KĀLIJA SULFĀTS (K2SO4): STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS, PIELIETOJUMS, SINTĒZE - ĶĪMIJA - 2025

Kālija sulfāts ir neorganisks sāls balts vai bezkrāsas ar ķīmiskā formula K ₂ SO ₄ . Tas bija pazīstams jau četrpadsmitajā gadsimtā, un septiņpadsmitajā gadsimtā to sauca par sāls duplicatum, jo ​​tas ir skābes sāls un sārmaina sāls apvienojums.

Kālija sulfāts ir atrodams minerālu formā arkanītā, bet tā noformējums biežāk sastopams tā dēvētajos Stassfurtes sāļos. Tās ir kālija, magnija, kalcija un nātrija sulfātu kopkristalizācijas, kas novērojamas tādos minerālos kā leonīts un polihalīts.

Kālija sulfāta strukturālā formula. Avots: Kemikungen

Kālija sulfāts ir maz toksisks sāls un kairina tikai tad, ja nonāk acīs, elpošanas traktā vai gremošanas traktā. Nav pierādījumu par kancerogēnu vai mutagēnu darbību.

Kālija sulfātu izmanto kā mēslojumu, īpaši kultūrās, kuras ir uzņēmīgas pret hlorīdiem; tāds ir tabakas un kartupeļu gadījums. Savienojums nodrošina kāliju, vienu no trim galvenajām augu barības vielām, un sēru, kas atrodas to olbaltumvielās.

Uzbūve

Kristāliskās fāzes

Kālija sulfāta sataustīta kristāliskā struktūra. Avots: Ra'ike (Wikipedia)

Pirmajā attēlā tika parādīta kālija sulfāta strukturālā formula. Katram tetraedriskā ģeometrijas SO ₄ ^2- anjonam ir divi K ⁺ katjoni , kurus var attēlot ar purpursarkanām sfērām (augšējais attēls).

Tādējādi iepriekš mums ir K ₂ SO ₄ ortorombiskā kristāla struktūra ar SO ₄ ² anjoniem, ko attēlo dzeltenā un sarkanā sfēra; savukārt jau pieminētie K ⁺ katjoni ir purpursarkanās sfēras (nedaudz robustas).

Šis attēlojums var radīt neskaidrības, ja domājat, ka joslas faktiski atbilst koordinācijas saitēm. Viņi drīzāk norāda, kurš jons mijiedarbojas tieši vai cieši ar apkārtējo. Tāpēc katrs skābeklis ir "savienots" ar pieciem K ⁺ (O ₃ SO ² - K ⁺ ), un tie savukārt ar desmit skābekļiem no citiem apkārtējiem sulfātu anjoniem.

Ir tad nedaudz "reta" koordinācijas sfēra par kālija K ₂ SO ₄ :

Kālija jonu koordinācijas sfēra tā sulfāta sālī. Avots: Smokefoot

Šī kristāliskā struktūra atbilst polimorfam β-K ₂ SO ₄ . Sildot līdz 583 ºC, notiek pāreja uz α-K ₂ SO ₄ fāzi , kas ir sešstūraina.

Jonu juceklis

Noteikti K ₂ SO _{4 struktūra} ir neparasti sarežģīta neorganiskajam sālim. Tā joni ir novietoti, veidojot sava veida bezjēdzīgu jucekli, un, no pirmā acu uzmetiena, viņiem trūkst periodiskuma.

Tie, kas ir veltīti kristalogrāfijai, var pieiet šai jucekli piemērotāk un aprakstošāk, novērojot to no trim telpiskajām asīm.

Ņemiet vērā, ka tā saspringtā struktūra varētu izskaidrot, kāpēc K ₂ SO ₄ neveido hidrātus: H ₂ O molekulām nav iespējas iekļūt kristāla režģī, lai hidratētu kālija katjonus.

Arī ar tik daudzām mijiedarbībām, kas saistītas ar jonu jucekli, ir sagaidāms, ka šai kristāla režģim būs diezgan maza stabilitāte pret karstumu; un faktiski tas tā ir, jo K ₂ SO ₄ kušanas temperatūra ir 1069 ºC, kas liecina, ka tā joni ir cieši kohēziski.

