Kaliumsulfat (K2SO4) -Struktur, Eigenschaften, Verwendungen, Synthese

Er Kaliumsulfat Es ist ein anorganisches oder farbloses anorganisches Salz, dessen chemische Formel K ist₂SW₄. Es war bereits im vierzehnten Jahrhundert bekannt und wurde im 17. Jahrhundert als Duplicatum -Salz genannt, da es eine Kombination aus saurem Salz und Alkalsalz ist.

Kaliumsulfat ist in Arcanita Mineral. Dies sind Kochen Kaliumsulfate, Magnesium, Calcium und Natrium, die in Mineralien wie Leonita und Polyhalita beobachtet werden können.

Strukturformel von Kaliumsulfat. Quelle: Kemikungen [Public Domain]

Kaliumsulfat ist etwas giftiges Salz und erzeugt nur Kontakt mit den Augen, dem Atemweg oder dem Verdauungstrakt. Es gibt keine Hinweise auf krebserregende oder mutagene Wirkung.

Kaliumsulfat wird als Dünger verwendet, insbesondere in Pflanzen, die anfällig für Chloride sind. Dies ist der Fall von Tabak und Kartoffeln. Die Verbindung liefert Kalium, einen der drei Hauptnährstoffe von Pflanzen, und Schwefel, die in ihren Proteinen vorhanden sind.

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Struktur

Kristalline Phasen

Kristallstruktur von Kaliumsulfat. Quelle: Ra'ike (Wikipedia) [CC0]

Das erste Bild zeigte die strukturelle Formel von Kaliumsulfat. Für jeden Anion so₄^2-, der tetraedrischen Geometrie gibt es zwei K -Kationen⁺, die durch lila Kugeln dargestellt werden können (überlegenes Bild).

Also über haben Sie die ortorrombische Kristallstruktur des k₂SW₄, Mit dem SOS₄^2- dargestellt durch gelbe und rote Kugeln; Während K -Kationen⁺, Bereits gesagt, sie sind lila Kugeln (ein wenig gestärkt).

Diese Darstellung kann Verwirrung verursachen, wenn angenommen wird, dass die Balken wirklich den Koordinationsverbindungen entsprechen. Sie geben vielmehr an, was Ion direkt oder eng mit einem anderen umgeht. Deshalb verbindet sich jeder Sauerstoff mit fünf K⁺ (ENTWEDER₃SW^2-- K⁺) Und diese wiederum mit zehn Sauerstoff aus anderen umgebenden Sulfatenanionen.

Es gibt dann eine etwas "seltene" Koordinationskugel für Kalium im k₂SW₄:

Koordinationskugel für Kaliumionen in ihrem Sulfatsalz. Quelle: Smokefoot [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/4.0)]]

Diese kristalline Struktur entspricht dem β-k-Polymorph₂SW₄. Wenn er auf 583 ° C erhitzt wird, tritt ein Übergang zur α-K-Phase auf₂SW₄, Welches ist sechseckig.

Ion -Gewirr

Sicher die Struktur von k₂SW₄ Es ist ungewöhnlich kompliziert für ein anorganisches Salz. Seine Ionen sind positioniert und bilden eine Art bedeutungsloses Gewirr und auf den ersten Blick, ohne Periodizität.

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Diejenigen, die sich der Kristallographie engagieren.

Beachten Sie, dass seine verworrene Struktur erklären könnte, warum k₂SW₄ Bildet keine Hydrate: H Moleküle₂Oder sie haben, wie das kristalline Netzwerk Kaliumkationen durchdringt.

Bei so vielen Wechselwirkungen, die im Ionengewirr bedeckt sind, wird erwartet, dass das kristalline Netzwerk vor Hitze genug Stabilität aufweist. Und in der Tat geschieht dies, da der Schmelzpunkt des k₂SW₄ Es ist 1.069 ° C, was zeigt, dass seine Ionen stark kohärent sind.

Physikalische und chemische Eigenschaften

Kaliumsulfataussehen

Namen

-Kaliumsulfat

-Potassa Sulfat

-Arcanita

-Schwefeldalassa

Molmasse

174,259 g/mol

Aussehen

Feste weiße Kristalle, Granulat oder Staub, Toiletten und bitterer Geschmack.

Dichte

2,66 g/cm³

Schmelzpunkt

1.069 ºC

Siedepunkt

1.689 ºC

Wasserlöslichkeit

111 g/l bei 20 ° C

120 g/l a 25 ºC

240 g/l a 100 ºC

Wasserlöslichkeit nimmt aufgrund des Vorhandenseins von Kaliumchlorid, KCL oder Ammoniumsulfat ab (NH₄)₂SW₄, Aufgrund des gemeinsamen Ioneneffekts.

Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln

Leicht löslich in Glycerin, aber in Aceton und Kohlenstoffsulfid unlöslich.

Brechungsindex (ND)

1.495

Reaktivität

Kaliumsulfat kann mit Schwefelsäure reagieren und zur Bildung von Kaliumbisulfat (kHSO₄). Es kann auf hohe Temperaturen auf Kaliumsulfid reduziert werden (k)₂S).

Synthese

Erste Methode

Kaliumsulfat wird durch Reaktion von Kaliumchlorid mit Schwefelsäure synthetisiert. Kaliumsulfatsynthese tritt in zwei Schritten auf. Der erste Schritt beinhaltet die Bildung von Kaliumbisulfat.

Dies ist eine exotherme Reaktion, da sie Wärme freigibt und daher keine externe Wärmeversorgung erfordert. Die Reaktion erfolgt bei Raumtemperatur.

Kcl +h₂SW₄  => HCl +KHSO₄

Der zweite Schritt der Reaktion ist endotherm, das heißt, dass die Wärmeversorgung so erforderlich ist, dass sie auftreten kann.

KCL +KHSO₄  => Hcl +k₂SW₄

Zweite Methode

Kaliumsulfat kann durch Reaktion der Schwefelsäure -Neutralisation mit einer Base, Kaliumhydroxid, synthetisiert werden:

H₂SW₄  +   2 Koh => k₂SW₄   +   2 h₂ENTWEDER

Dritte Methode

Kaliumsulfat wird durch die Reaktion von Schwefeldioxid, Sauerstoff, Kalium und Wasserchlorid produziert.

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Vierte Methode

Kaliumsulfat tritt durch Extraktion von Kaliumsulfat auf, die in einer Salzlake des Nur -Schleifenbeckens, China, vorhanden sind. Kaliumsulfat wird von den unlöslichen Salzkomponenten durch Zugabe von Natriumtriumtripoliphus -Säure / Harnstoffphosphat getrennt.

Diese Verbindung erhöht den Unterschied zwischen Kaliumsulfatlöslichkeit und der Löslichkeit der anderen weniger löslichen Verbindungen und erreicht gemäß den Machern des Verfahrens ein 100 % reines Kaliumsulfat. In einem strengen Sinne ist es keine Synthesemethode, sondern eine neuartige Extraktionsmethode.

Anwendungen

Dünger

Kaliumsulfat wird in Tabakpflanzen verwendet. Quelle: pxhere.

Die Verwendung von Kaliumsulfat als Dünger ist die Hauptanwendung. 90% seiner Gesamtproduktion werden für diesen Zweck verwendet. Seine Verwendung wird dem Kaliumchlorid in den Kulturen vorgezogen, die für das Vorhandensein von Chlorid im Boden empfindlich sind. Zum Beispiel von Tabak.

Kaliumsulfat hat einen Kaliumgehalt von 40 bis 44%, während seine Schwefelkonzentration 17-18% der Verbindung entspricht. Kalium ist notwendig, um viele wesentliche Funktionen für Pflanzen auszuführen, da es enzymatische Reaktionen, Proteinsynthese, Stärkebildung usw. aktiviert.

Darüber hinaus interveniert Kalium in die Regulierung des Wasserflusses in den Blättern. Schwefel ist für die Proteinsynthese notwendig, da er in Aminosäuren vorhanden ist, die sie besitzen; Dies ist der Fall von Metionin, Cystein und Cystin und interveniert auch in enzymatischen Reaktionen.

Sogar Kaliumsulfat wird durch Sprinkler auf Kaliumsulfatpartikeln kleiner als 0,015 mm verwendet.

Industriellen Gebrauch und als Rohstoff

Rohkaliumsulfat wird zur Herstellung von Glas und zur Herstellung von Kaliumaluminium und Carbonat verwendet. Es wird als Reagenz bei der Herstellung von Kosmetika verwendet. Es wird zur Herstellung von Bier als Korrekturwassermittel verwendet.

Medizin

Es wird verwendet, um eine schwere Abnahme der Plasma -Kaliumkonzentration (Hypokaliämie) zu korrigieren, Produkte übermäßiger Verwendung der Diuretika, die die Kaliumausscheidung im Urin erhöhen.

Kalium ist das intrazelluläre Ion von erregbaren Zellen, einschließlich Herz. Eine schwere Abnahme des Kaliums im Plasma beeinträchtigt also den Herzfunktionalismus und muss sofort korrigiert werden.

Kaliumsulfat hat eine kathartische Wirkung, dh es bevorzugt die Vertreibung von Dickdarmkot. Aus diesem Grund wird eine Mischung aus Kalium-, Magnesium- und Natriumsulfaten verwendet.

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Tierarzt

Kaliumsulfat wurde verwendet. Das Vorhandensein von 0,1 % Kaliumsulfat in der Nahrung von Legehennen ist mit einem Anstieg der Eierproduktion um 5 % verbunden.

Lebensmittelgeschmack

Es ist ein Aromagmittel, das Lebensmitteln einen bitteren und salzhaltigen Geschmack verleiht, der in einigen von ihnen wünschenswert ist. Darüber hinaus wird angemerkt, dass Kaliumsulfat mit den vier grundlegenden Aromen ausgestattet ist: Süße, Bitterkeit, Säure und Salzgehalt.

Salzgehalt, Säure und Bitterkeit nehmen mit der Kaliumsulfatkonzentration zu, während die Süße abnimmt.

Andere Verwendungen

Kaliumsulfat wird als Pyrotechnikum in Kombination mit Kaliumnitrat verwendet, um eine lila Flamme zu erzeugen. Es wird als Flash -Reduzierer in der Menge Artillerie -Triebwerken verwendet.

Darüber hinaus wird es als Mittel verwendet, das die Viskosität in kosmetischen Produkten wie Gesichtscremes erhöht.

Risiken

Kaliumsulfat ist eine kleine giftige Verbindung und eine sehr niedrige Letalität. LD50 für die orale Dosis bei Mäusen ist 6.600 mg / kg Tiergewicht, was darauf hinweist, dass eine hohe Dosis erforderlich ist, um den Tod der Maus zu erzeugen. Der gleiche Wert von LD50 wird bei Ratten dargestellt.

In den Augen kann Kaliumsulfat durch Kontakt mechanische Reizungen erzeugen. In der Haut verursacht Kaliumsulfat der industriellen Bewirtschaftung wenig Schaden zufolge.

Durch Einnahme kann Kaliumsulfat mit Übelkeit, Erbrechen und Durchfall durch Magen -Darm -Reizungen führen. Und schließlich führt die Inhalation von Kaliumsulfatstaub zu Reizungen im Atemweg.

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