Kaliumsulfat (K2SO4) struktur, egenskaper, bruksområder, syntese

4074
David Holt
Kaliumsulfat (K2SO4) struktur, egenskaper, bruksområder, syntese

De kaliumsulfat er et hvitt eller fargeløst uorganisk salt med kjemisk formel KtoSW4. Det var allerede kjent i det fjortende århundre, og ble i det syttende århundre kalt salt duplicatum, siden det er en kombinasjon av et syresalt og et alkalisk salt..

Kaliumsulfat finnes i mineralform i arkanitt, men presentasjonen er mer vanlig i de såkalte Stassfurt-saltene. Dette er samkrystallisering av kalium, magnesium, kalsium og natriumsulfater, som kan observeres i mineraler som leonitt og polyhalitt..

Strukturformel av kaliumsulfat. Kilde: Kemikungen [Public domain]

Kaliumsulfat er et lite giftig salt og forårsaker bare irritasjon ved kontakt med øynene, luftveiene eller fordøyelseskanalen. Det er ingen bevis for kreftfremkallende eller mutagene virkninger.

Kaliumsulfat brukes som gjødsel, spesielt i avlinger som er utsatt for klorider; slik er det med tobakk og poteter. Forbindelsen gir kalium, et av de tre viktigste næringsstoffene i planter, og svovel, som er tilstede i proteinene deres..

Artikkelindeks

  • 1 Struktur
    • 1.1 Krystallinske faser
    • 1.2 Ion floke
  • 2 Fysiske og kjemiske egenskaper
    • 2.1 Navn
    • 2.2 Molarmasse
    • 2.3 Fysisk utseende
    • 2.4 Tetthet
    • 2.5 Smeltepunkt
    • 2.6 Kokepunkt
    • 2.7 Løselighet i vann
    • 2.8 Løselighet i organiske løsningsmidler
    • 2.9 Brytningsindeks (nD)
    • 2.10 Reaktivitet
  • 3 Syntese
    • 3.1 Første metode
    • 3.2 Andre metode
    • 3.3 Tredje metode
    • 3.4 Fjerde metode
  • 4 bruksområder
    • 4.1 Gjødsel
    • 4.2 Industriell bruk og som råvare
    • 4.3 Medisin
    • 4.4 Veterinær
    • 4.5 Mataroma
    • 4.6 Andre bruksområder
  • 5 risikoer
  • 6 Referanser

Struktur

Krystallinske faser

Flokket krystallinsk struktur av kaliumsulfat. Kilde: Ra'ike (Wikipedia) [CC0]

I det første bildet ble strukturformelen av kaliumsulfat vist. For hver SO-anion4to-, av tetrahedral geometri er det to kationer K+, som kan representeres av lilla kuler (øvre bilde).

Dermed har vi den ortorombiske krystallstrukturen til KtoSW4, med SÅ anioner4to- representert med gule og røde kuler; mens K-kationene+, allerede sagt, de er de lilla kulene (litt mer robuste).

Denne representasjonen kan forårsake forvirring hvis du tror at stolpene virkelig tilsvarer koordineringskoblinger. Snarere indikerer de hvilket ion som virker direkte eller tett med et annet rundt det. Derfor "kobles" hvert oksygen med fem K+ (ELLER3SWto-- K+), og disse igjen med ti oksygener fra andre omkringliggende sulfatanioner.

Det er da en noe "sjelden" koordinasjonssfære for kalium i KtoSW4:

Koordinasjonssfære for kaliumioner i sulfatsaltet. Kilde: Smokefoot [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

Denne krystallinske strukturen tilsvarer polymorf β-KtoSW4. Ved oppvarming til 583 ºC skjer en overgang til α-K-fasentoSW4, som er sekskantet.

Ion floke

Gjerne strukturen til KtoSW4 det er uvanlig komplisert for et uorganisk salt. Dens ioner er plassert og danner et slags meningsløst virvar og, med det blotte øye, mangler periodicitet.

De som viet seg til krystallografi, kan nærme seg denne floke på en mer hensiktsmessig og beskrivende måte og observere den fra de tre romlige aksene.

