bladen. Svavel är nödvändig för proteinsyntes, eftersom den finns i aminosyror som har den; detta är fallet med metionin, cystein och cystin, och det är också involverat i enzymatiska reaktioner.

Till och med kaliumsulfat används genom att spruta på bladen i kaliumsulfatpartiklar mindre än 0,015 mm.

Industriell användning och som råmaterial

Rått kaliumsulfat används vid tillverkning av glas och vid tillverkning av alun och kaliumkarbonat. Det används som reagens vid tillverkning av kosmetika. Det används vid tillverkning av öl som ett vattenkorrigerande medel.

Medicin

Det används för att korrigera en allvarlig minskning av plasmakaliumkoncentrationen (hypokalemi), orsakad av överdriven användning av diuretika som ökar utsöndring av kalium i urinen.

Kalium är den huvudsakliga intracellulära jonen från exciterbara celler, inklusive hjärtceller. Därför äventyrar en allvarlig minskning av kalium i plasma hjärtfunktionen och måste omedelbart korrigeras.

Kaliumsulfat har en katartisk verkan, det vill säga att det gynnar utvisning av avföring från kolon. Av denna anledning används en blandning av kalium, magnesium och natriumsulfater för att rensa avföringskolon innan en koloskopi utförs, vilket möjliggör en bättre visualisering av kolon av läkaren.

Veterinär

Kaliumsulfat har använts för att minska kravet på metionin i foder till fjäderfä. Närvaron av 0,1% kaliumsulfat i fodret av värphöns är förknippat med en 5% ökning av äggproduktionen.

Matsmak

Det är ett smakämne som ger livsmedel en bitter och salt smak som är önskvärt i vissa av dem. Dessutom noteras att kaliumsulfat har de fyra grundläggande smakerna: sötma, bitterhet, surhet och salthalt.

Salthalt, surhet och bitterhet ökar med koncentrationen av kaliumsulfat, medan sötma minskar.

Andra användningsområden

Kaliumsulfat används som pyrotekniker i kombination med kaliumnitrat för att generera en lila flamma. Det används som en blixtreducerare i laddningarna på artilleritrustare.

Dessutom används det som ett viskositetsökande medel i kosmetiska produkter såsom ansiktscremer.

risker

Kaliumsulfat är en låg giftig förening med en mycket låg dödlighet. LD50 för den orala dosen hos möss är 6 600 mg / kg animalisk kroppsvikt, vilket indikerar att en hög dos krävs för att döda musen. Samma LD50-värde uppträder hos råttor.

I ögonen, vid kontakt, kan kaliumsulfat orsaka mekanisk irritation. På huden orsakar kaliumsulfat liten skada på industriell hantering.

Vid förtäring kan kaliumsulfat orsaka gastrointestinal irritation med illamående, kräkningar och diarré. Och slutligen, inandning av kaliumsulfatdamm orsakar irritation i luftvägarna.

referenser

1. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi . (Fjärde upplagan). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Kaliumsulfat. Återställd från: en.wikipedia.org
3. National Center for Biotechnology Information. (2019). Kaliumsulfat. PubChem-databas. CID = 24507. Återställd från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Brian Clegg. (5 juli 2018). Kaliumsulfat. Royal Society of Chemistry. Återställd från: chemistryworld.com
5. Marie T. Averbuch-Pouchot, A. Durif. (nitton nittiosex). Ämnen i fosfatkemi. World Scientific. Återställs från: books.google.co.ve
6. Kemisk bok. (2017). Kaliumsulfat. Återställd från: chemicalbook.com
7. Shoujiang L. et al. (2019). Rening och snabb upplösning av kaliumsulfat i vattenhaltiga lösningar. DOI: 10.1039 / C8RA08284G
8. DrugBank. (2019). Kaliumsulfat. Återställd från: drugbank.ca
9. Mosaic Company. (2019). Kaliumsulfat. Skörda näring. Återställs från: cropnutrition.com
10. Läkemedel. (2018). Natriumsulfat, kaliumsulfat och magnesiumsulfat (Oral). Återställd från: drugs.com