SULFAT DE POTASIU (K2SO4): STRUCTURĂ, PROPRIETĂȚI, UTILIZĂRI, SINTEZĂ - CHIMIE - 2025

Sulfatul de potasiu este o sare anorganică alb sau incolor , cu formula chimică K ₂ SO ₄ . Acesta era deja cunoscut în secolul al XIV-lea, fiind numit în secolul al XVII-lea drept sare duplicatum, deoarece este o combinație între o sare acidă și o sare alcalină.

Sulfatul de potasiu se găsește sub formă minerală în arcanit, dar prezentarea sa este mai frecventă în așa-numitele săruri Stassfurt. Acestea sunt recristalizări de sulfați de potasiu, magneziu, calciu și sodiu, observabile în minerale precum leonit și polialită.

Formula structurală a sulfatului de potasiu. Sursa: Kemikungen

Sulfatul de potasiu este o sare cu un nivel scăzut de toxicitate și provoacă doar iritații la contactul cu ochii, tractul respirator sau tractul digestiv. Nu există nicio dovadă a unei acțiuni cancerigene sau mutagene.

Sulfatul de potasiu este utilizat ca îngrășământ, în special în culturile care sunt sensibile la cloruri; este cazul tutunului și cartofilor. Compusul furnizează potasiu, unul dintre cele trei substanțe nutritive principale din plante și sulf, care este prezent în proteinele lor.

Structura

Faze cristaline

Structura cristalină încâlcită a sulfatului de potasiu. Sursa: Ra'ike (Wikipedia)

În prima imagine a fost prezentată formula structurală a sulfatului de potasiu. Pentru fiecare SO ₄ ^2- anion , de geometrie tetraedrică, există două cationi K ⁺ , care pot fi reprezentate prin sfere purpurii (imaginea superioară).

Astfel deasupra avem structura de cristal ortorombică a lui K ₂ SO ₄ , cu anionii SO ₄ ² reprezentați din sfere galbene și roșii; în timp ce cationii K ⁺ , menționați deja, sunt sferele purpurii (puțin robuste).

Această reprezentare poate provoca confuzie dacă credeți că barele corespund efectiv legăturilor de coordonare. Mai degrabă, ei indică care ion interacționează direct sau îndeaproape cu altul din jurul său. De aceea, fiecare oxigen este „conectat” cu cinci K ⁺ (O ₃ SO ^2- - K ⁺ ), iar aceștia, la rândul lor, cu zece oxigeni din alți anioni sulfați din jur.

Există apoi o sferă oarecum „rară” de coordonare a potasiului în K ₂ SO ₄ :

Sfera de coordonare a ionilor de potasiu din sarea sa sulfatată. Sursa: Smokefoot

Acest cristalin corespunde structurii la polimorful β-K ₂ SO ₄ . Atunci când este încălzit la 583 ° C, o tranziție are loc la α-K ₂ SO ₄ faza , care este hexagonal.

Tangle de ioni

Cu siguranță, structura K ₂ SO ₄ este neobișnuit de complicată pentru o sare anorganică. Ionii săi sunt poziționați formând un fel de încurcătură fără sens și, la prima vedere, lipsiți de periodicitate.

Cei implicați în cristalografie pot aborda acest încurcătură într-un mod mai adecvat și descriptiv, observându-l din cele trei axe spațiale.

Rețineți că structura sa încurcate ar putea explica de ce K ₂ SO ₄ nu formează hidrați: H ₂ O molecule au nici o modalitate de a penetra rețeaua cristalină a cationii de potasiu hidrat.

De asemenea, cu atâtea interacțiuni cuprinse în încurcăturile ionice, este de așteptat ca această rețea de cristal să aibă destulă stabilitate împotriva căldurii; și de fapt acesta este cazul, deoarece punctul de topire al K ₂ SO ₄ este de 1.069 ºC, ceea ce arată că ionii săi sunt puternic coezivi.