Merk at dens sammenfiltrede struktur kan forklare hvorfor KtoSW4 danner ikke hydrater: H-molekylertoEller de har ingen måte å trenge gjennom krystallgitteret for å hydrere kaliumkationer.

Også, med så mange interaksjoner som er omgitt av ionefyltet, er det å forvente at dette krystallgitteret vil ha ganske stabilitet mot varme; og faktisk er dette tilfelle, siden smeltepunktet til KtoSW4 er 1.069 ºC, noe som viser at ionene er sterkt sammenhengende.

Fysiske og kjemiske egenskaper

Kaliumsulfat utseende

Navn

-Kaliumsulfat

-Sulfat av potash

-Arcanite

-Svovel potash

Molarmasse

174,259 g / mol

Fysisk utseende

Hvitt, luktfritt, bitter smak krystallfast, granulat eller pulver.

Tetthet

2,66 g / cm3

Smeltepunkt

1.069 ºC

Kokepunkt

1.689 ºC

Vannløselighet

111 g / L ved 20 ºC

120 g / l ved 25 ºC

240 g / L ved 100 ºC

Løseligheten i vann avtar på grunn av tilstedeværelsen av kaliumklorid, KCl eller ammoniumsulfat, (NH4)toSW4, på grunn av den vanlige ioneffekten.

Løselighet i organiske løsningsmidler

Litt løselig i glyserol, men uoppløselig i aceton og karbonsulfid.

Brytningsindeks (nD)

1.495

Reaktivitet

Kaliumsulfat kan reagere med svovelsyre og forsures for å danne kaliumbisulfat (KHSO4). Det kan reduseres ved høye temperaturer til kaliumsulfid (KtoS).

Syntese

Første metode

Kaliumsulfat syntetiseres ved å omsette kaliumklorid med svovelsyre. Syntesen av kaliumsulfat skjer i to trinn. Det første trinnet innebærer dannelse av kaliumbisulfat.

Dette er en eksoterm reaksjon ettersom den frigjør varme og derfor ikke krever en ekstern varmeforsyning. Reaksjonen utføres ved romtemperatur.

KCl + HtoSW4  => HCl + KHSO4

Det andre trinnet i reaksjonen er endoterm, det vil si at det krever tilførsel av varme slik at det kan oppstå.

KCl + KHSO4  => HCl + KtoSW4

Andre metode

Kaliumsulfat kan syntetiseres ved nøytraliseringsreaksjonen av svovelsyre med en base, kaliumhydroksid:

HtoSW4  +   2 KOH => KtoSW4   +   2 timertoELLER

Tredje metode

Kaliumsulfat produseres ved omsetning av svoveldioksid, oksygen, kaliumklorid og vann.

Fjerde metode

Kaliumsulfat produseres ved å ekstrahere kaliumsulfatet som er tilstede i en saltlake fra Loop Nur-bassenget, Kina. Kaliumsulfat skilles fra de uoppløselige bestanddelene i saltløsningen ved å tilsette den forsurende forbindelsen natriumtripolyfosfat / ureafosfat.

Denne forbindelsen øker forskjellen mellom løseligheten av kaliumsulfat og løseligheten til de andre mindre oppløselige forbindelsene, og oppnår ifølge skaperne av metoden et 100% rent kaliumsulfat. I streng forstand er det ikke en syntesemetode, men det er en ny ekstraksjonsmetode.

applikasjoner

Gjødsel

Kaliumsulfat brukes i tobakkavlinger. Kilde: Pxhere.

Bruken av kaliumsulfat som gjødsel er dens viktigste anvendelse. 90% av den totale produksjonen brukes til dette formålet. Dens bruk er foretrukket fremfor kaliumklorid i de avlingene som er følsomme for tilstedeværelsen av klorid i jorden; for eksempel tobakk.

Kaliumsulfat har et kaliuminnhold på 40-44%, mens svovelkonsentrasjonen representerer 17-18% av forbindelsen. Kalium er nødvendig for å utføre mange viktige funksjoner for planter, siden det aktiverer enzymatiske reaksjoner, proteinsyntese, stivelsesdannelse, etc..

I tillegg er kalium involvert i å regulere vannstrømmen i bladene. Svovel er nødvendig for proteinsyntese, siden det er tilstede i aminosyrer som har det; slik er tilfellet metionin, cystein og cystin, og det griper også inn i enzymatiske reaksjoner.

