Сульфат калію - малюнок

Сульфат калію — формула, властивості, отримання, застосування



Метали першої підгрупи періодичної системи називають лужними. Ці речовини мають високу хімічну активність: взаємодіють з водою, галогенами, кислотами, утворюючи відповідні солі, більшість з яких мають важливе значення для різних галузей промисловості і сільського господарства.

Наприклад, сульфат калію (формула K2SO4) — це добриво, що надає позитивний вплив на рослини.

Опис речовини

Сульфат калію - табличні данніЦе з’єднання було відоме ще в середні віки. Воно являє собою сіль калію і сірчаної кислоти.

Основні властивості:

  • Молярна маса (чисельно дорівнює відносній молекулярній масі) – 174,26 г/моль.
  • Густина – 2,66 г/см3.
  • Температура плавлення – 1069 °C.
  • Розчинність у воді – 12 г/100 г (при нормальних умовах).
  • Структурна формула (графічна будова) — ромбічна сингонія.

Сингонія – певні елементи симетрії, що описують порядок і розташування атомів в молекулі.

Сульфат калію (хімічна формула K2SO4) — це безбарвні кристали, добре розчинні у воді. У чистому вигляді (без домішок) в природі зустрічається рідко — є тільки кілька родовищ, розташованих в Польщі і США (Каліфорнія). Також в невеликих кількостях його виявляли і в Україні (Крим).

Калію сульфат міститься у водах солоних озер. Домішки цієї речовини є в багатьох мінералах:

  • леоніт;
  • глазерит;
  • полігаліт, і деяких інших.

Сірчанокислий калій не схильний до гідролізу. Він не розчиняється в спирті (C2H5OH – етанол) і в концентрованих лугах.

Лангбейніт K2SO4·2MgSO4
Лангбейніт K2SO4·2MgSO4

Отримання сульфату калію

Через те, що речовина в природі зустрічається рідко, але має велике промислове значення, методам отримання K2SO4 приділяється значна увага. Основні виробничі способи синтезу полягають в проведенні обмінних реакцій хлориду кальцію з солями сульфатної кислоти:

  • 2KCl + 2MgSO4 → K2SO4 + 2MgCl2.
  • 2KCl + Na2SO4 → K2SO4 + 2NaCl.
  • 2KCl + FeSO4 → K2SO4 + FeCL2.

Хімічно чисте з’єднання отримують впливом сульфатної кислоти на твердий хлорид:

2KCl + H2SO4 → K2SO4 + HCl

У лабораторіях користуються трохи іншими способами, що дозволяють отримати потрібне з’єднання.

Основні з них:

  • Взаємодією оксиду і сульфатної кислоти: K2O + H2SO4 → K2SO4 + H2O.
  • Впливом на луг розведеної кислоти: 2KOH + H2SO4 → K2SO4 + 2H2O.
  • Горінням сульфіду: K2S + 2O2 → K2SO4. Ця реакція окислення проводиться при високих температурах (500°C).
  • Взаємодія кислих солей з сірчаною кислотою (реакція витіснення): K2CO3 + H2SO4 → K2SO4 + CO2 (газ) + H2O.

  • Розкладання гідросульфату калію: 2KHSO4 → K2SO4 + H2O. Реакція протікає при температурі близько 240 °C.
  • При окисленні солі сірчистої кислоти: 4K2SO3 → K2S + 3K2SO4. Реакція проводиться в умовах високих температур (близько 600°C).
  • Реакцією взаємодії діоксиду сірки з надпероксидом калію при температурі 100°C: KO2 + SO2 → R2SO4.
  • Окислення сірки біхроматом: S + K2Cr2O7 → K2SO4 + Cr2O3. Реакція протікає при t = 1000 °C.
  • Окислення сульфіту перманганатом калію (марганцівка) і сульфатною кислотою: 5K2SO3 + 2KmNO4 + 3H2SO4 → 6K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O.
  • Взаємодія сульфату амонію і гідроксиду калію: (NH4)2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2NH3 (газ) + 2H2O.

Існує досить велика кількість реакцій, в результаті яких буде утворюватися сірчанокислий калій (інша назва сполуки). Перевагою вибору того чи іншого методу буде хімічна чистота одержуваної речовини і економічна доцільність.

Сполуки калію

Хімічна властивість

З точки зору хімії, сульфат калію поводиться як типова середня сіль.

Для нього характерні наступні реакції:

  • Взаємодіє з солями барію: BaCl2 + K2SO4 → 2KCL + BaSO4 (осад).
  • Реагує з кислотами: K2SO4 + H2SO4 → 2KHSO4 (гідросульфат калію — кисла сіль).
  • Вступає в реакцію з ангідридом сульфатної кислоти (сульфатним газом — оксидом сірки з валентністю 6): K2SO4 + SO3 → K2S2O7 (піросульфат калію).
  • Бере участь в реакціях відновлення з утворенням сульфіду калію: K2SO4 + 4C → K2S + 4CO (чадний газ), реакція проводиться при високій температурі (900°C); K2SO4 + 4H2 → K2S + 4H2O — взаємодія протікає при t = 600 °C і за участю каталізатора, в якості якого використовується залізний сурик (тривалентний оксид заліза Fe2O3).

Примітка: кислотний залишок SO4 (сульфат-аніон — не плутати з CO4) є двовалентним, тому, щоб правильно скласти рівняння реакцій потрібно цей момент враховувати — формула сірчанокислого калію пишеться як K2SO4, а не KSO4.

Вплив добрив на рослини

Промислове застосування

Аграрна галузь – основний споживач калійної селітри (інша назва сполуки). Вона використовується як добриво для підгодівлі ґрунту. Цінність продукту полягає в його здатності:

  • прискорювати обмінні процеси в клітинах рослин;
  • покращувати їх опірність різним грибковим ураженням.

Нестача калію (K) призводить до того, що у рослин порушується вуглеводний баланс. Це тягне за собою зменшення утворення крохмалю і цукрів, зниження стійкості рослин до захворювань.

Визначити нестачу елемента можна і за зовнішніми ознаками:

  • Краї листя набувають жовтуватого забарвлення, втрачають свій природний колір і «вигоряють».
  • На нижній поверхні листя з’являються плями.
  • Стебло рослини стає млявим, пожухлим, крихким.
  • Сповільнюється зростання.
  • Знижується врожайність.
  • Погіршуються смакові якості плода.

Причому недолік калію може виникнути через самі рослини: деякі з них занадто активно «витягають» його з ґрунту. У таких випадках внесення добрива – необхідність.

Ще один варіант застосування сірчанокислого калію – як вихідна сировина при отриманні гідросульфату (KHSO4). Це з’єднання потрібно в багатьох галузях промисловості:

  • Як складовий компонент флюсу в металургії.
  • При виробництві барвників (сульфуючий компонент).
  • В ювелірній справі (відбілювач).

Незамінний він і для науки: хіміки-аналітики використовують KHSO4, щоб перевести деякі сполуки в легкорозчинні форми.

У країнах Європейського Союзу сульфат калію використовують як харчову добавку, біодобавку як регулятор кислотності (стабілізатор) при виробництві алкогольних напоїв, додають в дріжджові закваски при хлібопеченні і навіть іноді замінюють їм сіль в дієтичних продуктах.

Leave a Reply

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *