Главная
Сульфат калия — неорганическое соединение. Химическая формула K2SO4.
История
Сульфат калия был известен с начала 14-го века, изучен Глаубером, Бойлом и Тахеусом. В 17 веке он был назван arcanuni или sal duplicatum — эти названия были для кислот и щелочных солей.
Нахождение в природе
В природе находится на месторождениях калийных солей. Присутствует в водах солёных озёр.
Физические свойства
Бесцветные кристаллы, ромбическая сингония (a = 0,742 нм, b = 1,001 нм, c = 0,573 нм, Z = 4, пространственная группа Pnam). При температуре выше 584 °C переходит в гексагональную модификацию (a = 0,5947 нм, c = 0,8375 нм, Z = 2, пространственная группа P63/mmc).
Хорошо растворим в воде, не подвергается гидролизу. Нерастворим в концентрированных растворах щелочей или в чистом этаноле.
Вкус горько-солёный.
Получение
Минеральные формы чистого сульфата калия относительно редки. Минерал арканит (англ. Arcanite) состоит из чистого K2SO4, представляет собой белые или прозрачные кристаллы, встречается в Калифорнии (США).
Есть много минералов, содержащих соли калия:
- Каинит — MgSO4·KCl·H2O
- Глазерит — 2K2SO4·Na2SO4
- Шёнит — K2SO4·MgSO4·6H2O
- Леонит — K2SO4·MgSO4·4H2O
- Лангбейнит — K2SO4·2MgSO4
- Полигалит — K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O
- Сингенит — K2SO4·CaSO4·H2O
Промышленные методы получения основаны на обменных реакциях KCl с различными сульфатами и в результате сульфат калия, как правило, сильно загрязнён побочными продуктами:
2 K C l + 2 M g S O 4 ⇄ K 2 S O 4 ⋅ M g S O 4 + M g C l 2 {displaystyle {mathsf {2KCl+2MgSO_{4} ightleftarrows K_{2}SO_{4}cdot MgSO_{4}+MgCl_{2}}}} K 2 S O 4 ⋅ M g S O 4 + 2 K C l ⇄ 2 K 2 S O 4 + M g C l 2 {displaystyle {mathsf {K_{2}SO_{4}cdot MgSO_{4}+2KCl ightleftarrows 2K_{2}SO_{4}+MgCl_{2}}}} 2 K C l + N a 2 S O 4 ⇄ K 2 S O 4 + 2 N a C l {displaystyle {mathsf {2KCl+Na_{2}SO_{4} ightleftarrows K_{2}SO_{4}+2NaCl}}} 2 K C l + C a S O 4 ⋅ 2 H 2 O ⇄ K 2 S O 4 + C a C l 2 + 2 H 2 O {displaystyle {mathsf {2KCl+CaSO_{4}cdot 2H_{2}O ightleftarrows K_{2}SO_{4}+CaCl_{2}+2H_{2}O}}} 2 K C l + F e S O 4 ⇄ K 2 S O 4 + F e C l 2 {displaystyle {mathsf {2KCl+FeSO_{4} ightleftarrows K_{2}SO_{4}+FeCl_{2}}}}Наиболее чистый продукт получают, обрабатывая твёрдый хлорид калия концентрированной серной кислотой:
2 K C l + H 2 S O 4 → > 100 o C K 2 S O 4 + 2 H C l ↑ {displaystyle {mathsf {2KCl+H_{2}SO_{4}{xrightarrow {>100^{o}C}}K_{2}SO_{4}+2HCluparrow }}}Прокаливанием с углём минерала лангбейнита:
K 2 S O 4 ⋅ 2 M g S O 4 + 2 C → > T K 2 S O 4 + 2 M g ↓ + 2 C O 2 ↑ + 2 S O 2 ↑ {displaystyle {mathsf {K_{2}SO_{4}cdot 2MgSO_{4}+2C{xrightarrow {>T}}K_{2}SO_{4}+2Mgdownarrow +2CO_{2}uparrow +2SO_{2}uparrow }}}В лабораторной практике применяют следующие методы:
- из оксида калия:
- вытеснением из слабых или неустойчивых кислот:
- из щёлочи и разбавленной кислоты:
- из гидросульфата калия:
- окислением сульфида калия:
- из надперекиси калия:
Сульфат калия получается при нагреве сульфита калия до температуры в 600 °C:
4 K 2 S O 3 → 600 o C K 2 S + 3 K 2 S O 4 {displaystyle {mathsf {4K_{2}SO_{3}{xrightarrow {600^{o}C}}K_{2}S+3K_{2}SO_{4}}}}Окисление серы бихроматом калия:
K 2 C r 2 O 7 + S → 800 − 1000 o C C r 2 O 3 + K 2 S O 4 {displaystyle {mathsf {K_{2}Cr_{2}O_{7}+S{xrightarrow {800-1000^{o}C}} Cr_{2}O_{3}+K_{2}SO_{4}}}}Взаимодействием сульфата аммония и гидроксид калия:
