KALI SULFAT (K2SO4): CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT, CÔNG DỤNG, TỔNG HỢP - HÓA HỌC - 2025

Các kali sulfat là một màu trắng muối vô cơ hoặc không màu với công thức hóa học K ₂ SO ₄ . Nó đã được biết đến vào thế kỷ thứ mười bốn, được gọi vào thế kỷ thứ mười bảy là muối trùng lặp, vì nó là sự kết hợp của một muối axit và một muối kiềm.

Kali sunfat được tìm thấy ở dạng khoáng trong arcanit, nhưng sự trình bày của nó phổ biến hơn ở dạng muối Stassfurt. Đây là những đồng kết tinh của kali, magiê, canxi và natri sunfat, có thể quan sát được trong các khoáng chất như leonite và polyhalite.

Công thức cấu tạo của kali sunfat. Nguồn: Kemikungen

Kali sulfat là một loại muối có độc tính thấp và chỉ gây kích ứng khi tiếp xúc với mắt, đường hô hấp hoặc đường tiêu hóa. Không có bằng chứng về hành động gây ung thư hoặc gây đột biến.

Sulfat kali được dùng làm phân bón, đặc biệt đối với những cây trồng mẫn cảm với clorua; đó là trường hợp của thuốc lá và khoai tây. Hợp chất này cung cấp kali, một trong ba chất dinh dưỡng chính của thực vật và lưu huỳnh, có trong protein của chúng.

Kết cấu

Pha tinh thể

Cấu trúc tinh thể rối của kali sunfat. Nguồn: Ra'ike (Wikipedia)

Trong hình ảnh đầu tiên, công thức cấu tạo của kali sunfat đã được hiển thị. Đối với mỗi anion SO ₄ ^2- , có dạng hình học tứ diện, có hai cation K ⁺ , có thể được biểu diễn bằng hình cầu màu tím (hình trên).

Như vậy ở trên chúng ta có cấu trúc tinh thể trực thoi của K ₂ SO ₄ , với các anion SO ₄ ^{2 được} biểu diễn bằng các hình cầu màu vàng và đỏ; trong khi các cation K ⁺ , đã được đề cập, là những quả cầu màu tím (hơi mạnh).

Biểu diễn này có thể gây nhầm lẫn nếu bạn nghĩ rằng các thanh thực sự tương ứng với các liên kết phối hợp. Thay vào đó, chúng cho biết ion nào tương tác trực tiếp hoặc chặt chẽ với ion khác xung quanh nó. Đó là lý do tại sao mỗi oxy “kết nối” với năm K ⁺ (O ₃ SO ^2- - K ⁺ ), và những oxy này lần lượt với mười oxy từ các anion sunfat xung quanh khác.

Sau đó, có một hình cầu phối trí hơi "hiếm" đối với kali trong K ₂ SO ₄ :

Quả cầu phối trí cho ion kali trong muối sunfat của nó. Nguồn: Smokefoot

Cấu trúc tinh thể này tương ứng với đa hình β-K ₂ SO ₄ . Khi đun nóng đến 583 ºC, một sự chuyển đổi xảy ra sang pha α-K ₂ SO ₄ , pha này có dạng lục giác.

Rối của các ion

Chắc chắn cấu trúc của K ₂ SO ₄ phức tạp bất thường đối với một muối vô cơ. Các ion của nó được định vị tạo thành một loại rối vô nghĩa và thoạt nhìn thiếu tính tuần hoàn.

Những người chuyên về tinh thể học có thể tiếp cận đám rối này theo một cách mô tả và phù hợp hơn, quan sát nó từ ba trục không gian.

Lưu ý rằng cấu trúc rối của nó có thể giải thích tại sao K ₂ SO ₄ không tạo thành hiđrat: Các phân tử H ₂ O không có cách nào xuyên qua mạng tinh thể để hiđrat các cation kali.

Ngoài ra, với rất nhiều tương tác bao trùm trong đám rối ion, người ta hy vọng rằng mạng tinh thể này sẽ có một chút ổn định đối với nhiệt; và thực tế là như vậy, vì điểm nóng chảy của K ₂ SO ₄ là 1,069 ºC, điều này cho thấy rằng các ion của nó có tính liên kết mạnh.

