Сульфат калію

Сульфат калію - Неорганічна сполука. Хімічна формула K₂SO₄.

Історія

Сульфат калію був відомий з початку 14 століття, вивчений Глаубером, Бойлом і Тахеусом. У 17 столітті він був названий arcanuni або sal duplicatum - Ці назви були для кислот та лужних солей.

Знаходження у природі

У природі на родовищах калійних солей. Є у водах солоних озер.

Фізичні властивості

Безбарвні кристали, ромбічна сингонія (a = 0,742 нм, b = 1,001 нм, c = 0,573 нм, Z = 4, просторова група Pnam). При температурі вище 584 °C перетворюється на гексагональну модифікацію (a = 0,5947 нм, c = 0,8375 нм, Z = 2, просторова група P6₃/mmc).

Добре розчинний у воді, не піддається гідролізу. Нерозчинний у концентрованих розчинах лугів чи чистому етанолі.

Отримання

Мінеральні форми чистого сульфату калію щодо рідкісні. Мінерал арканіт (англ. Arcanite ) складається з чистого K₂SO₄, є білі або прозорі кристали, зустрічається в Каліфорнії (США).

Є багато мінералів, що містять солі калію:

Промислові методи одержання засновані на обмінних реакціях KCl з різними сульфатами і в результаті сульфат калію, як правило, сильно забруднений побічними продуктами:

Найбільш чистий продукт одержують, обробляючи твердий хлорид калію концентрованою сірчаною кислотою:

Прожарювання з вугіллям мінералу лангбейніту:

У лабораторній практиці застосовують такі методи:

• з оксиду калію:

• витісненням із слабких чи нестійких кислот:

• з лугу та розведеної кислоти:

• з гідросульфату калію:

• окисленням сульфіду калію:

• з надперекису калію:

Сульфат калію виходить при нагріванні сульфіту калію до температури 600 °C:

Хімічні властивості

Як сіль двоосновної кислоти утворює кислі солі:

Як усі сульфати взаємодіє з розчинними сполуками барію:

Відновлюється до сульфіду:

З оксидом сірки утворює піросульфат:

Застосування

Основний споживач сульфату калію – сільське господарство. Сульфат калію є цінним безхлорним добривом. Ефективність сульфату калію краще проявляється на бідних калієм дерново-підзолистих ґрунтах гранулометричного складу та торф'яних ґрунтах. На чорноземних ґрунтах він застосовується зазвичай під культури, які засвоюють багато калію та натрію (цукровий буряк, соняшники, плодові, для коренеплодів, овочів). На каштанових та сероземних ґрунтах використовують залежно від виду культури, технології вирощування та вмісту калію у ґрунті. Сульфат калію набагато ефективніше впливає на величину врожаю та його якість, якщо його застосовувати у комплексі з азотними та фосфорними добривами. На кислих ґрунтах дія сульфату калію підвищується на тлі використання вапна.

Калій підвищує вміст цукрів і вітамінів у продукції, що вирощується, а підживлення наприкінці серпня-вересня сприяють кращому зимуванню плодово-ягідним і декоративним деревам і чагарникам. Використовується на різних ґрунтах, під всі культури, а також для кімнатного та балконного квітництва. Сульфат калію придатний для всіх способів внесення: основного (при перекопуванні ґрунту навесні або восени) та для підживлення протягом вегетаційного періоду. [1]

Застосовується насамперед під культури, чутливі до хлору (картопля, тютюн, льон, виноград, цитрусові та ін.).Наявність у добривах сульфат-іону позитивно впливає на врожай рослин сімейства хрестоцвітих (капуста, бруква, турнепс та ін) та бобових, що споживають багато сірки.

Також сульфат калію використовується у виробництві скла, різних галунів та інших сполук калію, як флюс у металургії. [2] У Європейському союзі допущений як використання як харчова добавка E515.

Відомості про безпеку

Наступні дії сульфатом калію на частини тіла можуть спричинити:

• Очі: потрапляння пилу може спричинити механічне подразнення,
• Шкіра: потрапляння на шкіру може спричинити подразнення,
• Попадання всередину: вживання в їжу великих кількостей може викликати подразнення шлунково-кишкового тракту,
• Вдихання: при вдиханні може спричинити подразнення дихальних шляхів,
• При хронічному вживанні сульфату калію: отруєння можуть виникати в окремих випадках тривалого впливу.

