KALIUM SULFAT (K2SO4): STRUKTUR, SIFAT, KEGUNAAN, SINTESIS - KIMIA - 2026

The kalium sulfat adalah putih garam bukan organik atau tidak berwarna dengan formula kimia K ₂ SO ₄ . Itu sudah dikenal pada abad keempat belas, disebut pada abad ketujuh belas sebagai garam duplicatum, kerana ia adalah gabungan garam asam dan garam alkali.

Kalium sulfat terdapat dalam bentuk mineral dalam arcanite, tetapi penyediaannya lebih biasa dalam apa yang disebut garam Stassfurt. Ini adalah penghabluran bersama kalium, magnesium, kalsium dan natrium sulfat, yang dapat dilihat pada mineral seperti leonit dan polyhalite.

Formula struktur kalium sulfat. Sumber: Kemikungen

Kalium sulfat adalah garam beracun rendah dan hanya menyebabkan kerengsaan ketika bersentuhan dengan mata, saluran pernafasan, atau saluran pencernaan. Tidak ada bukti tindakan karsinogenik atau mutagenik.

Kalium sulfat digunakan sebagai baja, terutama pada tanaman yang rentan terhadap klorida; seperti kes tembakau dan kentang. Sebatian ini menyediakan kalium, salah satu daripada tiga nutrien utama dalam tumbuhan, dan sulfur, yang terdapat dalam protein mereka.

Struktur

Fasa kristal

Struktur kristal kusut sulfat kalium. Sumber: Ra'ike (Wikipedia)

Pada gambar pertama ditunjukkan formula struktur kalium sulfat. Untuk setiap anion SO ₄ ² , dari geometri tetrahedral, terdapat dua kation K ⁺ , yang dapat diwakili oleh sfera ungu (gambar atas).

Oleh itu di atas kita mempunyai struktur kristal ortorhombik K ₂ SO ₄ , dengan anion SO ₄ ^{2 yang} diwakili oleh sfera kuning dan merah; sementara kation K ⁺ , yang telah disebutkan, adalah sfera ungu (agak kuat).

Perwakilan ini boleh menimbulkan kekeliruan jika anda berfikir bahawa bar benar-benar sesuai dengan hubungan koordinasi. Sebaliknya, mereka menunjukkan ion mana yang berinteraksi secara langsung atau dekat dengan yang lain di sekitarnya. Itulah sebabnya setiap oksigen "dihubungkan" dengan lima K ⁺ (O ₃ SO ^2- - K ⁺ ), dan ini seterusnya dengan sepuluh oksigen dari anion sulfat sekitarnya yang lain.

Kemudian ada ruang koordinasi yang agak "jarang" untuk kalium di K ₂ SO ₄ :

Lingkaran koordinasi untuk ion kalium dalam garam sulfatnya. Sumber: Smokefoot

Struktur kristal ini sesuai dengan polimorf β-K ₂ SO ₄ . Apabila dipanaskan hingga 583 ºC, peralihan berlaku ke fasa α-K ₂ SO ₄ , iaitu heksagon.

Kekusutan ion

Tentunya struktur K ₂ SO ₄ sangat rumit untuk garam anorganik. Ionnya diposisikan membentuk sejenis kusut yang tidak bermakna dan, pada pandangan pertama, kurang berkala.

Mereka yang berdedikasi untuk kristalografi dapat mendekati kekusutan ini dengan cara yang lebih sesuai dan deskriptif, memerhatikannya dari tiga paksi spasial.

Perhatikan bahawa struktur kusutnya dapat menjelaskan mengapa K ₂ SO ₄ tidak membentuk hidrat: Molekul H ₂ O tidak mempunyai cara untuk menembusi kisi kristal untuk menghidrat kation kalium.

Juga, dengan begitu banyak interaksi yang merangkumi kusut ion, diharapkan kisi kristal ini mempunyai sedikit kestabilan terhadap haba; dan sebenarnya ini adalah masalahnya, kerana titik lebur K ₂ SO ₄ ialah 1,069 ºC, yang menunjukkan bahawa ionnya sangat kohesif.

