Kalijev sulfat

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.

Kalijev sulfat

Arkanit
Imena
Druga imena arkanit (mineral)
Identifikatorji
Številka CAS	7778-80-5
3D model (JSmol)	Interaktivna slika
ChEBI	CHEBI:32036
ChEMBL	ChEMBL2021424
ChemSpider	22915
ECHA InfoCard	100.029.013
Število E	E515(i) (sredstva za uravnavanje Ph, ...)
KEGG	D01726
PubChem CID	24507
RTECS število	TT5900000
UNII	1K573LC5TV
CompTox Dashboard (EPA)	DTXSID6029701
InChI 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
SMILES [K+].[K+].[O-]S([O-])(=O)=O
Lastnosti
Kemijska formula	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)
Topnost v vodi	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):
LD50 (srednji odmerek)	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

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:

• kainit, MgSO₄•KCl•H₂O
• schönit (zdaj znan kot pikromerit), K₂SO₄•MgSO₄•6H₂O
• leonit, K₂SO₄•MgSO₄•4H₂O
• langbeinit, K₂Mg₂(SO₄)₃
• aftitalit (v preteklosti znan kot glaserit), K₃Na(SO₄)₂
• polihalit, K₂SO₄•MgSO₄•2CaSO₄•2H₂O

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.
• 
  Koordinacijska sfera enega od dveh tipov mesta K⁺
• 
  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. 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. 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.