Proprietati fizice si chimice

Aspect sulfat de potasiu

Nume

-Sulfat de potasiu

-Sulfat de potasă

-Arcanite

-Sulfat de potasiu

Masă molară

174.259 g / mol

Aspectul fizic

Solid, alb, inodor, cu gust amar, granulat sau solid sub formă de pulbere.

Densitate

2,66 g / cm ³

Punct de topire

1.069 ºC

Punct de fierbere

1.689 ºC

Solubilitatea apei

111 g / L la 20 ºC

120 g / L la 25 ºC

240 g / L la 100 ºC

Solubilitatea în apă scade datorită prezenței clorurii de potasiu, KCl sau sulfatului de amoniu, (NH ₄ ) ₂ SO ₄ , datorită efectului ionului comun.

Solubilitate în solvenți organici

Ușor solubil în glicerol, dar insolubil în acetonă și sulfură de carbon.

Indicele de refracție (nD)

1495

reactivitatea

Sulfatul de potasiu poate reacționa cu acidul sulfuric, acidifiindu-se pentru a forma bisulfat de potasiu (KHSO ₄ ). Acesta poate fi redusa la temperaturi ridicate la sulfura de potasiu (K ₂ S).

Sinteză

Prima metodă

Sulfatul de potasiu este sintetizat reacționând clorura de potasiu cu acidul sulfuric. Sinteza sulfatului de potasiu are loc în două etape. Primul pas implică formarea de bisulfat de potasiu.

Aceasta este o reacție exotermă, deoarece eliberează căldură și, prin urmare, nu necesită o alimentare externă de căldură. Reacția se efectuează la temperatura camerei.

KCl + H ₂ SO ₄ => HCI + KHSO ₄

Al doilea pas al reacției este endotermic, adică necesită furnizarea de căldură pentru ca acesta să se producă.

KCl + KHSO ₄ => HCI + K ₂ SO ₄

A doua metodă

Sulfatul de potasiu poate fi sintetizat prin reacția de neutralizare a acidului sulfuric cu o bază, hidroxid de potasiu:

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

A treia metodă

Sulfatul de potasiu este produs prin reacția dioxidului de sulf, a oxigenului, a clorurii de potasiu și a apei.

A patra metodă

Sulfatul de potasiu este produs prin extragerea sulfatului de potasiu prezent într-o saramură din bazinul Loop Nur, China. Sulfatul de potasiu este separat de componentele insolubile ale saramurii prin adăugarea compusului acidifiant tripolifosfat de sodiu / uree fosfat.

Acest compus crește diferența dintre solubilitatea sulfatului de potasiu și solubilitatea celorlalți compuși mai puțin solubili, obținând, după creatorii metodei, un sulfat de potasiu pur 100%. În sens strict, nu este o metodă de sinteză, ci este o metodă nouă de extracție.

Aplicații

Îngrăşământ

Sulfatul de potasiu este utilizat în culturile de tutun. Sursa: Pxhere.

Utilizarea sulfatului de potasiu ca îngrășământ este principala aplicație. 90% din producția sa totală este utilizată în acest scop. Utilizarea sa este preferată de clorura de potasiu în culturile care sunt sensibile la prezența clorurii în sol; de exemplu cea a tutunului.

Sulfatul de potasiu are un conținut de potasiu de 40-44%, în timp ce concentrația sa de sulf reprezintă 17-18% din compus. Potasiul este necesar pentru îndeplinirea multor funcții esențiale pentru plante, deoarece activează reacții enzimatice, sinteza proteinelor, formarea amidonului etc.

În plus, potasiul este implicat în reglarea fluxului de apă în frunze. Sulful este necesar pentru sinteza proteinelor, deoarece este prezent în aminoacizii care îl posedă; acesta este cazul metioninei, cisteinei și cistinei și este, de asemenea, implicat în reacții enzimatice.

Chiar și sulfatul de potasiu este utilizat prin pulverizarea pe frunze în particule de sulfat de potasiu mai mici de 0,015 mm.

Utilizare industrială și ca materie primă

Sulfatul de potasiu brut este utilizat la fabricarea sticlei și la fabricarea aluminiului și carbonatului de potasiu. Este utilizat ca reactiv la fabricarea produselor cosmetice. Este folosit la fabricarea berii ca agent corector pentru apă.

