SÍRAN DRASELNÝ (K2SO4): STRUKTURA, VLASTNOSTI, POUŽITÍ, SYNTÉZA - CHEMIE - 2025

Síran draselný je anorganická sůl bílá nebo bezbarvá s chemickým vzorcem K ₂ SO ₄. To bylo známé již ve čtrnáctém století, v sedmnáctém století bylo nazýváno jako duplikát soli, protože se jedná o kombinaci kyselé soli a alkalické soli.

Síran draselný se nachází v minerální formě v arcanitech, ale jeho přítomnost je častější u tzv. Stassfurtských solí. Jsou to kokrystalizace draslíku, hořčíku, vápníku a síranu sodného, ​​pozorovatelné v minerálech, jako je leonit a polyhalit.

Strukturální vzorec síranu draselného. Zdroj: Kemikungen

Síran draselný je málo toxická sůl a způsobuje podráždění pouze při kontaktu s očima, dýchacím traktem nebo zažívacím traktem. Neexistuje žádný důkaz o karcinogenním nebo mutagenním účinku.

Síran draselný se používá jako hnojivo, zejména u plodin citlivých na chloridy; to je případ tabáku a brambor. Sloučenina poskytuje draslík, jednu ze tří hlavních živin v rostlinách, a síru, která je přítomna v jejich proteinech.

Struktura

Krystalické fáze

Zamotaná krystalická struktura síranu draselného. Zdroj: Ra'ike (Wikipedia)

Na prvním obrázku byl ukázán strukturní vzorec síranu draselného. Pro každý SO ₄ ^2- aniontu, z čtyřboká geometrii, existují dva K ⁺ kationty, které mohou být reprezentovány fialové oblasti (horní fotografie).

Proto výše máme kosočtverečné krystalové struktury K ₂ SO ₄, s SO ₄ ² anionty reprezentované žluté a červené oblasti; zatímco kationty K ⁺, již zmíněné, jsou fialové koule (trochu robustní).

Tato reprezentace může způsobit zmatek, pokud si myslíte, že pruhy skutečně odpovídají koordinačním vazbám. Spíše naznačují, který ion interaguje přímo nebo těsně s jiným kolem něj. Proto je každý kyslík „spojen“ s pěti K ⁺ (O ₃ SO ^2- - K ⁺), a tyto zase s deseti kyslíky z ostatních okolních síranových aniontů.

V K ₂ SO ₄ pak existuje poněkud „vzácná“ koordinační koule pro draslík:

Koordinační koule pro draselné ionty ve své sulfátové soli. Zdroj: Smokefoot

Tato krystalická struktura odpovídá polymorfní β-K ₂ SO ₄. Při zahřátí na 583 ° C, je přechod nastane na α-K ₂ SO ₄ fáze, což je šestiúhelníkový.

Zamotání iontů

Jistě struktura K ₂ SO _4, je neobyčejně složitá pro anorganické soli. Její ionty jsou umístěny tak, že vytvářejí jakýsi nesmyslný splet a na první pohled postrádají periodicitu.

Ti, kteří se zabývají krystalografií, se k tomuto spleti mohou přistupovat vhodnějším a popisnějším způsobem a pozorovat je ze tří prostorových os.

Všimněte si, že jeho zamotaný struktura by mohla vysvětlit, proč K ₂ SO ₄, netvoří hydráty: H ₂ O molekuly nemají možnost proniknout do krystalové mřížky hydratovat kationty draslíku.

Také s tolika interakcemi zahrnutými v iontovém spleti se dá očekávat, že tato krystalová mříž bude mít docela dost tepelné stability; a ve skutečnosti se jedná o tento případ, protože bod tání K ₂ SO ₄ je 1069 ° C, což ukazuje, že jeho ionty jsou silně soudržná.

Fyzikální a chemické vlastnosti

Vzhled síranu draselného

Jména

-Síran draselný

-Síran draslíku

-Arcanite

-Síran draselný

Molární hmotnost

174,259 g / mol

Fyzický vzhled

Bílá, krystalická, granulovaná nebo prášková pevná látka bez zápachu.

Hustota

2,66 g / cm ³

Bod tání

1 069 ° C

Bod varu

1 689 ° C

Rozpustnost ve vodě

111 g / l při 20 ° C

120 g / l při 25 ° C

240 g / l při 100 ° C

Rozpustnost ve vodě se sníží v důsledku přítomnosti chloridu draselného, chloridu draselného, nebo síran amonný, (NH ₄) ₂ SO ₄, v důsledku účinku společného iontu.

Rozpustnost v organických rozpouštědlech

Mírně rozpustný v glycerolu, ale nerozpustný v acetonu a sulfidu uhlíku.

Index lomu (nD)

1,495

Reaktivita

Síran draselný může reagovat s kyselinou sírovou, okyselení na hydrogensíranu draselného forma (KHSO ₄). To může být snížena při vysokých teplotách až sulfid draselný (K ₂ S).

Syntéza

První metoda

Síran draselný se syntetizuje reakcí chloridu draselného s kyselinou sírovou. K syntéze síranu draselného dochází ve dvou krocích. První krok zahrnuje vytvoření hydrogensíranu draselného.

Jedná se o exotermickou reakci, protože uvolňuje teplo, a proto nevyžaduje externí přívod tepla. Reakce se provádí při teplotě místnosti.

KCl + H ₂ SO ₄ => HCI + KHSO ₄

Druhý krok reakce je endotermický, to znamená, že k tomu, aby nastala, je nutná dodávka tepla.