Примітки

1. ↑Інформаційне джерело №1. Архівовано з першоджерела 21 квітня 2012 року.Перевірено 28 березня 2010 року.
2. ↑Інформаційне джерело №2. Архівовано з першоджерела 21 квітня 2012 року.Перевірено 28 березня 2010 року.

Фізичні властивості

Сульфат калію K₂SO₄ - Сіль лужного металу калію та сірчаної кислоти. Білий, термічно стійкий. Добре розчиняється у воді (гідролізу немає).

Відносна молекулярна маса Mr = 174,26; відносна щільність для тб. і ж. стану d = 2,662; t_пл = 1074 º C; t_стос > 2000º C

Спосіб отримання

1. В результаті взаємодії при надпероксиду калію і сірки утворюється сульфат калію:

2. Оксид калію реагує з оксидом сірки. В результаті реакції утворюється сульфат калію:

K₂O + SO₃ = K₂SO₄

3. В результаті реакції між гідроксидом калію і сірчаною кислотою відбувається освіта сульфату калію і води:

4. Гідросульфат калію при 240 ºС розкладається з освітою сульфату калію і сірчаної кислоти:

5. При взаємодії концентрованого гідроксиду калію і гідросульфату калію утворюється сульфат калію і вода:

6. Сульфат калію взаємодіє з хлоридом калію при 450-700 º C з освітою сульфату калію і соляної кислоти:

7. Твердий хлорид калію реагує з концентрованою сірчаною кислотою у стані кипіння. В результаті реакції утворюється сульфат калію та газ хлороводень:

8. При температурі вище 500 С твердий сульфід калію взаємодіє з киснем, утворюючи сульфат калію:

Якісна реакція

Якісна реакція на сульфат калію - взаємодія його з хлоридом барію, в результаті реакції відбувається утворення білого осаду, який не розчиняється в азотній кислоті:

1. При взаємодії з хлоридом барію , сульфат калію утворює сульфат барію і хлорид калію:

Хімічні властивості

1. Сульфат калію може реагувати з простими речовинами :

1.1. Сульфат калію реагує з вуглецем при температурі 900º C. При цьому утворюються сульфід калію і чадний газ:

1.2. З воднем сульфат калію реагує при температурі 600º C, у присутності каталізатора Fe₂O₃ з освітою сульфіду калію та води:

2. Сульфат калію вступає у реакцію зі багатьма складними речовинами:

2.1. Сульфат калію взаємодіє з гідроксидами :

2.1.1. Сульфат калію реагує з гідроксидом барію з освітою гідроксиду калію і сульфату барію:

2.2. Сульфат калію може реагувати з кислотами :

2.2.1. При взаємодії з концентрованою сірчаною кислотою твердий сульфат калію утворює гідросульфат калію:

2.3. Сульфат калію може взаємодіяти з оксидами :

2.3.1. Сульфат калію реагує з оксидом сірки (VI) . Взаємодія сульфату калію з оксидом сірки (VI) призводить до освіти піросульфату калію:

2.4. Сульфат калію реагує із солями :

2.4.1. Сульфат калію взаємодіє з хлоридом барію . При цьому утворюються хлорид калію та осад сульфат барію:

Сульфат калію: властивості, формула, застосування

Сульфат калію – це неорганічна речовина, калієва сіль сірчаної кислоти, також називається сірчанокислий калій. Застосовується у багатьох сферах діяльності: фармацевтиці, косметології, харчовій промисловості, а також використовується як добриво у городництві та садівництві. З'єднання є добрим безхлорним добривом, яке використовується для заповнення макроелемента при калієвому голодуванні рослин. Речовини присвоєно код харчової добавки Е515, його вносять у продукти харчування як стабілізатор та емульгатор, для продовження терміну придатності і як заміну хлориду натрію.

Що таке сульфат калію, формула

Сульфат калію – це середня сіль сірчаної кислоти з атомом калію. Хімічна формула:

У структурі речовини є залишок сірчаної кислоти – SO₄, а також два атоми калію, компоненти з'єднані за допомогою іонного зв'язку.