Medicament

Este utilizat pentru a corecta o scădere severă a concentrației plasmatice de potasiu (hipokalemie), cauzată de utilizarea excesivă de diuretice care cresc excreția urinară de potasiu.

Potasiul este principalul ion intracelular al celulelor excitabile, inclusiv celulele inimii. Prin urmare, o scădere severă a potasiului în plasmă compromite funcția cardiacă și trebuie corectată imediat.

Sulfatul de potasiu are o acțiune cathartică, adică favorizează expulzarea fecalelor din colon. Din acest motiv, un amestec de sulfați de potasiu, magneziu și sodiu este utilizat pentru a șterge colonul scaunului înainte de a efectua o colonoscopie, ceea ce permite o mai bună vizualizare a colonului de către medic.

Veterinar

Sulfatul de potasiu a fost utilizat pentru a reduce necesitatea de metionină în hrana păsărilor de curte. Prezența a 0,1% de sulfat de potasiu în hrana găinilor ouătoare este asociată cu o creștere de 5% a producției de ouă.

Arome alimentare

Este un agent aromatizant care oferă alimentelor un gust amar și sărat, care este de dorit în unele dintre ele. În plus, se remarcă faptul că sulfatul de potasiu este înzestrat cu cele patru arome de bază: dulceață, amărăciune, aciditate și salinitate.

Salinitatea, aciditatea și amărăciunea cresc odată cu concentrația de sulfat de potasiu, în timp ce dulceața scade.

Alte utilizări

Sulfatul de potasiu este utilizat ca pirotehnic, în combinație cu nitratul de potasiu, pentru a genera o flacără purpurie. Este utilizat ca reductor de bliț în sarcinile propulsorilor de artilerie.

În plus, este utilizat ca agent pentru creșterea vâscozității în produse cosmetice precum creme de față.

riscuri

Sulfatul de potasiu este un compus toxic toxic cu o letalitate foarte scăzută. LD50 pentru doza orală la șoareci este de 6.600 mg / kg greutate animală, ceea ce indică faptul că este necesară o doză mare pentru a provoca moartea mouse-ului. Aceeași valoare LD50 apare la șobolani.

La ochi, la contact, sulfat de potasiu poate provoca iritații mecanice. Pe piele, sulfatul de potasiu cauzează mici daune manipulării industriale.

Dacă este înghițit, sulfat de potasiu poate provoca iritații gastro-intestinale cu greață, vărsături și diaree. Și, în sfârșit, inhalarea prafului cu sulfat de potasiu provoacă iritații ale tractului respirator.

Referințe

1. Shiver & Atkins. (2008). Chimie anorganică . (A patra editie). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Sulfat de potasiu. Recuperat de la: en.wikipedia.org
3. Centrul Național de Informații Biotehnologice. (2019). Sulfat de potasiu. Baza de date PubChem. CID = 24507. Recuperat din: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Brian Clegg. (5 iulie 2018). Sulfat de potasiu. Societatea Regală de Chimie. Recuperat de la: chemistryworld.com
5. Marie T. Averbuch-Pouchot, A. Durif. (o mie nouă sute nouăzeci și șase). Subiecte în chimia fosfatului. Științific Mondial. Recuperat din: books.google.co.ve
6. Carte chimică. (2017). Sulfat de potasiu. Recuperat din: chemicalbook.com
7. Shoujiang L. și colab. (2019). Purificarea și dizolvarea rapidă a sulfatului de potasiu în soluții apoase. DOI: 10.1039 / C8RA08284G
8. DrugBank. (2019). Sulfat de potasiu. Recuperat de la: drugbank.ca
9. Compania Mozaic. (2019). Sulfat de potasiu. Nutriția culturilor Recuperat din: cropnutrition.com
10. Droguri. (2018). Sulfat de sodiu, sulfat de potasiu și sulfat de magneziu (oral). Recuperat de la: droguri.com