Các tính chất vật lý và hóa học

Sự xuất hiện của kali sunfat

Tên

-Kali sunfat

-Sunfat kali

-Arcanite

- Kali lưu huỳnh

Khối lượng phân tử

174,259 g / mol

Ngoại hình

Chất rắn dạng hạt hoặc bột màu trắng, không mùi, có vị đắng.

Tỉ trọng

2,66 g / cm ³

Độ nóng chảy

1,069 ºC

Điểm sôi

1.689 ºC

Khả năng hòa tan trong nước

111 g / L ở 20 ºC

120 g / L ở 25 ºC

240 g / L ở 100 ºC

Độ hòa tan trong nước giảm do sự có mặt của kali clorua, KCl hoặc amoni sunfat, (NH ₄ ) ₂ SO ₄ , do ảnh hưởng của ion chung.

Khả năng hòa tan trong dung môi hữu cơ

Hơi tan trong glycerol, nhưng không tan trong axeton và cacbon sulfua.

Chỉ số khúc xạ (nD)

1,495

Phản ứng

Kali sunfat có thể phản ứng với axit sunfuric, axit hóa để tạo thành kali bisunfat (KHSO ₄ ). Nó có thể bị khử ở nhiệt độ cao thành kali sunfua (K ₂ S).

Tổng hợp

Phương pháp đầu tiên

Kali sunfat được tổng hợp bằng cách cho kali clorua phản ứng với axit sunfuric. Quá trình tổng hợp kali sunfat xảy ra theo hai bước. Bước đầu tiên liên quan đến sự hình thành kali bisunfat.

Đây là một phản ứng tỏa nhiệt vì nó giải phóng nhiệt và do đó không cần nguồn cung cấp nhiệt bên ngoài. Phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ phòng.

KCl + H ₂ SO ₄ => HCl + KHSO ₄

Bước thứ hai của phản ứng là thu nhiệt, tức là nó yêu cầu cung cấp nhiệt để phản ứng xảy ra.

KCl + KHSO ₄ => HCl + K ₂ SO ₄

Phương pháp thứ hai

Kali sunfat có thể được tổng hợp bằng phản ứng trung hòa axit sunfuric với một bazơ, kali hydroxit:

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

Phương pháp thứ ba

Kali sunfat được tạo ra bởi phản ứng của lưu huỳnh đioxit, oxy, clorua kali và nước.

Phương pháp thứ tư

Kali sulfat được sản xuất bằng cách chiết xuất sulfat kali có trong nước muối từ lưu vực Loop Nur, Trung Quốc. Kali sunfat được tách khỏi các thành phần không hòa tan của nước muối bằng cách thêm hợp chất axit hóa natri tripolyphotphat / urê photphat.

Hợp chất này làm tăng sự khác biệt giữa độ hòa tan của kali sulfat và độ hòa tan của các hợp chất ít hòa tan khác, theo những người sáng tạo ra phương pháp này, đạt được kali sulfat tinh khiết 100%. Theo một nghĩa chặt chẽ, nó không phải là một phương pháp tổng hợp, nhưng nó là một phương pháp chiết xuất mới lạ.

Các ứng dụng

Phân bón

Sulfat kali được sử dụng trong cây thuốc lá. Nguồn: Pxhere.

Việc sử dụng kali sunfat làm phân bón là ứng dụng chính của nó. 90% tổng sản lượng của nó được sử dụng cho mục đích này. Việc sử dụng nó được ưu tiên hơn so với kali clorua ở những cây trồng nhạy cảm với sự hiện diện của clorua trong đất; ví dụ như thuốc lá.

Kali sulfat có hàm lượng kali từ 40-44%, trong khi nồng độ lưu huỳnh của nó đại diện cho 17-18% của hợp chất. Kali cần thiết để thực hiện nhiều chức năng cần thiết cho cây trồng, vì nó kích hoạt các phản ứng enzym, tổng hợp protein, hình thành tinh bột, v.v.

Ngoài ra, kali còn tham gia vào việc điều chỉnh dòng chảy của nước trong lá. Lưu huỳnh cần thiết cho quá trình tổng hợp protein, vì nó có trong các axit amin sở hữu nó; đó là trường hợp của methionine, cysteine ​​và cystine, và nó cũng tham gia vào các phản ứng enzym.

Ngay cả kali sunfat cũng được sử dụng bằng cách phun lên lá ở dạng hạt sunfat kali nhỏ hơn 0,015 mm.