У чистому вигляді сірчанокислий калій не зустрічається у природі. Рідко знаходять арканіт – мінерал, що містить значну частку цієї солі. Арканіт часто пов'язаний із сульфатом амонію (маскагніт – (NH₄)₂SO₄), колір мінералу від безбарвного до біло-коричневого, відрізняється прозорістю і високим ступенем скляного блиску. Форма кристалів таблитчата, твердість за шкалою Мооса - 2, досить крихкий.Родовища арканіту знаходяться в Польщі, США, Італії, низька зустрічальність. Можна виявити поблизу гідротермальних джерел.

Як складовий компонент сульфат калію присутній у родовищах інших калієвих солей:

• глазерит включає сульфати натрію та калію у співвідношенні 2 до 1 – 2K₂SO₄∙Na₂SO₄;
• пікромерит містить сульфати калію та магнію в сукупності з водою – K₂SO₄∙MgSO₄∙6H₂O;
• леоніт являє собою водний сульфат калію та магнію з меншим вмістом води: K₂SO₄∙MgSO₄∙4H₂O;
• лангбейніт містить безводний комплекс сульфату магнію та калію: K₂SO₄∙2MgSO₄;
• полігаліт – суміш солей сірчаної кислоти магнію, калію та кальцію з водою: K₂SO₄∙MgSO₄∙2CaSO₄∙2H₂O;
• сингеніт містить водну кальцієву та калієву солі сірчаної кислоти: K₂SO₄∙CaSO₄∙H₂O.

Однак видобувати сульфат калію з таких мінералів складно та дорого, тому при виробництві користуються іншими способами одержання речовини. У розчиненому вигляді його знаходять у водах солоних озер вулканічного походження.

Чистий сірчанокислий калій має вигляд дрібних кристалів або кристалічного порошку білого кольору без запаху з характерним неприємним гірко-солоним смаком. Щільність низька, не гігроскопічна. Добре розчинний у воді, при підвищенні температури, розчинність посилюється (оптимум при 25 °С). Не розчинний у кислотах та лугах, не піддається гідролізу (розпаду під дією води). Плавиться за температури 1029 °С.

Хімічні властивості, реакції з сульфатом калію

За хімічними властивостями сульфат калію подібний до інших середніх солей, утворених сильним металом і залишком сірчаної кислоти. Він може вступати в реакцію з простими речовинами, такими як водень:

Взаємодія при інтенсивному нагріванні (до +600 °С) у присутності каталізатора – оксиду заліза (Fe₂O₃). При цьому виділяється вода і випадають кристали моносульфіду калію. Аналогічно, але при температурі +900 °С та з виділенням чадного газу йде реакція з чистим вуглецем:

Сірчанокислий калій може реагувати з багатьма складними речовинами. Так, за рахунок наявності двох атомів калію йде утворення кислих солей – солей, що мають два види катіонів (позитивно заряджені іони). Це відбувається в ході реагування з концентрованою сірчаною кислотою:

Сульфат калію реагує з сильними основами, наприклад, гідроксидом барію:

Внаслідок взаємодії випадає білий осад нерозчинного сульфату барію та виділяється їдкий калій. Як типова сірчанокисла сіль, сульфат калію реагує з розчинними солями барію, у тому числі з хлоридами. При цьому знову відбувається відділення осаду, а також формується калію хлорид:

Виділення осаду нерозчинної солі барію білого кольору в результаті реагування з розчинним хлоридом барію є якісною реакцією на сірчанокислий калій.

Сульфат калію взаємодіє з оксидами:

Підсумком реакції є виділення піросульфату калію – складної неорганічної сполуки.

Виробництво та отримання

У лабораторних умовах сульфат калію можна одержати різними шляхами. Насамперед, за допомогою взаємодії оксиду калію із сірчаною кислотою:

Як побічний продукт виділяється вода. Інший спосіб - реакція окису калію з сірчаним ангідридом:

Речовину одержують також шляхом змішування розведеної сірчаної кислоти та гідроксиду калію:

Сульфат калію також одержують шляхом розкладання нестійкої солі вугільної кислоти сильнішою кислотою:

Можливе утворення сірчанокислого калію при розкладанні кислої калієвої солі, гідросульфату, що йде при температурі +240°:

