Сульфат калия

Шаблон:Карточка{{#invoke:check for unknown parameters|check |unknown= |ignoreblank= |preview= |showblankpositional= |CAS|ChEBI|ChemSpiderID|ECB|EINECS|H-фразы|InChI|InChIKey|NFPA 704|P-фразы|PubChem|R-фразы|RTECS|S-фразы|SMILES|nocat|Кодекс Алиментариус|ЛД50|ООН|ПДК|СГС|большие схемы|вещество1|вещество2|вещество3|вещество4|внешний вид|вращение|гибридизация|давление пара|диапазон прозрачности|динамическая вязкость|дипольный момент|заголовок|изображение|изображение слева|изображение справа|изображение2|изоэлектрическая точка|интервал трансформации|картинка|картинка малая|картинка2|картинка3D|картинка 3D|картинка3D2|кинематическая вязкость|конст. диссоц. кислоты|константа В. дер В.|координационная геометрия|коэфф. электр. сопротив.|кристаллическая структура|критическая плотность|критическая темп.|критическая точка|критическое давление|молярная концентрация|молярная масса|наименование|описание изображений слева и справа|описание изображения|описание изображения слева|описание изображения справа|описание изображения2|описание картинки|описание картинки2|описание картинки3D|описание картинки3D2|описание малой картинки|от. диэлектр. прониц.|плотность|поверхностное натяжение|показатель преломления|предел прочности|пределы взрываемости|примеси|проводимость|растворимость|растворимость1|растворимость2|растворимость3|растворимость4|рац. формула|сигнальное слово|скорость звука|сокращения|состояние|твёрдость|темп. воспламенения|темп. вспышки|темп. кипения|темп. кипения пр.|темп. плавления|темп. разложения|темп. самовоспламенения|темп. стеклования|темп. сублимации|температура размягчения|тепловое расширение|теплопроводность|теплоёмкость|теплоёмкость2|токсичность|традиционные названия|тройная точка|угол Брюстера|уд. электр. сопротивление|удельная теплота парообразования|удельная теплота плавления|фазовые переходы|хим. имя|хим. формула|ширина изображения|ширина изображения2|энергия ионизации|энтальпия кипения|энтальпия образования|энтальпия плавления|энтальпия растворения|энтальпия сгорания|энтальпия сублимации|ЕС|удельная теплота парообразования2|удельная теплота плавления2|Номер UN|эмпирическая формула|теплота парообразования|энтальпия раствородия|тепловое расширодие}}

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 (Шаблон:Lang-en) 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:

$\mathrm{𝟤}𝖪𝖢𝗅\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖬𝗀𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\rightleftarrows }{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\cdot }𝖬𝗀𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}𝖬𝗀𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}$

${𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\cdot }𝖬𝗀𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖪𝖢𝗅\mathsf{\rightleftarrows }\mathrm{𝟤}{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}𝖬𝗀𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}$

$\mathrm{𝟤}𝖪𝖢𝗅\mathsf{+}𝖭{𝖺}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\rightleftarrows }{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖭𝖺𝖢𝗅$

$\mathrm{𝟤}𝖪𝖢𝗅\mathsf{+}𝖢𝖺𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\cdot }\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\rightleftarrows }{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}𝖢𝖺𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

$\mathrm{𝟤}𝖪𝖢𝗅\mathsf{+}𝖥𝖾𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\rightleftarrows }{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}𝖥𝖾𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}$

Наиболее чистый продукт получают, обрабатывая твёрдый хлорид калия концентрированной серной кислотой:

$\mathrm{𝟤}𝖪𝖢𝗅\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\stackrel{>100^{o}C}{\to }{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖧𝖢𝗅\mathsf{\uparrow }$

Прокаливанием с углём минерала лангбейнита:

${𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\cdot }\mathrm{𝟤}𝖬𝗀𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖢\stackrel{>T}{\to }{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖬𝗀\mathsf{\downarrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }$

В лабораторной практике применяют следующие методы:

• из оксида калия:

${𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\stackrel{}{\to }{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

• вытеснением из слабых или неустойчивых кислот:

${𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\stackrel{}{\to }{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

• из щёлочи и разбавленной кислоты:

$\mathrm{𝟤}𝖪𝖮𝖧\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\stackrel{}{\to }{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

• из гидросульфата калия:

$\mathrm{𝟤}𝖪𝖧𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\stackrel{240^{o}C}{\to }{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}$

$𝖪𝖧𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}𝖪𝖮𝖧\stackrel{}{\to }{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

$\mathrm{𝟤}𝖪𝖧𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}𝖪𝖢𝗅\stackrel{500^{o}C}{\to }{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}𝖧𝖢𝗅\mathsf{\uparrow }$

• окислением сульфида калия:

${𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{>500^{o}C}{\to }{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}$

• из надперекиси калия:

$\mathrm{𝟤}𝖪{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}𝖲\stackrel{140^{o}C}{\to }{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}$

$\mathrm{𝟤}𝖪{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{100^{o}C}{\to }{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }$

Сульфат калия получается при нагреве сульфита калия до температуры в 600 °C:

$\mathrm{𝟦}{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\stackrel{600^{o}C}{\to }{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}$

Окисление серы бихроматом калия:

${𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖢{𝗋}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟩}}\mathsf{+}𝖲\stackrel{800-1000^{o}C}{\to }𝖢{𝗋}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}$

Взаимодействием сульфата аммония и гидроксид калия:

$\mathsf{(}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖪𝖮𝖧\mathsf{\to }{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

Химические свойства

Как соль двухосновной кислоты образует кислые соли:

${𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\rightleftarrows }\mathrm{𝟤}𝖪𝖧𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}$

Как все сульфаты взаимодействует с растворимыми соединениями бария:

${𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}𝖡𝖺𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{}{\to }\mathrm{𝟤}𝖪𝖢𝗅\mathsf{+}𝖡𝖺𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\downarrow }$

Восстанавливается до сульфида:

${𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟦}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{600^{o}C,F{e}_2{O}_3}{\to }{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲\mathsf{+}\mathrm{𝟦}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

${𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟦}𝖢\stackrel{900^{o}C}{\to }{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲\mathsf{+}\mathrm{𝟦}𝖢𝖮\mathsf{\uparrow }$

С оксидом серы образует пиросульфат:

${𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\stackrel{}{\to }{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}{𝖲}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟩}}$

Выпаривание стехиометрических количеств растворов сульфатов никеля и калия получают сульфат никеля(II)-калия:

$𝖭𝗂𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟨}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\stackrel{}{\to }{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖭𝗂\mathsf{(}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\cdot }\mathrm{𝟨}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

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 чернозёмных 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 к использованию 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.