Selv kaliumsulfat brukes ved sprøyting på bladene i kaliumsulfatpartikler mindre enn 0,015 mm.

Industriell bruk og som råvare

Rå kaliumsulfat brukes til fremstilling av glass og til fremstilling av alun og kaliumkarbonat. Det brukes som et reagens i produksjonen av kosmetikk. Den brukes til fremstilling av øl som vannkorrigerende middel.

Medisin

Det brukes til å korrigere en alvorlig reduksjon i plasmakaliumkonsentrasjonen (hypokalemi), forårsaket av overdreven bruk av diuretika som øker utskillelsen av kalium i urinen..

Kalium er det viktigste intracellulære ionet av exciterende celler, inkludert hjerteceller. Derfor kompromitterer en alvorlig reduksjon i kalium i plasma hjertefunksjonen, og må korrigeres umiddelbart..

Kaliumsulfat har en katartisk virkning, det vil si at det favoriserer utvisning av avføring fra tykktarmen. Av denne grunn brukes en blanding av kalium, magnesium og natriumsulfater for å rense tykktarmen av avføring før du utfører en koloskopi, noe som gir en bedre visualisering av tykktarmen av legen..

veterinær

Kaliumsulfat har blitt brukt for å redusere metioninbehovet i fjærfefôr. Tilstedeværelsen av 0,1% kaliumsulfat i fôret til verpehøner er forbundet med en økning i eggproduksjonen med 5%.

Mataroma

Det er et smaksstoff som gir mat en bitter og salt smak som er ønskelig i noen av dem. I tillegg bemerkes det at kaliumsulfat er utstyrt med de fire grunnleggende smakene: søthet, bitterhet, surhet og saltholdighet..

Saltinnhold, surhet og bitterhet øker med konsentrasjonen av kaliumsulfat, mens søtheten avtar.

Andre bruksområder

Kaliumsulfat brukes som pyroteknisk, i kombinasjon med kaliumnitrat, for å generere en lilla flamme. Brukes som en blitsreduksjon i artilleripropeller.

I tillegg brukes den som et viskositetsøkende middel i kosmetiske produkter som ansiktskremer..

Risiko

Kaliumsulfat er en lavt giftig forbindelse med svært lav dødelighet. LD50 for den orale dosen hos mus er 6600 mg / kg dyrevekt, noe som indikerer at en høy dose er nødvendig for å forårsake musedød. Den samme LD50-verdien forekommer hos rotter.

I øynene kan kaliumsulfat forårsake mekanisk irritasjon ved kontakt. På huden forårsaker kaliumsulfat liten skade på industriell håndtering..

Ved svelging kan kaliumsulfat forårsake gastrointestinal irritasjon med kvalme, oppkast og diaré. Og til slutt forårsaker innånding av kaliumsulfatstøv irritasjon i luftveiene..

Referanser

  1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
  2. Wikipedia. (2019). Kaliumsulfat. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
  3. Nasjonalt senter for bioteknologisk informasjon. (2019). Kaliumsulfat. PubChem-database. CID = 24507. Gjenopprettet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. Brian Clegg. (5. juli 2018). Kaliumsulfat. Royal Society of Chemistry. Gjenopprettet fra: chemistryworld.com
  5. Marie T. Averbuch-Pouchot, A. Durif. (nitten nittiseks). Emner i fosfatkjemi. Verdens vitenskapelig. Gjenopprettet fra: books.google.co.ve
  6. Kjemisk bok. (2017). Kaliumsulfat. Gjenopprettet fra: chemicalbook.com
  7. Shoujiang L. et al. (2019). Rensing og rask oppløsning av kaliumsulfat i vandige oppløsninger. DOI: 10.1039 / C8RA08284G
  8. DrugBank. (2019). Kaliumsulfat. Gjenopprettet fra: drugbank.ca
  9. Mosaic Company. (2019). Kaliumsulfat. Crop Nutrition. Gjenopprettet fra: cropnutrition.com
  10. Narkotika. (2018). Natriumsulfat, kaliumsulfat og magnesiumsulfat (Oral). Gjenopprettet fra: drugs.com

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.