Kalijev sulfat

Kalijev sulfat
Arkanit
Arkanit
Kalijev sulfat
Imena
Druga imena
arkanit (mineral)
Identifikatorji
3D model (JSmol)
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.029.013
Število E E515(i) (sredstva za uravnavanje Ph, ...)
KEGG
RTECS število
  • TT5900000
UNII
  • InChI=1S/2K.H2O4S/c;;1-5(2,3)4/h;;(H2,1,2,3,4)/q2*+1;/p-2
    Key: OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L
  • InChI=1/2K.H2O4S/c;;1-5(2,3)4/h;;(H2,1,2,3,4)/q2*+1;/p-2
    Key: OTYBMLCTZGSZBG-NUQVWONBAU
  • [K+].[K+].[O-]S([O-])(=O)=O
Lastnosti
K2SO4
Molska masa 174,259 g/mol
Videz bela trdnina
Vonj brez vonja
Gostota 2,66 g/cm3[1]
Tališče 1.069 °C (1.956 °F; 1.342 K)
Vrelišče 1.689 °C (3.072 °F; 1.962 K)
111 g/L (20 °C)
120 g/L (25 °C)
240 g/L (100 °C)
Topnost rahlo topen v glicerolu,
netopen v acetonu, etanolu, CS2
Magnetna občutljivost -67.0·10−6 cm3/mol
Lomni količnik (nD) 1,495
Struktura
Kristalna struktura ortorombska
Nevarnosti
Glavne nevarnosti dražilen
Varnostni list External MSDS
R-stavki (zastarelo) R22
S-stavki (zastarelo) S36
Plamenišče ni vnetljiv
Smrtni odmerek ali koncentracija (LD, LC):
6600 mg/kg (oralno, podgana)[2]
Sorodne snovi
Drugi anioni kalijev selenat
kalijev telurat
Drugi kationi litijev sulfat
natrijev sulfat
rubidijev sulfat
cezijev sulfat
Sorodne snovi kalijev hidrogen sulfat
kalijev sulfit
kalijev bisulfit
kalijev persulfat
Če ni navedeno drugače, podatki veljajo za material v standardnem stanju pri 25 °C, 100 kPa).
Sklici infopolja

Kalijev sulfat je anorganska spojina s kemijsko formulo K2SO4. Je bela, v vodi topna trdnina. Uporablja se kot mineralno gnojilo, ki vsebuje kalij in žveplo.

Zgodovina

Kalijev sulfat je znan od zgodnjega 14. stoletja. Preučevali so ga Glauber, Boyle in Tahenius. V 17. stoletju so ga imenovali arcanuni ali sal duplicatum (dvojna sol), ker je bil spojina kisle in alkalne soli. Znan je bil tudi kot vitriolski tartar in Glaserjeva sol (sal polychrestum Glaseri) po farmacevtskem kemiku Christopherju Glaserju, ki ga je pripravil in uporabljal v medicini.[3][4]

V predmoderni medicini je bil znan kot arcanum duplicatum ali panacea duplicata. Pripravljel se je iz preostanka (caput mortuum) pri pripravi aqua fortis (dušikova kislina). Preostanek se je raztopil v vroči vodi, prefiltriral, delno izparil in pustil, da je skristaliziral. Uporabljal se je kot diuretik in sredstvo za znojenje.[5]

Po Chambers's Cyclopedia je recept za petsto tolarjev kupil Charles Frederick, vojvoda Holstein-Gottorpski. Vojvodov osebni zdravnik Schröder je opisal njegovo čudežno učinkovitost v hipohondričnih primerih, stalnih in občasnih vročicah, kamnih, skorbutu in drugih težavah.[5]

Naravni viri

Mineralna oblika kalijevega sulfata, arkanit, je relativno redka. Naravni vir kalijevega sulfata so minerali, ki so v obilju pristni v Stassfurtovi soli. V soli so sokristalizirani kalijev, magnezijev, kalcijev in natrijev sulfat.

Pomembni minerali so:

Kalijev sulfat se lahko izloči iz nekaterih omenjenih mineralov, na primer kainita, ker je ustrezna sol manj topna v vodi.

kalijev sulfat se lahko proizvede z reakcijo kizerita (MgSO4•H2O) s kalijevim kloridom (KCl).

