Structure de sulfate de potassium (K2SO4), propriétés, utilisations, synthèse

Il sulfate de potassium C'est un sel inorganique inorganique ou incolore dont la formule chimique est k₂Swin₄. Il était déjà connu au XIVe siècle, étant appelé au XVIIe siècle sous forme de sel duplicatum, car il s'agit d'une combinaison d'un sel acide et d'un sel alcalin.

Le sulfate de potassium est minéral à l'arcanita, mais sa présentation dans les sels de stassfurt So-appelés est plus courante. Ce sont des sulfates de potassium, du magnésium, du calcium et du sodium, observables en minéraux tels que Leonita et Polyhalita.

Formule structurelle de sulfate de potassium. Source: Kemikungen [domaine public]

Le sulfate de potassium est un peu de sel toxique et ne produit que le contact avec les yeux, les voies respiratoires ou le tube digestif. Il n'y a aucune preuve d'action cancérigène ou mutagène.

Le sulfate de potassium est utilisé comme engrais, en particulier dans les cultures sensibles aux chlorures; Tel est le cas du tabac et des pommes de terre. Le composé fournit du potassium, l'un des trois principaux nutriments des plantes et du soufre, qui est présent dans ses protéines.

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Structure

Phases cristallines

Structure cristalline du sulfate de potassium. Source: Ra'ike (Wikipedia) [CC0]

La première image a montré la formule structurelle du sulfate de potassium. Pour chaque anion ainsi₄^2-, de géométrie tétraédrique, il y a deux k cations⁺, qui peut être représenté par des sphères violettes (image supérieure).

Donc, au-dessus, vous avez la structure cristalline ortorrombique du k₂Swin₄, Avec le sos₄^2- représenté par des sphères jaunes et rouges; Alors que k cations⁺, Déjà dit, ce sont des sphères violettes (un peu renforcées).

Cette représentation peut provoquer une confusion si on pense que les barres correspondent vraiment à des liens de coordination. Ils indiquent plutôt ce que l'ion interagit directement ou étroitement avec un autre autour de lui. C'est pourquoi chaque oxygène "se connecte" à cinq K⁺ (SOIT₃Swin^2-- K⁺), Et ceux-ci à leur tour avec dix oxygène des autres anions sulfates environnants.

Il y a alors une sphère de coordination quelque peu "rare" pour le potassium dans le k₂Swin₄:

Sphère de coordination pour les ions potassium dans leur sel de sulfate. Source: Smokefoot [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 4.0)]

Cette structure cristalline correspond au polymorphe β-K₂Swin₄. Lorsqu'il est chauffé à 583 ºC, une transition se produit à la phase α-K₂Swin₄, qui est hexagonal.

Enchevêtrement en ion

Certainement la structure de k₂Swin₄ Il est inhabituellement compliqué pour un sel inorganique. Ses ions sont positionnés formant une sorte de pépins insignifiant et, à première vue, manquant de périodicité.

Il peut vous servir: nitrate de calcium (CA (NO3) 2)

Ceux qui sont dédiés à la cristallographie peuvent aborder ledit enchevêtrement de manière plus appropriée et descriptive, l'observant à partir des trois axes spatiaux.

Notez que sa structure emmêlée pourrait expliquer pourquoi k₂Swin₄ Ne forme pas les hydrates: les molécules H₂Ou ils ont comment le réseau cristallin pour hydrater les cations de potassium pénètre.

De plus, avec autant d'interactions couvertes dans l'enchevêtrement des ions, il est prévu que ledit réseau cristallin a suffisamment de stabilité devant la chaleur; Et en fait, cela se produit, depuis le point de fusion du k₂Swin₄ C'est 1 069 ºC, ce qui montre que ses ions sont fortement cohésifs.

Proprietes physiques et chimiques

Aspect du sulfate de potassium

Des noms

-Sulfate de potassium

-Sulfate de potasse

-Arcanita

-Potasse soufre

Masse molaire

174 259 g / mol

Apparence physique

Solide de cristaux blancs, de granules ou de poussière, de toilettes et de goût amer.

Densité

2,66 g / cm³

Point de fusion

1.069 ºC

Point d'ébullition

1.689 ºC

Solubilité dans l'eau

111 g / L à 20 ºC

120 g / L A 25 ºC

240 g / L un 100 ºC

La solubilité dans l'eau diminue en raison de la présence de chlorure de potassium, de sulfate de KCL ou d'ammonium (NH₄)₂Swin₄, En raison de l'effet ionique commun.

Solubilité dans les solvants organiques

Légèrement soluble dans le glycérol, mais insoluble dans l'acétone et le sulfure de carbone.

Indice de réfraction (ND)

1 495

Réactivité

Le sulfate de potassium peut réagir avec l'acide sulfurique, acidifiant pour former du bisulfate de potassium (KHSO₄). Il peut être réduit à des températures élevées au sulfure de potassium (k₂S).

La synthèse

Première méthode

Le sulfate de potassium est synthétisé par réaction du chlorure de potassium avec de l'acide sulfurique. La synthèse du sulfate de potassium se produit en deux étapes. La première étape implique la formation de bisulfate de potassium.

Il s'agit d'une réaction exothermique, car elle libère la chaleur et, par conséquent, ne nécessite pas d'alimentation de chaleur externe. La réaction est effectuée à température ambiante.