Sifat fizikal dan kimia

Penampilan kalium sulfat

Nama-nama

-Potassium sulfat

-Sulfat potash

-Arcanite

-Sulfur kalium

Jisim molar

174.259 g / mol

Penampilan fizikal

Kristal putih, tidak berbau, rasa pahit, granul atau serbuk padat.

Ketumpatan

2.66 g / cm ³

Takat lebur

1,069 ºC

Takat didih

1,689 ºC

Keterlarutan air

111 g / L pada suhu 20 ºC

120 g / L pada suhu 25 ºC

240 g / L pada suhu 100 ºC

Kelarutan dalam air berkurang kerana adanya kalium klorida, KCl atau ammonium sulfat, (NH ₄ ) ₂ SO ₄ , kerana pengaruh ion biasa.

Kelarutan dalam pelarut organik

Sedikit larut dalam gliserol, tetapi tidak larut dalam aseton dan karbon sulfida.

Indeks biasan (nD)

1,495

Kereaktifan

Kalium sulfat dapat bertindak balas dengan asid sulfurik, mengasidkan untuk membentuk kalium bisulfat (KHSO ₄ ). Ia dapat dikurangkan pada suhu tinggi menjadi kalium sulfida (K ₂ S).

Sintesis

Kaedah pertama

Kalium sulfat disintesis dengan bertindak balas kalium klorida dengan asid sulfurik. Sintesis kalium sulfat berlaku dalam dua langkah. Langkah pertama melibatkan pembentukan kalium bisulfat.

Ini adalah reaksi eksotermik kerana ia melepaskan haba dan oleh itu tidak memerlukan bekalan haba luaran. Tindak balas dijalankan pada suhu bilik.

KCl + H ₂ SO ₄ => HCl + KHSO ₄

Langkah kedua tindak balas adalah endotermik, iaitu memerlukan bekalan haba untuk berlaku.

KCl + KHSO ₄ => HCl + K ₂ SO ₄

Kaedah kedua

Kalium sulfat dapat disintesis oleh reaksi peneutralan asid sulfurik dengan asas, kalium hidroksida:

H ₂ SO ₄ + 2 KOH => K ₂ SO ₄ + 2 H ₂ O

Kaedah ketiga

Kalium sulfat dihasilkan oleh tindak balas sulfur dioksida, oksigen, kalium klorida, dan air.

Kaedah keempat

Kalium sulfat dihasilkan dengan mengekstrak kalium sulfat yang terdapat dalam air garam dari lembangan Loop Nur, China. Kalium sulfat dipisahkan dari komponen air garam yang tidak larut dengan penambahan sebatian pengasidan natrium tripolifosfat / urea fosfat.

Sebatian ini meningkatkan perbezaan antara kelarutan kalium sulfat dan kelarutan sebatian lain yang kurang larut, mencapai, menurut pencipta kaedah, kalium sulfat 100% tulen. Dalam erti kata yang ketat, ia bukan kaedah sintesis, tetapi kaedah pengekstrakan novel.

Permohonan

Baja

Kalium sulfat digunakan dalam tanaman tembakau. Sumber: Pxhere.

Penggunaan kalium sulfat sebagai baja adalah aplikasi utamanya. 90% daripada jumlah pengeluarannya digunakan untuk tujuan ini. Penggunaannya lebih disukai daripada kalium klorida pada tanaman yang sensitif terhadap kehadiran klorida di dalam tanah; contohnya tembakau.

Kalium sulfat mempunyai kandungan kalium 40-44%, sementara kepekatan sulfurnya mewakili 17-18% sebatian. Kalium diperlukan untuk melakukan banyak fungsi penting untuk tumbuhan, kerana mengaktifkan reaksi enzimatik, sintesis protein, pembentukan kanji, dll.

Selain itu, kalium terlibat dalam mengatur aliran air di daun. Sulfur diperlukan untuk sintesis protein, kerana terdapat dalam asid amino yang memilikinya; seperti kes metionin, sistein dan sistin, dan ia juga terlibat dalam reaksi enzimatik.

Bahkan kalium sulfat digunakan dengan menyemburkan daun pada zarah kalium sulfat yang lebih kecil dari 0,015 mm.

Penggunaan industri dan sebagai bahan mentah

Kalium sulfat mentah digunakan dalam pembuatan gelas dan pembuatan alum dan kalium karbonat. Ia digunakan sebagai reagen dalam pembuatan kosmetik. Ia digunakan dalam pembuatan bir sebagai agen pembetulan air.