Proizvodnja

Svetovna proizvodnja kalijevega sulfata je leta 2018 znašala okoli 1,5 milijona ton, [6] večinoma iz kalijevega klorida in žveplove kisline. Proces je analogen mannheimskemu postopku za proizvodnjo natrijevega sulfata.[7] V procesu nastane najprej kalijev hidrogensulfat (KHSO4). Reakcija je eksotermna in poteka pri sobni temperaturi:

KCl + H2SO4 → HCl + KHSO4

Druga stopnja procesa je endotermna in zahteva dovajanje energije:

KCl + KHSO4 → HCl + K2SO4

Struktura in lastnosti

Znani sta dve kristalni obliki kalijevega sulfata. Najpogostejši je ortorombski β-K2SO4, ki pri temperaturah nad 583 °C preide v α-K2SO4.[7] Struktura je zapletena, čeprav ima sulfat značilno tetraedrično geometrijo.[8]

  • Struktura β-K2SO4.
    Struktura β-K2SO4.
  • Koordinacijska sfera enega od dveh tipov mesta K+
    Koordinacijska sfera enega od dveh tipov mesta K+
  • Sfera SO4 v β-K2SO4
    Sfera SO4 v β-K2SO4

Kalijev sulfat za razliko od natrijevega sulfata ne tvori hidrata. Sol kristalizira v obliki dvojnih šeststranih piramid, klasificiranih kot rombske. Sol je prozorna, zelo trda in grenkega slanega okusa. Topna je v vodi, netopna pa v raztopinah kalijevega hidroksida (KOH) in absolutnem etanolu.

Raba

Največ kalijevega sulfata se porabi kot mineralno gnojilo. Gnojilo ne vsebuje klorida, ki je lahko škodljiv za nekatere kulture. Uporablja se predvsem za gnojenje tobaka in nekaterih vrst sadnega drevja in zelenjave. Kalijev sulfat potrebujejo za optimalno rast tudi manj občutljive kulture, če zemlja akumulira kloride iz vode za namakanje.[9]

Včasih se uporablja kot nadomestek za kuhinjsko sol.[10]

Tehnični kalijev sulfat se včasih uporablja tudi v proizvodnji stekla in sredstvo za zmanjševanje bliska v eksplozivih za topovske granate. Dodatek zmanjša plamen iz ustja cevi in bleščanje in preprečuje prevelik eksplozijski tlak.

Včasih se uporablja za peskanje, ker je trši od natrijevega karbonata in natrijevega bikarbonata in podobno topen v vodi.[11]

Kalijev sulfat vijolično obarva plamen.

Reakcije

Reakcija z žveplovo kislino

Kalijev sulfat v reakciji z žveplovo kislino tvori kalijev hidrogensulfat (KHSO4). Produkt tvori rombske piramide s tališčem 197 °C. V raztopinah se obnaša kot raztopina reaktantov, iz katerih je nastal (K2SO4 in H2SO4,). V prebitku etanola se obarja kot sulfat z nekaj hidrogen sulfata, kislina pa ostane v razopini.

Podobno se obnaša brezvodna tudi sol, ki se segreje na nekaj sto stopinj. S silikati, titanati itd. deluje enako kot žveplova kislina, segreta nad temperaturo vrelišča. Zaradi te lastnosti se v analitični kemiji uporablja kot sredstvo za razklop.

Sklici

  1. ↑ Patnaik, Pradyot (2002). Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-049439-8.
  2. ↑ Chambers, Michael. »ChemIDplus - 7778-80-5 - OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L - Potassium sulfate [USAN:JAN] - Similar structures search, synonyms, formulas, resource links, and other chemical information«. chem.sis.nlm.nih.gov.
  3. ↑ De Milt, Clara (1942). "Christopher Glaser". Journal of Chemical Education. 19 (2): 53. doi: 10.1021/ed019p53.
  4. ↑ Klooster, van (1959). "Three centuries of Rochelle salt". Journal of Chemical Education. 36 (7): 314. doi: 10.1021/ed036p314.
  5. ↑ 5,0 5,1 Chambers, Ephraim, ur. (1728). Arcanum duplicatum. Cyclopædia, or an Universal Dictionary of Arts and Sciences. 1 (1. izdaja). James and John Knapton, in drugi. str. *125.
  6. ↑ Potassium sulphate, production (tonnes) - for all countries Arhivirano 2019-03-26 na Wayback Machine.. Pridobljeno 26. marca 2019.
  7. ↑ 7,0 7,1 H. Schultz, G. Bauer, E. Schachl, F. Hagedorn, P. Schmittinger (2005). Potassium Compounds. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi: 10.1002/14356007.a22_039.
  8. ↑ Gaultier, M.; Pannetier, G. "Structure cristalline de la forme 'basse temperature' du sulfate de potassium K2SO4-beta". Bulletin de la Societe Chimique de France 1 (1968): 105-112.
  9. ↑ United Nations industrial development, UNIDO, International Fertilizer Development Center, IFDC (1998). Fertilizer manual (3rd ed.). Dordrecht: Kluwer academic publ. str. 615. ISBN 978-0-7923-5032-3.
  10. ↑ Compound Summary for CID 24507 - Potassium Sulfate. PubChem.
  11. ↑ Super K (Potassium Sulphate) Arhivirano 2019-03-27 na Wayback Machine.. Pridobljeno 7. decembra 2014.