Гідросульфат калію також можна застосовувати для отримання сірчанокислого калію шляхом додавання сильного лугу:

У лабораторній практиці також застосовується прожарювання гідросульфату калію з хлоридом калію при температурному режимі порядку +500 °С, внаслідок чого випадає сульфат калію, і відбувається випаровування соляної кислоти:

Відомий шлях отримання з'єднання через окислення моносульфіду калію киснем, що йде при нагріванні до 700 °С:

Гіпероксид калію – реактив, що часто використовується для отримання сульфату калію. Так, його обробляють чистою сіркою, підігріваючи до +140 °С:

Надпероксид також реагує із сірчаним газом з виділенням сірчанокислого калію:

Отримати калієву сіль сірчаної кислоти можна, прокип'ятивши твердий хлорид калію з концентрованою сірчаною кислотою:

Сульфат калію виділяється при термічному розкладанні сульфіту калію:

Взаємодія при нагріванні до +600 °С, з виділенням сульфіду калію.

Інший метод лабораторного одержання сульфату калію полягає в окисленні сірки дворомовокислим калієм:

За допомогою реагування амонійної солі сірчаної кислоти з гідроксидом калію можна отримати сульфат калію. Побічними продуктами в цьому випадку будуть пароподібний аміак та вода:

У промисловості перелічені лабораторні методи не застосовуються у зв'язку із складністю роботи та необхідності масштабного виходу продукту. Іноді використовують прожарювання природного мінералу лангбейніту з вугіллям, при цьому виділяється суміш газів (сірчистий газ та вуглекислий газ), випадає магній:

Виділення речовини з мінералу не завжди економічно вигідне, оскільки завод з переробки має знаходитись поблизу родовищ.

Для отримання чистого сульфату калію використовують обробку хлориду калію концентрованою сірчаною кислотою, але таке виробництво потребує високоякісних кадрів, а також досконалих систем безпеки, т.к. робота з концентрованою сірчаною кислотою повинна вестись у захисному одязі та у присутності потужної тяги. Крім того, побічними продуктами реакції є хлористий водень – токсичний газ.

Найчастіше у промисловості використовують обробку хлоридів калію будь-якими сульфатами – магнію, натрію, заліза, кальцію. Так, для видобутку сірчанокислого калію застосовують взаємодію хлориду калію з природним сульфатом магнію (епсоміт – MgSO₄∙7H₂O). Процес триває кілька етапів:

1. Штучне отримання мінералу шеніту (K₂SO₄∙MgSO₄∙6H₂O) шляхом взаємодії з хлоридом калію сульфатного мінералу епсоміту.
2. Отриманий розчин, насичений шенітом, подають у горючий реактор, де випаровується близько 20% води. На цьому етапі відбувається відділення твердих солей, які потрапляють у відстійник, а потім на центрифугу, після чого виводяться із системи.
3. Шенітовий щілинок зливається, а до шеніту, що залишився, вносять хлорид калію при промиванні. Утворюється сульфат калію.
4. Матковий розчин, що включає хлорид калію і Шеніт відправляється на повторну переробку.

Вплив на організм та на сільськогосподарські культури

Сірчанокислий калій добре засвоюється організмом людини, заповнюючи калієвий дефіцит. Він здатний змінювати осмотичний тиск у просвіті кишки, витягуючи воду і надаючи м'яку проносну дію, сприяючи формуванню та відходженню калу.На сільськогосподарські культури сульфат калію впливає позитивно. Він збагачує грунт мінеральними компонентами, що легко засвоюються для рослин, усуває калієве голодування, продовжує плодоношення і покращує смак і якість плодів.

Корисні властивості

Сульфат калію допомагає поновити мінеральний баланс організму. Біологічна роль калію дуже висока, бере участь у регуляції м'язової активності, формуючи мембранний потенціал дії зовні м'язових клітин. Він створює необхідні умови нормального скорочення м'язів, роботи міокарда. Інші функції макроелемента:

• підтримання сталості мінерального складу плазми;
• балансування кислотно-лужного балансу крові;
• забезпечення нормального водяного балансу.