Sử dụng công nghiệp và làm nguyên liệu thô

Kali sunfat thô được sử dụng trong sản xuất thủy tinh và sản xuất phèn và cacbonat kali. Nó được sử dụng làm thuốc thử trong sản xuất mỹ phẩm. Nó được sử dụng trong sản xuất bia như một chất điều chỉnh nước.

Thuốc

Nó được sử dụng để điều chỉnh sự giảm nghiêm trọng nồng độ kali huyết tương (hạ kali máu), do sử dụng quá nhiều thuốc lợi tiểu làm tăng bài tiết kali qua nước tiểu.

Kali là ion nội bào chính của các tế bào dễ bị kích thích, bao gồm cả tế bào tim. Do đó, giảm nghiêm trọng kali trong huyết tương sẽ ảnh hưởng đến chức năng tim và phải được điều chỉnh ngay lập tức.

Kali sulfat có tác dụng xúc tác, tức là nó hỗ trợ tống phân ra khỏi ruột kết. Vì lý do này, hỗn hợp kali, magiê và natri sulfat được sử dụng để làm sạch phân trước khi thực hiện nội soi, cho phép bác sĩ hình dung rõ hơn về đại tràng.

Thú y

Potassium sulfate đã được sử dụng để giảm nhu cầu methionine trong thức ăn của gia cầm. Sự hiện diện của 0,1% kali sulfat trong thức ăn của gà đẻ có liên quan đến việc tăng sản lượng trứng 5%.

Hương liệu thực phẩm

Nó là một chất tạo hương vị tạo cho thực phẩm có vị đắng và mặn mà một số người trong số họ mong muốn. Ngoài ra, người ta lưu ý rằng kali sunfat có bốn hương vị cơ bản: ngọt, đắng, chua và mặn.

Độ mặn, chua và đắng tăng theo nồng độ kali sunfat, trong khi vị ngọt giảm.

Sử dụng khác

Kali sunfat được sử dụng làm chất bắn pháo hoa, kết hợp với kali nitrat, để tạo ra ngọn lửa màu tím. Nó được sử dụng như một thiết bị giảm tốc độ bắn đạn pháo.

Ngoài ra, nó được sử dụng như một chất làm tăng độ nhớt trong các sản phẩm mỹ phẩm như kem dưỡng da mặt.

Rủi ro

Kali sunfat là một hợp chất có độc tính thấp và khả năng gây chết người rất thấp. LD50 cho liều uống ở chuột là 6.600 mg / kg trọng lượng cơ thể động vật, điều này cho thấy rằng cần phải dùng liều cao để giết chuột. Giá trị LD50 tương tự cũng xảy ra ở chuột.

Khi tiếp xúc với mắt, kali sulfat có thể gây kích ứng cơ học. Trên da, kali sunfat ít gây hại cho quá trình xử lý công nghiệp.

Nếu nuốt phải, kali sulfat có thể gây kích ứng đường tiêu hóa với buồn nôn, nôn mửa và tiêu chảy. Và cuối cùng, hít phải bụi kali sunfat gây kích ứng đường hô hấp.

Người giới thiệu

1. Rùng mình & Atkins. (2008). Hóa học vô cơ . (Tái bản lần thứ tư). Đồi Mc Graw.
2. Wikipedia. (2019). Kali sunfat. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
3. Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia. (2019). Kali sunfat. Cơ sở dữ liệu PubChem. CID = 24507. Được khôi phục từ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Brian Clegg. (Ngày 5 tháng 7 năm 2018). Kali sunfat. Hiệp hội Hóa học Hoàng gia. Phục hồi từ: chemistryworld.com
5. Marie T. Averbuch-Pouchot, A. Durif. (1996). Các chuyên đề Hóa học phân lân. Khoa học Thế giới. Đã khôi phục từ: books.google.co.ve
6. Sách Hóa chất. (2017). Kali sunfat. Phục hồi từ: Chemicalbook.com
7. Thọ Giang L. và cộng sự. (2019). Làm sạch và hòa tan nhanh chóng kali sunfat trong dung dịch nước. DOI: 10.1039 / C8RA08284G
8. Ngân hàng Thuốc. (2019). Kali sunfat. Đã khôi phục từ: drugbank.ca
9. Công ty Mosaic. (2019). Kali sunfat. Dinh dưỡng cây trồng. Phục hồi từ: crop Nutrition.com
10. Thuốc. (2018). Natri sulfat, kali sulfat, và magie sulfat (Uống). Đã khôi phục từ: Drugs.com