אשלגן סולפט (K2SO4): מבנה, תכונות, שימושים, סינתזה - כִּימִיָה - 2025

אשלגן גופרתי הוא לבן מלח אורגניים או חסר צבע עם הנוסחה הכימית K ₂ SO ₄ . זה היה ידוע כבר במאה הארבע עשרה, וכונה במאה השבע-עשרה ככפיל-מלח, מכיוון שהוא שילוב של מלח חומצי ומלח אלקליין.

אשלגן גופרתי נמצא בצורת מינרלים בארקנית, אך הצגתו שכיחה יותר במלחי סטאספורט כביכול. אלה הם התגבשות משותפת של אשלגן, מגנזיום, סידן ונתרן סולפטים, שניתן לראות במינרלים כמו לאוניט ופוליהליט.

פורמולה מבנית של אשלגן גופרתי. מקור: Kemikungen

אשלגן גופרתי הוא מלח דל רעיל וגורם רק לגירוי במגע עם העיניים, דרכי הנשימה או דרכי העיכול. אין שום עדות לפעולה מסרטנת או מוטגנית.

אשלגן סולפט משמש כדשן, בעיקר בגידולים רגישים לכלורידים; זה המקרה של טבק ותפוחי אדמה. התרכובת מספקת אשלגן, אחד משלושת החומרים המזינים העיקריים בצמחים, וגופרית, שנמצאת בחלבונים שלהם.

מִבְנֶה

שלבים גבישיים

מבנה גבישי סבוך של אשלגן גופרתי. מקור: ראיק (ויקיפדיה)

בתמונה הראשונה הוצגה הנוסחה המבנית של אשלגן גופרתי. עבור כל SO ₄ ^2- אניון , מהגיאומטריה הטטרדראלית, ישנם שני קטיונים K ⁺ , אותם ניתן לייצג על ידי כדוריים סגולות (תמונה עליונה).

לפיכך למעלה יש לנו את מבנה הגביש האורתורומבי של K ₂ SO ₄ , כאשר האניונים SO ₄ ² מיוצגים על ידי כדוריים צהובים ואדומים; בעוד שקטיוני K ⁺ , שכבר הוזכרו, הם הספירות הסגולות (מעט חזקות).

ייצוג זה יכול לגרום לבלבול אם אתה חושב שהסרגלים אכן תואמים קישורי תיאום. במקום זאת, הם מציינים איזה יון מתקשר באופן ישיר או קרוב עם אחר סביבו. זו הסיבה שכל חמצן "מתחבר" לחמישה K ⁺ (O ₃ SO ^2- - K ⁺ ), ואלו בתורם עם עשרה אוקסיגנים מעליוני סולפט אחרים מסביב.

יש אז תחום "נדיר" במקצת לאשלגן ב- K ₂ SO ₄ :

תחום תיאום של יוני אשלגן במלח הגופרתי שלו. מקור: Smokefoot

מבנה גבישי זה תואם את הפולימורף ß-K ₂ SO ₄ . כאשר הוא מחומם ל 583 מעלות צלזיוס, מתרחש מעבר לשלב α-K ₂ SO ₄ , שהוא משושה.

סבך של יונים

בהחלט המבנה של K ₂ SO ₄ מסובך בצורה בלתי רגילה עבור מלח אורגני. היונים שלו ממוקמים ויוצרים סוג של סבך חסר משמעות ובמבט ראשון חסר תקופתיות.

מי שמוקדש לקריסטלוגרפיה יכול להתקרב לסבך זה בצורה מתאימה ותיאורית יותר, תוך התבוננות בו משלושת הצירים המרחביים.

שימו לב שהמבנה הסבוך שלו יכול להסביר מדוע K ₂ SO ₄ לא יוצר הידרטים: למולקולות H ₂ O אין דרך לחדור לסריג הקריסטל כדי לחות קטיוני אשלגן.

כמו כן, עם כל כך הרבה אינטראקציות המוקפות בסבך היונים, יש לצפות שלסריג גביש זה יש לא מעט יציבות חום; ולמעשה זה המקרה, מכיוון שנקודת ההיתוך של K ₂ SO ₄ היא 1,069 מעלות צלזיוס, מה שמראה כי היונים שלו מלוכדים חזק.

תכונות פיזיקליות וכימיות

מראה אשלגן גופרתי

שמות

-אשלגן גופרתי

-סולפט של אשלג

-ארקנית

-אשלגן גופרית

מסה מולארית

174.259 גרם / מול

מראה חיצוני

גבישי לבן, גרגר או אבקה מוצק לבן, חסר ריח.

