KALIUMSULFAATTI (K2SO4): RAKENNE, OMINAISUUDET, KÄYTTÖ, SYNTEESI - KEMIA - 2026

Kaliumsulfaattia on epäorgaaninen suola valkoinen tai väritön, jonka kemiallinen kaava K ₂ SO ₄. Se tunnettiin jo neljännellä vuosisadalla, ja sitä kutsuttiin seitsemästoista vuosisadalla suolan kopiona, koska se on happosuolan ja alkalisen suolan yhdistelmä.

Kaliumsulfaattia löytyy mineraalimuodossa arkaniitista, mutta sen esiintyminen on yleisempää ns. Stassfurt-suoloissa. Nämä ovat kalium-, magnesium-, kalsium- ja natriumsulfaattien yhteiskiteytymistä, havaittavissa mineraaleissa, kuten leoniitissa ja polyhaliitissa.

Kaliumsulfaatin rakennekaava. Lähde: Kemikungen

Kaliumsulfaatti on vähän myrkyllistä suolaa ja aiheuttaa ärsytystä vain silmiin, hengitysteihin tai ruuansulatukseen joutuessaan. Karsinogeenisestä tai mutageenisesta vaikutuksesta ei ole näyttöä.

Kaliumsulfaattia käytetään lannoitteena, erityisesti viljelykasveissa, jotka ovat alttiita klorideille; tällainen on tupakka ja perunat. Yhdiste tarjoaa kaliumia, joka on yksi kolmesta kasvien pääravinteesta, ja rikkiä, jota on niiden proteiineissa.

Rakenne

Kiteiset faasit

Kalium- sulfaatin kiteinen kiteinen rakenne. Lähde: Ra'ike (Wikipedia)

Ensimmäisessä kuvassa esitettiin kaliumsulfaatin rakennekaava. Jokaiselle tetraedrisen geometrian SO ₄ ^2- anionille on kaksi K ⁺ -kationia, joita voi edustaa violetti pallo (ylempi kuva).

Näin ollen edellä meillä on ortorombinen kiderakenne K ₂ SO ₄, jossa SO ₄ ² anioneja, jota edustaa keltainen ja punainen aloilla; kun taas jo mainitut K ⁺ -kationit ovat purppuraisia ​​palloja (vähän kestäviä).

Tämä esitys voi aiheuttaa sekaannusta, jos luulet, että palkit todella vastaavat koordinaatiolinkkejä. Pikemminkin ne osoittavat, mikä ioni on vuorovaikutuksessa suoraan tai läheisesti toisen kanssa sen ympärillä. Siksi kukin happi on "kytketty" ja viisi K ⁺ (O ₃ SO ^2- - K ⁺), ja nämä vuorostaan kymmenen happea muiden ympäröivästä sulfaattianionien.

Silloin on hieman "harvinainen" koordinaatiokehän kalium K ₂ SO ₄:

Sen sulfaattisuolan kaliumionien koordinaatiopallo. Lähde: savujalka

Tämä kiteinen rakenne vastaa polymorfi β-K ₂ SO ₄. Kun kuumennettiin 583 ° C: ssa, tapahtuu siirtymä on α-K ₂ SO ₄ vaihe, joka on kuusikulmainen.

Ionien sotku

Varmasti rakenteen K ₂ SO ₄ on epätavallisen mutkikas epäorgaanisen suolan. Sen ionit ovat sijoittuneet muodostaen eräänlaisen merkityksettömän sekavuuden ja ensi silmäyksellä puuttuen jaksollisuudesta.

Kristalografiaan omistautuneet voivat lähestyä tätä ryppyä tarkoituksenmukaisemmalla ja kuvailevammalla tavalla tarkkailemalla sitä kolmesta avaruusakselista.

Huomaa, että sen sotkuinen rakenne voisi selittää, miksi K ₂ SO ₄ ei muodostaa hydraatteja: H ₂ O -molekyylejä ei ole keinoa päästä kidehilassa on hydraatti kalium kationeja.

Lisäksi, kun niin paljon vuorovaikutuksia sisältyy ionin sotkeutumiseen, on odotettavissa, että tällä kidehilalla on melko vähän vakautta kuumuutta vastaan; ja itse asiassa tämä on asianlaita, koska sulamispiste K ₂ SO ₄ on 1069 ° C, mikä osoittaa, että sen ioneja ovat vahvasti yhtenäinen.

Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

Kaliumsulfaatin ulkonäkö

nimet

- kaliumsulfaatti

- Potasisulfaatti

-Arcanite

-Rikkikalium

Moolimassa

174,259 g / mol

Fyysinen ulkonäkö

Valkoinen, hajuton, karvasmainen kiteinen, rakeinen tai jauhemainen kiinteä aine.

Tiheys

2,66 g / cm ³

Sulamispiste

1069 ºC

Kiehumispiste

1 689 ºC

Vesiliukoisuus

111 g / l 20 ° C: ssa

120 g / l 25 ° C: ssa

240 g / l 100 ° C: ssa

Liukoisuus veteen pienenee, koska läsnä kaliumkloridia, KCI tai ammoniumsulfaattia, (NH ₄) ₂ SO ₄, vaikutuksesta yhteisen ionin.

Liukoisuus orgaanisiin liuottimiin

Liukenee vähän glyseroliin, mutta ei liukene asetoniin ja hiilisulfidiin.

Taitekerroin (nD)

1495

reaktiivisuus

Kaliumsulfaatti voi reagoida rikkihapon kanssa happamaksi muodostaen kaliumbisulfaattia (KHSO ₄). Se voidaan pelkistää korkeissa lämpötiloissa kaliumsulfidiksi (K ₂ S).

Synteesi

Ensimmäinen menetelmä

Kaliumsulfaatti syntetisoidaan saattamalla kaliumkloridi reagoimaan rikkihapon kanssa. Kaliumsulfaatin synteesi tapahtuu kahdessa vaiheessa. Ensimmäinen vaihe käsittää kaliumbisulfaatin muodostumisen.

Tämä on eksoterminen reaktio, koska se vapauttaa lämpöä eikä sen vuoksi vaadi ulkoista lämmönlähdettä. Reaktio suoritetaan huoneenlämpötilassa.

KCI + H ₂ SO ₄ => HCI + KHSO ₄

Reaktion toinen vaihe on endoterminen, ts. Se vaatii lämmön toimittamista, jotta se tapahtuu.

KCI + KHSO ₄ => HCI + K ₂ SO ₄

Toinen menetelmä

Kaliumsulfaatti voidaan syntetisoida rikkihapon neutralointireaktiolla emäksen, kaliumhydroksidin kanssa:

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

Kolmas menetelmä

Kaliumsulfaatti tuotetaan rikkidioksidin, hapen, kaliumkloridin ja veden reaktiolla.

Neljäs menetelmä

Kaliumsulfaattia tuotetaan uuttamalla suolaliuoksessa oleva kaliumsulfaatti Loop Nur -altaasta, Kiina. Kaliumsulfaatti erotetaan suolaliuoksen liukenemattomista komponenteista lisäämällä happamaan yhdisteeseen natriumtripolyfosfaattia / ureafosfaattia.

Tämä yhdiste lisää kaliumsulfaatin liukoisuuden ja muiden vähemmän liukoisten yhdisteiden liukoisuuden välistä eroa, saaden menetelmän tekijöiden mukaan 100-prosenttisesti puhdasta kaliumsulfaattia. Suorassa merkityksessä se ei ole synteesimenetelmä, mutta se on uusi uuttamismenetelmä.

Sovellukset

Lannoite

Kaliumsulfaattia käytetään tupakan viljelykasveissa. Lähde: Pxhere.

Kalium- sulfaatin käyttö lannoitteena on sen pääsovellus. 90% sen kokonaistuotannosta käytetään tähän tarkoitukseen. Sen käyttö on edullisempaa kuin kaliumkloridin käyttö niissä viljelykasveissa, jotka ovat herkkiä kloridin esiintymiselle maaperässä; esimerkiksi tupakan.

Kaliumsulfaatin kaliumpitoisuus on 40-44%, kun taas sen rikkipitoisuus edustaa 17-18% yhdisteestä. Kalium on välttämätön monien kasveille välttämättömien toimintojen suorittamiseksi, koska se aktivoi entsymaattisia reaktioita, proteiinisynteesiä, tärkkelyksen muodostumista jne.

Lisäksi kalium on mukana säätelemässä veden virtausta lehdissä. Rikki on välttämätöntä proteiinisynteesissä, koska sitä on aminohapoissa, joissa sitä on; sellainen on metioniini, kysteiini ja kystiini, ja se on myös osallisena entsymaattisissa reaktioissa.

Jopa kaliumsulfaattia käytetään suihkuttamalla lehtiä alle 0,015 mm oleville kaliumsulfaattihiukkasille.