Fizikālās un ķīmiskās īpašības

Kālija sulfāta izskats

Vārdi

-Kālija sulfāts

-Potaša sulfāts

-Arkanīts

-Sēra kālijs

Molārā masa

174,259 g / mol

Ārējais izskats

Balts, kristālisks, granulu vai pulvera ciets, bez smaržas, rūgtas garšas.

Blīvums

2,66 g / cm ³

Kušanas punkts

1069 ºC

Vārīšanās punkts

1,689 ºC

Šķīdība ūdenī

111 g / L pie 20 ºC

120 g / L pie 25 ºC

240 g / L pie 100 ºC

Šķīdība ūdenī samazinās kālija hlorīda, KCl vai amonija sulfāta (NH ₄ ) ₂ SO ₄ klātbūtnes dēļ kopējā jona ietekmē.

Šķīdība organiskos šķīdinātājos

Nedaudz šķīst glicerīnā, bet nešķīst acetonā un oglekļa sulfīdā.

Refrakcijas indekss (nD)

1,495

Reaģētspēja

Kālija sulfāts var reaģēt ar sērskābi, paskābinot, veidojot kālija bisulfātu (KHSO ₄ ). Augstā temperatūrā to var reducēt līdz kālija sulfīdam (K ₂ S).

Sintēze

Pirmā metode

Kālija sulfāts tiek sintezēts, reaģējot kālija hlorīdu ar sērskābi. Kālija sulfāta sintēze notiek divos posmos. Pirmais solis ir saistīts ar kālija bisulfāta veidošanos.

Šī ir eksotermiska reakcija, jo tā izdala siltumu, un tāpēc tai nav nepieciešama ārēja siltuma padeve. Reakciju veic istabas temperatūrā.

KCl + H ₂ SO ₄ => HCl + KHSO ₄

Otrais reakcijas solis ir endotermisks, tas ir, tas prasa siltuma piegādi, lai tas notiktu.

KCl + KHSO ₄ => HCl + K ₂ SO ₄

Otrā metode

Kālija sulfātu var sintezēt, neitralizējot sērskābi ar bāzi, kālija hidroksīdu:

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

Trešā metode

Kālija sulfātu iegūst, reaģējot ar sēra dioksīdu, skābekli, kālija hlorīdu un ūdeni.

Ceturtā metode

Kālija sulfātu iegūst, ekstrahējot sālījumā esošo kālija sulfātu no Loop Nur baseina, Ķīna. Kālija sulfātu no sālījumā nešķīstošajām sastāvdaļām atdala, pievienojot paskābinošo savienojumu nātrija tripolifosfātu / urīnvielas fosfātu.

Šis savienojums palielina starpību starp kālija sulfāta un citu mazāk šķīstošo savienojumu šķīdību, pēc metodes izstrādātāju domām iegūstot 100% tīru kālija sulfātu. Stingrā nozīmē tā nav sintēzes metode, bet tā ir jauna ekstrakcijas metode.

Lietojumprogrammas

Mēslojums

Kālija sulfātu izmanto tabakas kultūrās. Avots: Pxhere.

Kālija sulfāta kā mēslojuma izmantošana ir tā galvenā pielietošana. Šim nolūkam tiek izmantoti 90% no kopējās produkcijas. Tā kultūrām, kuras ir jutīgas pret hlorīda klātbūtni augsnē, priekšroka tiek dota kālija hlorīda izmantošanai; piemēram, tabakas.

Kālija sulfāta kālija saturs ir 40–44%, bet tā sēra koncentrācija veido 17–18% no savienojuma. Kālijs ir nepieciešams daudzu augu būtisku funkciju veikšanai, jo tas aktivizē fermentatīvas reakcijas, olbaltumvielu sintēzi, cietes veidošanos utt.

Turklāt kālijs ir iesaistīts ūdens plūsmas regulēšanā lapās. Sērs ir nepieciešams olbaltumvielu sintēzei, jo tas atrodas aminoskābēs, kurām tas ir; tāds ir metionīns, cisteīns un cistīns, un tas ir iesaistīts arī fermentatīvās reakcijās.

Pat kālija sulfātu izmanto, izsmidzinot uz lapām kālija sulfāta daļiņās, kas ir mazākas par 0,015 mm.

Rūpnieciskai izmantošanai un kā izejviela

Neapstrādātu kālija sulfātu izmanto stikla ražošanā, kā arī alum un kālija karbonāta ražošanā. To izmanto kā reaģentu kosmētikas ražošanā. To izmanto alus ražošanā kā ūdeni koriģējošu līdzekli.