KCI + KHSO ₄ => HCI + K ₂ SO ₄

Druhá metoda

Síran draselný může být syntetizován neutralizační reakcí kyseliny sírové s bází, hydroxid draselný:

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

Třetí metoda

Síran draselný se vyrábí reakcí oxidu siřičitého, kyslíku, chloridu draselného a vody.

Čtvrtá metoda

Síran draselný se vyrábí extrakcí síranu draselného přítomného ve slaném nálevu z povodí Loop Nur v Číně. Síran draselný se od nerozpustných složek solného roztoku oddělí přidáním okyselující sloučeniny tripolyfosfát sodný / močovina fosfát.

Tato sloučenina zvyšuje rozdíl mezi rozpustností síranu draselného a rozpustností jiných méně rozpustných sloučenin, čímž se podle tvůrců metody dosáhne 100% čistého síranu draselného. V přísném smyslu nejde o metodu syntézy, ale o novou metodu extrakce.

Aplikace

Hnojivo

Síran draselný se používá v tabákových plodinách. Zdroj: Pxhere.

Hlavním použitím je použití síranu draselného jako hnojiva. K tomuto účelu se využívá 90% jeho celkové produkce. Jeho použití je preferováno před použitím chloridu draselného v plodinách, které jsou citlivé na přítomnost chloridu v půdě; například tabáku.

Síran draselný má obsah draslíku 40-44%, zatímco jeho koncentrace síry představuje 17-18% sloučeniny. Draslík je nezbytný pro plnění mnoha základních funkcí rostlin, protože aktivuje enzymatické reakce, syntézu proteinů, tvorbu škrobu atd.

Kromě toho se draslík podílí na regulaci průtoku vody v listech. Síra je nezbytná pro syntézu proteinů, protože je přítomna v aminokyselinách, které ji mají; to je případ methioninu, cysteinu a cystinu a podílí se také na enzymatických reakcích.

Dokonce i síran draselný se používá stříkáním na listy do částic síranu draselného menších než 0,015 mm.

Průmyslové použití a jako surovina

Surový síran draselný se používá při výrobě skla a při výrobě kamence a uhličitanu draselného. Používá se jako činidlo při výrobě kosmetiky. Používá se při výrobě piva jako vodního korekčního činidla.

Lék

Používá se k nápravě závažného snížení plazmatické koncentrace draslíku (hypokalémie) způsobené nadměrným používáním diuretik, které zvyšují vylučování draslíku močí.

Draslík je hlavním intracelulárním iontem excitovatelných buněk, včetně srdečních buněk. Proto výrazné snížení hladiny draslíku v plazmě ohrožuje srdeční funkci a musí být okamžitě opraveno.

Síran draselný má katartickou akci, to znamená, že zvýhodňuje vyloučení stolice z tlustého střeva. Z tohoto důvodu se směs draslíku, hořčíku a síranu sodného používá k čištění stolice z tlustého střeva před provedením kolonoskopie, což umožňuje lepší vizualizaci tlustého střeva lékařem.

Veterinární

Síran draselný se používá ke snížení potřeby methioninu v krmivu pro drůbež. Přítomnost 0,1% síranu draselného v krmivu nosnic je spojena s 5% zvýšením produkce vajec.

Aromatizace potravin

Je to aromatické činidlo, které dává potravinám hořkou a slanou chuť, která je v některých z nich žádoucí. Kromě toho je třeba poznamenat, že síran draselný je vybaven čtyřmi základními příchutěmi: sladkostí, hořkostí, kyselostí a slaností.

Slanost, kyselost a hořkost se zvyšují s koncentrací síranu draselného, ​​zatímco sladkost klesá.

Další použití

Síran draselný se používá jako pyrotechnika v kombinaci s dusičnanem draselným k vytvoření fialového plamene. Používá se jako redukce záblesku u nábojů dělostřeleckých raket.

Kromě toho se používá jako činidlo zvyšující viskozitu v kosmetických prostředcích, jako jsou pleťové krémy.

Rizika

Síran draselný je málo toxická sloučenina s velmi nízkou letalitou. LD50 pro orální dávku u myší je 6 600 mg / kg tělesné hmotnosti, což ukazuje, že k vyvolání smrti myši je nutná vysoká dávka. U potkanů ​​se vyskytuje stejná hodnota LD50.

V očích může síran draselný při kontaktu způsobit mechanické podráždění. Na kůži způsobuje síran draselný malé poškození při průmyslové manipulaci.

Při požití může síran draselný způsobit podráždění gastrointestinálního traktu s nevolností, zvracením a průjmem. A konečně, inhalace prachu síranu draselného způsobuje podráždění dýchacích cest.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chemie. (Čtvrté vydání). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Síran draselný. Obnoveno z: en.wikipedia.org
3. Národní centrum pro biotechnologické informace. (2019). Síran draselný. PubChem Database. CID = 24507. Obnoveno z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Brian Clegg. (5. července 2018). Síran draselný. Královská společnost chemie. Obnoveno z: chemistryworld.com
5. Marie T. Averbuch-Pouchot, A. Durif. (devatenáctset devadesát šest). Témata z fosfátové chemie. World Scientific. Obnoveno z: books.google.co.ve
6. Chemická kniha. (2017). Síran draselný. Obnoveno z: chemicalbook.com
7. Shoujiang L. a kol. (2019). Čištění a rychlé rozpuštění síranu draselného ve vodných roztocích. DOI: 10,1039 / C8RA08284G
8. DrugBank. (2019). Síran draselný. Obnoveno z: drugbank.ca
9. Společnost mozaiky. (2019). Síran draselný. Výživa plodin. Obnoveno z: cropnutrition.com
10. Drogy. (2018). Síran sodný, síran draselný a síran hořečnatý (ústní). Obnoveno z: drug.com