Нестачу калію називають гіпокаліємією. Цей тяжкий стан характеризується підвищенням дратівливості, порушенням скоротливості м'язів, судомами, перевтомою. При цьому виникає тахікардія, слабкість, порушення роботи шлунково-кишкового тракту (нудота, атонія). Гіпокаліємія настає при зниженні рівня калію у крові нижче 3,5 ммоль/л. Для профілактики захворювання необхідно вживати продукти, багаті калієм та його солями, у тому числі сульфатом калію, який добре всмоктується.

За рахунок можливості регулювати осмотичний тиск сірчанокислий калій сприятливо впливає на моторику кишечника. При частих запорах прийом препаратів, що містять сульфат калію, сприяє нормалізації випорожнень.

Сульфат калію застосовується як добрива. Внесення його в ґрунт дозволяє досягти високої врожайності та посиленого розростання сільськогосподарських культур. Досвідчені садівники рекомендують удобрювати їм бідні дерево-підзолисті ґрунти.На рослини добрива має ряд корисних ефектів:

• покращує стійкість рослини до несприятливих факторів середовища: різкої зміни морозу-тепла, промерзання коренів, сонячних опіків, посухи та перезволоження;
• стимулює вироблення та накопичення цукрів та вітамінів у плодах;
• активізує імунітет рослини, допомагає у боротьбі з патогенними грибками, бактеріями та вірусами;
• допомагає утворенню бічних пагонів.

Сірчанокислий калій підходить як добрива для культур, що не переносять хлористі підживлення. Він активує циркуляцію рослинного соку розвиток кореневої системи, що призводить до пишного цвітіння та плодоношення.

Шкода

Як харчова добавка сульфат калію, як вважається, не може завдати шкоди, оскільки вноситься в продукти в невеликих кількостях. При прийомі лікарських засобів на основі даної неорганічної речовини слід дотримуватись рекомендацій лікаря та не приймати занадто великих доз препарату.

p align="justify"> Робота з добривом повинна вестися в захисному одязі, т.к. попадання чистого сірчанокислого калію на шкіру та слизову оболонку очей призводить до опіків. Вдихання порошку може спричинити сильне подразнення дихальних шляхів та пошкодження ротової порожнини.

Застосування

Сульфат калію використовується у багатьох сферах. Основний споживач солі – сільське господарство, де він застосовується як якісне добриво для бідних калієм ґрунтів. Її також застосовують у медицині для лікування запорів та поповнення дефіциту калію. У харчовій промисловості та косметології з'єднання виступає емульгатором та стабілізатором.

Застосування сульфату калію у сільському господарстві як добриво

Сірчанокислий калій – це якісне безхлорне добриво, яке швидко розчиняється у воді, переходячи в форму, що легко засвоюється для рослин. Рослинні організми харчуються виключно осмотрофно, тобто. поглинають поживні речовини як розчину. Тому чим вища розчинність добрива, тим краще воно допомагає.

Калій, як добриво, виконує низку важливих функцій у клітинах рослин:

1. Вирівнює осмотичний тиск, регулює водний баланс через всмоктування води корінням та відкривання та закривання продихів, які знаходяться в епідермі листа.
2. Потовщує клітинну стінку, захищає її від несприятливих факторів.
3. Бере участь у метаболізмі вуглеводів: сприяє накопиченню цукрів та відтоку їх із листя в інші органи.
4. Підвищує вміст моно- та полісахаридів у плодах.
5. Стимулює фотосинтез.
6. Допомагає рослині переносити короткочасні посухи, переживати періоди перезволоження, активізуючи транспірацію.
7. Бере участь у біохімічних реакціях, що призводять до синтезу гормонів росту, що позитивно впливає на накопичення біомаси.

Калієве голодування рослини визначається, насамперед, втратою тургору, в'яненням. Потім з'являється «крайовий» опік листя, пожовтіння та поява коричневого забарвлення із засиханням по всьому краю листа. Зростання сповільнюється, нові пагони не формуються або утворюються укорочені, потворні. Спостерігається повільне утворення плодів, причому вони дрібні, смакові якості знижуються. Опадає спочатку верхнє, потім нижнє листя, період цвітіння коротшає, бутони довго не розкриваються.

Для отримання хорошого врожаю та рясного цвітіння культурних рослин необхідно періодично підгодовувати добривами.Однак деякі культури не переносять внесення в ґрунт хлору, до них належать:

• томати;
• картопля;
• огірки;
• малина;
• аґрус;
• виноград;
• смородина.