צְפִיפוּת

2.66 גרם / ס"מ ³

נקודת המסה

1,069 מעלות צלזיוס

נקודת רתיחה

1,689 מעלות צלזיוס

מסיסות במים

111 גרם לליטר בחום של 20 מעלות צלזיוס

120 גרם לליטר בחום של 25 מעלות צלזיוס

240 גרם לליטר בחום של 100 מעלות צלזיוס

המסיסות במים פוחתת בגלל נוכחות של אשלגן כלורי, KCl או אמוניום סולפט, (NH ₄ ) ₂ SO ₄ , כתוצאה מהשפעת היון המשותף.

מסיסות בממסים אורגניים

מסיס מעט בגליצרול, אך לא מסיס באצטון ובפחמן גופרתי.

מדד שבירה (nD)

1,495

תגובתיות

אשלגן סולפט יכול להגיב עם חומצה גופרתית, ולהחמיר ליצירת אשלגן ביסולפט (KHSO ₄ ). ניתן להפחית אותו בטמפרטורות גבוהות לאשלגן גופרתי (K ₂ S).

סִינתֶזָה

שיטה ראשונה

אשלגן סולפט מסונתז על ידי תגובה של אשלגן כלוריד עם חומצה גופרתית. הסינתזה של אשלגן סולפט מתרחשת בשני שלבים. השלב הראשון כולל היווצרות אשלגן ביסולפט.

זו תגובה אקזוטית מכיוון שהיא משחררת חום ולכן אינה דורשת אספקת חום חיצונית. התגובה מתבצעת בטמפרטורת החדר.

KCl + H ₂ SO ₄ => HCl + KHSO ₄

השלב השני של התגובה הוא אנדותרמי, כלומר הוא דורש אספקת חום כדי שהיא תתרחש.

KCl + KHSO ₄ => HCl + K ₂ SO ₄

שיטה שנייה

ניתן לסנתז אשלגן סולפט על ידי תגובת הנטרול של חומצה גופרתית עם בסיס, אשלגן הידרוקסיד:

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

השיטה השלישית

אשלגן סולפט מיוצר על ידי תגובה של דו תחמוצת הגופרית, חמצן, אשלגן כלוריד ומים.

השיטה הרביעית

אשלגן סולפט מיוצר על ידי מיצוי אשלגן גופרתי הקיים במי מלח מהאגן Loop Nur, סין. האשלגן גופרתי מופרד מהמרכיבים הבלתי מסיסים של המלח על ידי הוספת התרכובת המחמצת נתרן טריפוליפוספט / פוספט אוריאה.

תרכובת זו מגדילה את ההבדל בין המסיסות של אשלגן סולפט לבין המסיסות של תרכובות אחרות פחות מסיסות, ומשיגה, על פי יוצרי השיטה, 100% אשלגן סולפט טהור. במובן הקפדני זו לא שיטת סינתזה, אלא זו שיטת מיצוי חדשה.

יישומים

דשן

אשלגן גופרתי משמש בגידולי טבק. מקור: Pxhere.

השימוש באשלגן גופרתי כדשן הוא היישום העיקרי שלו. 90% מסך הייצור שלה משמש למטרה זו. השימוש בו מועדף על פני השימוש באשלגן כלוריד בגידולים הרגישים לנוכחות הכלוריד באדמה; למשל זה של טבק.

אשלגן סולפט בעל תכולת אשלגן של 40-44%, ואילו ריכוז הגופרית שלו מייצג 17-18% מהתרכובת. אשלגן נחוץ כדי לבצע פונקציות חיוניות רבות לצמחים, מכיוון שהוא מפעיל תגובות אנזימטיות, סינתזת חלבון, היווצרות עמילן וכו '.

בנוסף, אשלגן מעורב בוויסות זרימת המים בעלים. גופרית נחוצה לסינתזת חלבון, מכיוון שהיא קיימת בחומצות אמינו המחזיקות בה; זהו המקרה של מתיונין, ציסטאין וציסטין, והוא מעורב גם בתגובות אנזימטיות.

אפילו אשלגן סולפט משמש על ידי ריסוס על העלים בחלקיקי אשלגן גופרתי קטן מ- 0.015 מ"מ.

