Сульфат калия — неорганическое соединение . Химическая формула K ₂ SO ₄ .

История

Сульфат калия был известен с начала 14-го века, изучен Глаубером , Бойлом и . 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 P6 ₃ /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 ( англ. Arcanite ) состоит из чистого K ₂ SO ₄ , представляет собой белые или прозрачные кристаллы, встречается в Калифорнии ( США ).

Есть много минералов, содержащих соли калия:

• Каинит — MgSO ₄ · KCl · H ₂ O
• — 2K ₂ SO ₄ ·Na ₂ SO ₄
• Шёнит — K ₂ SO ₄ ·MgSO ₄ ·6H ₂ O
• Леонит — K ₂ SO ₄ ·MgSO ₄ ·4H ₂ O
• Лангбейнит — K ₂ SO ₄ ·2MgSO ₄
• Полигалит — K ₂ SO ₄ · MgSO ₄ ·2 CaSO ₄ ·2H ₂ O
• — K ₂ SO ₄ · CaSO ₄ ·H ₂ O

Промышленные методы получения основаны на обменных реакциях KCl с различными сульфатами и в результате сульфат калия, как правило, сильно загрязнён побочными продуктами:

${\displaystyle {\mathsf {2KCl+2MgSO_{4}\rightleftarrows K_{2}SO_{4}\cdot MgSO_{4}+MgCl_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {K_{2}SO_{4}\cdot MgSO_{4}+2KCl\rightleftarrows 2K_{2}SO_{4}+MgCl_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {2KCl+Na_{2}SO_{4}\rightleftarrows K_{2}SO_{4}+2NaCl}}}$

${\displaystyle {\mathsf {2KCl+CaSO_{4}\cdot 2H_{2}O\rightleftarrows K_{2}SO_{4}+CaCl_{2}+2H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {2KCl+FeSO_{4}\rightleftarrows K_{2}SO_{4}+FeCl_{2}}}}$

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

${\displaystyle {\mathsf {2KCl+H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {>100^{o}C}}K_{2}SO_{4}+2HCl\uparrow }}}$

Прокаливанием с углём минерала лангбейнита :

${\displaystyle {\mathsf {K_{2}SO_{4}\cdot 2MgSO_{4}+2C{\xrightarrow {>T}}K_{2}SO_{4}+2Mg\downarrow +2CO_{2}\uparrow +2SO_{2}\uparrow }}}$

В лабораторной практике применяют следующие методы:

• из оксида калия :

${\displaystyle {\mathsf {K_{2}O+H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {}}K_{2}SO_{4}+H_{2}O}}}$

• вытеснением из слабых или неустойчивых кислот:

${\displaystyle {\mathsf {K_{2}CO_{3}+H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {}}K_{2}SO_{4}+CO_{2}\uparrow +H_{2}O}}}$

• из щёлочи и разбавленной кислоты:

${\displaystyle {\mathsf {2KOH+H_{2}SO_{4}{\xrightarrow {}}K_{2}SO_{4}+2H_{2}O}}}$

• из гидросульфата калия :

${\displaystyle {\mathsf {2KHSO_{4}{\xrightarrow {240^{o}C}}K_{2}SO_{4}+H_{2}SO_{4}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {KHSO_{4}+KOH{\xrightarrow {}}K_{2}SO_{4}+H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {2KHSO_{4}+KCl{\xrightarrow {500^{o}C}}K_{2}SO_{4}+HCl\uparrow }}}$

• окислением сульфида калия :

${\displaystyle {\mathsf {K_{2}S+2O_{2}{\xrightarrow {>500^{o}C}}K_{2}SO_{4}}}}$

• из надперекиси калия :

${\displaystyle {\mathsf {2KO_{2}+S{\xrightarrow {140^{o}C}}K_{2}SO_{4}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {2KO_{2}+SO_{2}\xrightarrow {100^{o}C} K_{2}SO_{4}+O_{2}\uparrow }}}$

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

${\displaystyle {\mathsf {4K_{2}SO_{3}{\xrightarrow {600^{o}C}}K_{2}S+3K_{2}SO_{4}}}}$

Окисление серы бихроматом калия :

${\displaystyle {\mathsf {K_{2}Cr_{2}O_{7}+S{\xrightarrow {800-1000^{o}C}}\ Cr_{2}O_{3}+K_{2}SO_{4}}}}$

Взаимодействием сульфата аммония и гидроксид калия :

${\displaystyle {\mathsf {(NH_{4})_{2}SO_{4}+2KOH\rightarrow K_{2}SO_{4}+2NH_{3}\uparrow +2H_{2}O}}}$

Химические свойства

Как соль двухосновной кислоты образует кислые соли :

${\displaystyle {\mathsf {K_{2}SO_{4}+H_{2}SO_{4}\rightleftarrows 2KHSO_{4}}}}$

Как все сульфаты взаимодействует с растворимыми соединениями бария:

${\displaystyle {\mathsf {K_{2}SO_{4}+BaCl_{2}{\xrightarrow {}}2KCl+BaSO_{4}\downarrow }}}$

Восстанавливается до сульфида:

${\displaystyle {\mathsf {K_{2}SO_{4}+4H_{2}{\xrightarrow {600^{o}C,Fe_{2}O_{3}}}K_{2}S+4H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {K_{2}SO_{4}+4C\xrightarrow {900^{o}C} K_{2}S+4CO\uparrow }}}$

С оксидом серы образует пиросульфат:

${\displaystyle {\mathsf {K_{2}SO_{4}+SO_{3}{\xrightarrow {}}K_{2}S_{2}O_{7}}}}$

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 . На чернозёмных почвах он применяется обычно под культуры, которые усваивают много калия и натрия ( сахарная свёкла , подсолнечники , , для корнеплодов , овощей ). На каштановых и 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 и 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.

Примечания