Teollisuuskäyttöön ja raaka-aineeksi

Raakaa kaliumsulfaattia käytetään lasin sekä alunan ja kaliumkarbonaatin valmistuksessa. Sitä käytetään reagenssina kosmetiikan valmistuksessa. Sitä käytetään oluen valmistuksessa vettä korjaavana aineena.

Lääke

Sitä käytetään korjaamaan plasman kaliumpitoisuuden voimakas lasku (hypokalemia), joka johtuu diureettien liiallisesta käytöstä, joka lisää kaliumin erittymistä virtsaan.

Kalium on erittyvien solujen, mukaan lukien sydänsolut, tärkein solunsisäinen ioni. Siksi kaliumin voimakas lasku plasmassa vaarantaa sydämen toiminnan, ja se on korjattava välittömästi.

Kaliumsulfaatilla on katartaista vaikutusta, ts. Se suosii ulosteiden karkaamista paksusuolesta. Tästä syystä kaliumin, magnesiumin ja natriumsulfaattien seosta käytetään ulosteen kaksoispisteen puhdistamiseen ennen kolonoskopian suorittamista, mikä antaa lääkärille paremman kaksoispisteen näkyvyyden.

eläinlääketieteen

Kaliumsulfaattia on käytetty vähentämään metioniinin tarvetta siipikarjan rehuissa. 0,1-prosenttisen kaliumsulfaatin läsnäolo munivien kanojen rehuissa liittyy munantuotannon lisääntymiseen 5 prosentilla.

Ruokaaromit

Se on aromiaine, joka antaa ruuille katkeran ja suolaisen maun, joka on toivottavaa joissakin niistä. Lisäksi todetaan, että kaliumsulfaatilla on neljä perusmakua: makeus, katkeruus, happamuus ja suolapitoisuus.

Suolapitoisuus, happamuus ja katkeruus lisääntyvät kaliumsulfaatin pitoisuuden myötä, kun taas makeus vähenee.

Muut käyttötavat

Kaliumsulfaattia käytetään pyroteknisenä aineena yhdessä kaliumnitraatin kanssa violetin liekin muodostamiseksi. Sitä käytetään välähdyksenvaimentimena tykistöpotkurien varauksissa.

Lisäksi sitä käytetään viskositeettia lisäävänä aineena kosmeettisissa valmisteissa, kuten kasvovoiteissa.

riskit

Kaliumsulfaatti on vähän myrkyllinen yhdiste, jolla on erittäin matala tappavuus. Hiirien suun kautta annettavan annoksen LD50 on 6 600 mg / kg eläimen painoa, mikä osoittaa, että hiiren kuoleman aiheuttamiseksi tarvitaan suuri annos. Sama LD50-arvo esiintyy rotilla.

Silmissä, joutuessaan kosketuksiin, kaliumsulfaatti voi aiheuttaa mekaanista ärsytystä. Iholla kaliumsulfaatti aiheuttaa vähäisiä vahinkoja teollisuudelle.

Nieltynä kaliumsulfaatti voi aiheuttaa maha-suolikanavan ärsytystä, pahoinvointia, oksentelua ja ripulia. Ja viimeiseksi, kaliumsulfaatin pölyn hengittäminen aiheuttaa ärsytystä hengitysteissä.

Viitteet

1. Shiver ja Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (Neljäs painos). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Kaliumsulfaatti. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
3. Kansallinen bioteknologiatietokeskus. (2019). Kaliumsulfaatti. PubChem-tietokanta. CID = 24507. Palautettu: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Brian Clegg. (5. heinäkuuta 2018). Kaliumsulfaatti. Royal Society of Chemistry. Palautettu osoitteesta: chemistryworld.com
5. Marie T. Averbuch-Pouchot, A. Durif. (tuhatyhdeksänsataayhdeksänkymmentäkuusi). Fosfaattikemian aiheet. World Scientific. Palautettu osoitteesta books.google.co.ve
6. Kemikaalikirja. (2017). Kaliumsulfaatti. Palautettu osoitteesta: kemikaalikirja.com
7. Shoujiang L. et ai. (2019). Kaliumsulfaatin puhdistus ja nopea liukeneminen vesiliuoksiin. DOI: 10.1039 / C8RA08284G
8. Drugbank. (2019). Kaliumsulfaatti. Palautettu osoitteesta: drugbank.ca
9. Mosaic-yritys. (2019). Kaliumsulfaatti. Sadon ravitsemus. Palautettu osoitteesta: cropnutrition.com
10. Huumeita. (2018). Natriumsulfaatti, kaliumsulfaatti ja magnesiumsulfaatti (suun kautta). Palautettu osoitteesta drugs.com