( N H 4 ) 2 S O 4 + 2 K O H → K 2 S O 4 + 2 N H 3 ↑ + 2 H 2 O {displaystyle {mathsf {(NH_{4})_{2}SO_{4}+2KOH ightarrow K_{2}SO_{4}+2NH_{3}uparrow +2H_{2}O}}}Химические свойства
Как соль двухосновной кислоты образует кислые соли:
K 2 S O 4 + H 2 S O 4 ⇄ 2 K H S O 4 {displaystyle {mathsf {K_{2}SO_{4}+H_{2}SO_{4} ightleftarrows 2KHSO_{4}}}}Как все сульфаты взаимодействует с растворимыми соединениями бария:
K 2 S O 4 + B a C l 2 → 2 K C l + B a S O 4 ↓ {displaystyle {mathsf {K_{2}SO_{4}+BaCl_{2}{xrightarrow {}}2KCl+BaSO_{4}downarrow }}}Восстанавливается до сульфида:
K 2 S O 4 + 4 H 2 → 600 o C , F e 2 O 3 K 2 S + 4 H 2 O {displaystyle {mathsf {K_{2}SO_{4}+4H_{2}{xrightarrow {600^{o}C,Fe_{2}O_{3}}}K_{2}S+4H_{2}O}}} K 2 S O 4 + 4 C → 900 o C K 2 S + 4 C O ↑ {displaystyle {mathsf {K_{2}SO_{4}+4Cxrightarrow {900^{o}C} K_{2}S+4COuparrow }}}С оксидом серы образует пиросульфат:
K 2 S O 4 + S O 3 → K 2 S 2 O 7 {displaystyle {mathsf {K_{2}SO_{4}+SO_{3}{xrightarrow {}}K_{2}S_{2}O_{7}}}}Применение
Основной потребитель сульфата калия — сельское хозяйство. Сульфат калия является ценным бесхлорным удобрением. Эффективность сульфата калия лучше проявляется на бедных калием дерново-подзолистых почвах гранулометрического состава и торфяных почвах. На черноземных почвах он применяется обычно под культуры, которые усваивают много калия и натрия (сахарная свёкла, подсолнечники, плодовые, для корнеплодов, овощей). На каштановых и серозёмных почвах используют в зависимости от вида культуры, технологии выращивания и содержания калия в почве. Сульфат калия намного эффективнее влияет на величину урожая и его качество, если его применять в комплексе с азотными и фосфорными удобрениями. На кислых почвах действие сульфата калия повышается на фоне использования извести.
Калий повышает содержание сахаров и витаминов в выращиваемой продукции, а подкормки в конце августа-сентября способствуют лучшему зимованию плодово-ягодным и декоративным деревьям и кустарникам. Используется на различных почвах, под все культуры, а также для комнатного и балконного цветоводства. Сульфат калия пригоден для всех способов внесения: основного (при перекопке почвы весной или осенью) и для подкормки в течение вегетационного периода.
Применяется в первую очередь под культуры, чувствительные к хлору (картофель, табак, лён, виноград, цитрусовые и др.). Наличие в удобрении сульфат-иона положительно влияет на урожай растений семейства крестоцветных (капуста, брюква, турнепс и др.) и бобовых, потребляющих много серы.
Также сульфат калия используется в производстве стекла, различных квасцов и других соединений калия, как флюс в металлургии. В Европейском союзе допущен в качестве использования как пищевая добавка E515.
Сведения о безопасности
Следующие действия сульфатом калия на части тела могут вызвать:
- Глаза: попадание пыли может вызвать механическое раздражение,
- Кожа: попадание на кожу может вызвать раздражение,
- Проглатывание: употребление в пищу больших количеств может вызвать раздражение желудочно-кишечного тракта,
- Вдыхание: при вдыхании может вызвать раздражение дыхательных путей,
- При хроническом употреблении сульфата калия: отравления могут возникать в редких случаях длительного воздействия.