Як добрива таким рослинам добре підійде сульфат калію. Мінеральна добавка підходить для будь-якого типу ґрунтів, її вносять під баклажани, перці, плодово-ягідні культури. Підгодовують їм у сухому вигляді та у вигляді розчину. У рідкій формі застосовується підживлення під корінь та обприскування листя та пагонів.

Сірчанокислий калій можна змішувати з іншими добривами: фосфатними, азотистими, вапном. Не рекомендується поєднувати його з крейдою, сечовиною, компостом та гною.

У сухому вигляді добриво сульфат калію розсипають на грунт при весняному перекопуванні, а також восени, після збирання врожаю. Важливо закласти його на достатню глибину, туди, де розташовуватиметься коріння рослин. Повторювати процедуру необхідно щорічно, оскільки речовина вимивається дощами.

Підживлення під корінь проводиться розчином сульфату калію. Плодові дерева можна удобрювати через шурфи – отвори, створені під кутом 45°, що ведуть до кореневої системи.

Обприскування рослин проводять у суху погоду без вітру з відстані 20-25 см. Краще, щоб у наступні два дні не було опадів, щоб дощ не змив корисну сполуку. Якщо таке сталося, то краще повторити обробку.

Дозування для різних культур вказується на упаковці, як правило, такі норми внесення:

Застосування сульфату калію в медицині

Сульфат калію входить до складу полівітамінних препаратів поряд з іншими сульфатами, вітамінами групи В та аскорбіновою кислотою. Він сприяє кращому засвоєнню вітамінних сполук, і навіть нормалізації мінерального балансу. Сірчанокислий калій запобігає дефіциту макроелемента в організмі.

Препарати, що містять цю неорганічну сіль, можуть застосовуватися як слабкий і м'який проносний. Вони витягують воду з тканин кишечника в просвіт, рахунок чого формуються каловые маса. Сульфат калію має подразнюючу дію на стінку кишки, внаслідок чого вона активніше скорочується, стимулюється дефекація.

Показання для прийому сірчанокислого калію:

• підвищена фізична та розумова стомлюваність;
• адаптація до екстремальних факторів середовища;
• незбалансоване харчування;
• вагітність та період лактації;
• відновлювальний період після захворювань, тяжких фізичних навантажень, операцій;
• запори.

Застосування сульфату калію в харчовій промисловості та косметології

Харчова добавка Е515 часто застосовується у промисловості харчових продуктів. Сірчанокислий калій сприяє збереженню структури та товарного виду харчових продуктів, збільшує кількість циклів розморожування-заморожування без погіршення смакових якостей. Сіль можна знайти у складі таких продуктів, як соуси (кетчуп, майонез), йогуртові продукти; фруктова та овочева консервація.

Харчова добавка Е515 використовується як мінеральне підживлення для дріжджів у хлібопеченні, вносять у безалкогольні та слабоалкогольні напої для нормалізації рівня кислотності.

У виробництві косметики Е515 виконує функцію якісного загусника. і розтріскування губної помади, твердих парфумів.

Тип харчової добавки, клас небезпеки та токсичності, зберігання

Харчова добавка Е515 відноситься до класу стабілізаторів і емульгаторів.

Оптимальний температурний режим від -35 °С до +30 °С. Рівень вологості у приміщенні не повинен перевищувати 60%. не обмежений за дотримання умов зберігання.

Де купити і скільки коштує

Харчова добавка 515 продається заводами-виробниками оптом.Препарати, що містять сірчанокислий калій, продаються в аптеці і коштують від 95 до 700 рублів в залежності від дозування і показань до застосування.

Висновок

Сульфат калію – це неорганічна калієва сіль сірчаної кислоти. Основна сфера застосування речовини – сільське господарство, де воно використовується як добрива. З'єднання сприяє бурхливому плодоношенню, покращує смакові якості плодів, сприяє цвітінню, накопиченню біомаси. Сульфат калію також використовують у медицині для заповнення нестачі калію як засіб проти запорів. У харчовій промисловості та косметології харчова добавка Е515 виступає як емульгатор, його вносять у продукти та косметику для надання густої консистенції та стабілізації структури продукції.