שימוש תעשייתי וכחומר גלם

אשלגן גולמי גולמי משמש לייצור זכוכית וייצור אלום ואשלגן פחמתי. הוא משמש כמגיב בייצור קוסמטיקה. הוא משמש בייצור בירה כחומר מתקנת למים.

תרופה

הוא משמש לתיקון ירידה חמורה בריכוז האשלגן בפלסמה (היפוקלמיה), הנגרם כתוצאה משימוש מופרז בתרופות משתנות המגבירות את הפרשת האשלגן בשתן.

אשלגן הוא היון התוך תאיים העיקרי של תאים נרגשים, כולל תאי לב. לכן, ירידה קשה באשלגן בפלזמה פוגעת בתפקוד הלב, ויש לתקן אותו מייד.

לאשלגן גופרתי ישנה פעולה קתרטית, כלומר היא מעדיפה גירוש צואה מהמעי הגס. מסיבה זו, תערובת של אשלגן, מגנזיום ונתרן גופרתי משמשת לניקוי המעי הגס בצואה לפני ביצוע קולונוסקופיה, המאפשרת הדמיה טובה יותר של המעי הגס על ידי הרופא.

וֵטֵרִינָרִי

אשלגן סולפט שימש להפחתת הדרישה של מתיונין בהזנת עופות. נוכחות של 0.1% של אשלגן גופרתי בהזנת תרנגולות מטילות קשורה לעלייה של 5% בייצור הביציות.

טעמי אוכל

זהו חומר טעם המעניק למאכלים טעם מר ומלוח שרצוי בחלקם. בנוסף מצוין כי אשלגן סולפט ניחן בארבעת הטעמים הבסיסיים: מתיקות, מרירות, חומציות ומליחות.

מליחות, חומציות ומרירות מתגברים עם ריכוז האשלגן הגופרתי, ואילו המתיקות יורדת.

שימושים אחרים

אשלגן סולפט משמש כפירוטכני, בשילוב עם אשלגן חנקתי, ליצירת להבה סגולה. הוא משמש כמפחית פלאש במטענים של דחפני ארטילריה.

בנוסף, הוא משמש כחומר מגביר צמיגות במוצרים קוסמטיים כמו קרמים לפנים.

סיכונים

אשלגן סולפט הוא תרכובת רעילה נמוכה עם קטלניות נמוכה מאוד. ה- LD50 למינון הפה בעכברים הוא 6,600 מ"ג / ק"ג ממשקל בעלי החיים, מה שמעיד כי נדרשת מנה גבוהה בכדי לגרום למות העכבר. אותו ערך LD50 מתרחש אצל חולדות.

בעיניים, במגע, אשלגן סולפט יכול לגרום לגירוי מכני. על העור, אשלגן סולפט גורם לנזק מועט לטיפול התעשייתי.

אם נבלע, אשלגן סולפט יכול לגרום לגירוי במערכת העיכול עם בחילה, הקאות ושלשולים. ולבסוף, שאיפת אבק האשלגן הגופרתי גורמת לגירוי בדרכי הנשימה.

הפניות

1. שיבר ואטקינס. (2008). כימיה אורגנית. (גרסה רביעית). מק גריי היל.
2. ויקיפדיה. (2019). אשלגן גופרתי. התאושש מ: en.wikipedia.org
3. המרכז הלאומי למידע ביוטכנולוגי. (2019). אשלגן גופרתי. מאגר PubChem. CID = 24507. התאושש מ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. בריאן קלג. (5 ביולי 2018). אשלגן גופרתי. החברה המלכותית לכימיה. התאושש מ: chemistryworld.com
5. מארי ט. אברבוך-פוחוט, א. דריף. (תשע עשרה תשעים ושש). נושאים בכימיה פוספטית. עולם מדעי. התאושש מ: books.google.co.ve
6. ספר כימי. (2017). אשלגן גופרתי. התאושש מ: chemicalbook.com
7. Shoujiang L. et al. (2019). טיהור ופירוק מהיר של אשלגן סולפט בתמיסות מימיות. DOI: 10.1039 / C8RA08284G
8. סמים. (2019). אשלגן גופרתי. התאושש מ: drugbank.ca
9. חברת הפסיפס. (2019). אשלגן גופרתי. תזונת יבול. התאושש מ: cropnutrition.com
10. סמים. (2018). נתרן גופרתי, אשלגן סולפט ומגנזיום גופרתי (דרך הפה). התאושש מ: drugs.com