Medicīna

To lieto, lai koriģētu spēcīgu kālija koncentrācijas pazemināšanos plazmā (hipokaliēmiju), ko izraisa pārmērīga diurētisko līdzekļu lietošana, kas palielina kālija izdalīšanos urīnā.

Kālijs ir uzbudināmo šūnu, ieskaitot sirds šūnas, galvenais intracelulārais jons. Tādēļ nopietns kālija līmeņa pazemināšanās plazmā pasliktina sirds darbību, un tas nekavējoties jākoriģē.

Kālija sulfātam ir katarsiska iedarbība, tas ir, tas veicina fekāliju izvadīšanu no resnās zarnas. Šī iemesla dēļ pirms kolonoskopijas veikšanas, lai notīrītu izkārnījumu kolu, tiek izmantots kālija, magnija un nātrija sulfātu maisījums, kas ļauj ārstam labāk vizualizēt resnās zarnas.

Veterinārā

Kālija sulfāts ir izmantots, lai samazinātu vajadzību pēc metionīna mājputnu barībā. 0,1% kālija sulfāta klātbūtne dējējvistu barībā ir saistīta ar olu ražošanas pieaugumu par 5%.

Pārtikas aromatizētājs

Tas ir aromatizētājs, kas piešķir pārtikas produktiem rūgtu un sāļu garšu, kas dažos no tiem ir vēlama. Turklāt tiek atzīmēts, ka kālija sulfātam ir četras pamata garšas: saldums, rūgtums, skābums un sāļums.

Sāļums, skābums un rūgtums palielinās līdz ar kālija sulfāta koncentrāciju, savukārt saldums samazinās.

Citi lietojumi

Kālija sulfātu izmanto kā pirotehniku ​​kombinācijā ar kālija nitrātu, lai iegūtu purpursarkanu liesmu. To izmanto kā zibspuldzes samazinātāju artilērijas virzuļu lādiņos.

Turklāt to izmanto kā viskozitātes palielināšanas līdzekli kosmētikas līdzekļos, piemēram, sejas krēmos.

Riski

Kālija sulfāts ir maz toksisks savienojums ar ļoti zemu letalitāti. Pelēm iekšķīgi lietojamās devas LD50 ir 6 600 mg / kg dzīvnieku svara, kas norāda, ka peles nāves izraisīšanai nepieciešama liela deva. Tāda pati LD50 vērtība rodas žurkām.

Saskaroties ar acīm, kālija sulfāts var izraisīt mehānisku kairinājumu. Uz ādas kālija sulfāts rada nelielu kaitējumu rūpnieciskai apstrādei.

Ja norīts, kālija sulfāts var izraisīt kuņģa un zarnu trakta kairinājumu ar nelabumu, vemšanu un caureju. Visbeidzot, kālija sulfāta putekļu ieelpošana kairina elpošanas ceļus.

Atsauces

1. Šiveris un Atkins. (2008). Neorganiskā ķīmija. (Ceturtais izdevums). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019. gads). Kālija sulfāts. Atgūts no: en.wikipedia.org
3. Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs. (2019. gads). Kālija sulfāts. PubChem datu bāze. CID = 24507. Atgūts no: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Braiens Klēgs. (2018. gada 5. jūlijs). Kālija sulfāts. Karaliskā ķīmijas biedrība. Atgūts no: chemistryworld.com
5. Marie T. Averbuch-Pouchot, A. Durif. (deviņpadsmit deviņdesmit seši). Fosfātu ķīmijas tēmas. Pasaules zinātniskā. Atgūts no: books.google.co.ve
6. Ķīmiskā grāmata. (2017). Kālija sulfāts. Atgūts no: chemicalbook.com
7. Shoujiang L. et al. (2019. gads). Kālija sulfāta attīrīšana un ātra izšķīšana ūdens šķīdumos. DOI: 10.1039 / C8RA08284G
8. Narkotiku banka. (2019. gads). Kālija sulfāts. Atgūts no: drugbank.ca
9. Mozaīkas uzņēmums. (2019. gads). Kālija sulfāts. Kultūru uzturs. Atgūts no: cropnutrition.com
10. Narkotikas. (2018). Nātrija sulfāts, kālija sulfāts un magnija sulfāts (iekšķīgi). Atgūts no: drugs.com