Kcl + h₂Swin₄  => HCL + KHSO₄

La deuxième étape de la réaction est endothermique, c'est-à-dire qu'elle nécessite l'alimentation thermique afin qu'elle puisse se produire.

KCL + KHSO₄  => Hcl + k₂Swin₄

Deuxième méthode

Le sulfate de potassium peut être synthétisé par réaction de la neutralisation de l'acide sulfurique avec une base, hydroxyde de potassium:

H₂Swin₄  +   2 koh => k₂Swin₄   +   2 h₂SOIT

Troisième méthode

Le sulfate de potassium est produit par la réaction du dioxyde de soufre, de l'oxygène, du potassium et du chlorure d'eau.

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Quatrième méthode

Le sulfate de potassium se produit par extraction de sulfate de potassium présent dans une saumure du bassin de boucle Nur, Chine. Le sulfate de potassium est séparé des composants insolubles de la saumure en ajoutant du sodium tripoliphus acide / phosphate d'urée.

Ce composé augmente la différence entre la solubilité du sulfate de potassium et la solubilité des autres composés moins solubles, réalisant, selon les créateurs de la méthode, un sulfate de potassium à 100% pur. Dans un sens strict, ce n'est pas une méthode de synthèse, mais c'est une nouvelle méthode d'extraction.

Applications

Engrais

Le sulfate de potassium est utilisé dans les cultures de tabac. Source: pxhere.

L'utilisation de sulfate de potassium comme engrais est son application principale. 90% de sa production totale est utilisée à cet effet. Son utilisation est préférée au chlorure de potassium dans les cultures sensibles à la présence de chlorure dans le sol; Par exemple de tabac.

Le sulfate de potassium a une teneur en potassium de 40 à 44%, tandis que sa concentration en soufre représente 17 à 18% du composé. Le potassium est nécessaire pour remplir de nombreuses fonctions essentielles pour les plantes, car elle active les réactions enzymatiques, la synthèse des protéines, la formation d'amidon, etc.

De plus, le potassium intervient dans la régulation de l'écoulement de l'eau dans les feuilles. Le soufre est nécessaire pour la synthèse des protéines, car il est présent dans les acides aminés qui le possèdent; C'est le cas de la métitionine, de la cystéine et de la cystine, et intervient également dans des réactions enzymatiques.

Même le sulfate de potassium est utilisé par un arroseur sur des particules de sulfate de potassium inférieures à 0,015 mm.

Utilisation industrielle et comme matière première

Le sulfate de potassium brut est utilisé dans la fabrication du verre et dans la fabrication d'aluminium et de carbonate de potassium et de carbonate. Il est utilisé comme réactif dans la fabrication de cosmétiques. Il est utilisé dans la fabrication de la bière comme agent d'eau corrective.

Médecine

Il est utilisé pour corriger une forte diminution de la concentration plasmatique de potassium (hypokaliémie), le produit d'une utilisation excessive des diurétiques qui augmentent l'excrétion urinaire du potassium.

Le potassium est le principal ion intracellulaire de cellules excitables, y compris le cardiaque. Donc une grave diminution du potassium dans le plasma compromet le fonctionnalisme cardiaque, devant corriger immédiatement.

Le sulfate de potassium a une action cathartique, c'est-à-dire qu'elle favorise l'expulsion des excréments du côlon. Pour cette raison, un mélange de potassium, de magnésium et de sulfates de sodium est utilisé pour nettoyer les excréments avant d'effectuer une coloscopie, ce qui permet une meilleure visualisation du côlon par le médecin.

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Vétérinaire

Le sulfate de potassium a été utilisé pour réduire l'exigence de méthodin dans l'alimentation de la volaille. La présence d'un sulfate de potassium de 0,1% dans les aliments des poules pondeuses est associée à une augmentation de 5% de la production d'œufs.

Saveur de nourriture

C'est un agent arôme qui donne à la nourriture un goût amer et salin qui est souhaitable dans certains d'entre eux. De plus, il est à noter que le sulfate de potassium est doté des quatre saveurs de base: douceur, amertume, acidité et salinité.

La salinité, l'acidité et l'amertume augmentent avec la concentration de sulfate de potassium, tandis que la douceur diminue.

Autres utilisations

Le sulfate de potassium est utilisé comme pyrotechnique, en combinaison avec du nitrate de potassium, pour générer une flamme violette. Il est utilisé comme réducteur flash dans les charges de propulseurs d'artillerie.

De plus, il est utilisé comme agent qui augmente la viscosité des produits cosmétiques tels que les crèmes pour le visage.

Des risques

Le sulfate de potassium est un petit composé toxique et une très faible létalité. LD50 pour la dose orale chez la souris est 6.600 mg / kg de poids animal, ce qui indique qu'une dose élevée est nécessaire pour produire la mort de la souris. La même valeur de LD50 est présentée chez le rat.

Aux yeux, par contact, le sulfate de potassium peut produire une irritation mécanique. Dans la peau, le sulfate de potassium cause peu de dommages à la gestion industrielle de l'informatique.

Par ingestion, le sulfate de potassium peut provoquer une irritation gastro-intestinale avec des nausées, des vomissements et de la diarrhée. Et enfin, l'inhalation de la poussière de sulfate de potassium provoque une irritation dans les voies respiratoires.

Les références

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