Ubat

Ini digunakan untuk memperbaiki penurunan kepekatan kalium plasma yang teruk (hipokalemia), yang disebabkan oleh penggunaan diuretik yang berlebihan yang meningkatkan perkumuhan kalium dalam air kencing.

Kalium adalah ion intraselular utama sel yang dapat dilancarkan, termasuk sel jantung. Oleh itu, penurunan kalium yang teruk dalam plasma mengganggu fungsi jantung, dan mesti diperbetulkan dengan segera.

Kalium sulfat mempunyai tindakan katartik, iaitu, ia mendorong pengusiran tinja dari usus besar. Atas sebab ini, campuran kalium, magnesium, dan natrium sulfat digunakan untuk membersihkan usus besar sebelum melakukan kolonoskopi, yang memungkinkan visualisasi kolon yang lebih baik oleh doktor.

Doktor Haiwan

Kalium sulfat telah digunakan untuk mengurangi kebutuhan metionin dalam makanan unggas. Kehadiran 0,1% kalium sulfat dalam makanan ayam betina dikaitkan dengan peningkatan pengeluaran telur sebanyak 5%.

Perisa makanan

Ini adalah agen perasa yang memberi makanan rasa pahit dan masin yang sangat diperlukan di sebilangannya. Di samping itu, diperhatikan bahawa kalium sulfat dikurniakan empat rasa asas: kemanisan, kepahitan, keasidan dan kemasinan.

Salinitas, keasidan, dan kepahitan meningkat dengan kepekatan kalium sulfat, sementara kemanisan menurun.

Kegunaan lain

Kalium sulfat digunakan sebagai piroteknik, dalam kombinasi dengan kalium nitrat, untuk menghasilkan api ungu. Ia digunakan sebagai pengurang kilat dalam pengecas artileri.

Di samping itu, ia digunakan sebagai agen peningkatan kelikatan dalam produk kosmetik seperti krim muka.

Risiko

Kalium sulfat adalah sebatian beracun rendah dengan tahap kematian yang sangat rendah. LD50 untuk dos oral pada tikus adalah 6,600 mg / kg berat haiwan, yang menunjukkan bahawa dos yang tinggi diperlukan untuk menyebabkan kematian tikus. Nilai LD50 yang sama berlaku pada tikus.

Pada mata, jika terkena, kalium sulfat boleh menyebabkan kerengsaan mekanikal. Pada kulit, kalium sulfat menyebabkan sedikit kerosakan pada pengendalian industri.

Sekiranya tertelan, kalium sulfat boleh menyebabkan kerengsaan gastrousus dengan mual, muntah, dan cirit-birit. Dan terakhir, menyedut habuk kalium sulfat menyebabkan kerengsaan pada saluran pernafasan.

Rujukan

1. Shiver & Atkins. (2008). Kimia bukan organik. (Edisi keempat). Bukit Mc Graw.
2. Wikipedia. (2019). Kalium sulfat. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
3. Pusat Maklumat Nasional Bioteknologi. (2019). Kalium sulfat. Pangkalan Data PubChem. CID = 24507. Dipulihkan dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Brian Clegg. (5 Julai 2018). Kalium sulfat. Persatuan Kimia Diraja. Dipulihkan dari: chemistryworld.com
5. Marie T. Averbuch-Pouchot, A. Durif. (Sembilan belas sembilan puluh enam). Topik dalam Kimia Fosfat. Dunia Ilmiah. Dipulihkan dari: books.google.co.ve
6. Buku Kimia. (2017). Kalium sulfat. Dipulihkan dari: chemicalbook.com
7. Shoujiang L. et al. (2019). Penulenan dan pembubaran cepat kalium sulfat dalam larutan berair. DOI: 10.1039 / C8RA08284G
8. Bank Dadah. (2019). Kalium sulfat. Dipulihkan dari: drugbank.ca
9. Syarikat Mozek. (2019). Kalium sulfat. Pemakanan Tanaman. Dipulihkan dari: cropnutrition.com
10. Dadah. (2018). Natrium sulfat, kalium sulfat, dan magnesium sulfat (Lisan). Dipulihkan dari: drug.com