Сульфат калия: свойства, формула, применение

Сульфат калия – это неорганическое вещество, калиевая соль серной кислоты, также называется сернокислый калий. Применяется во многих сферах деятельности: фармацевтике, косметологии, пищевой промышленности, а также используется как удобрение в огородничестве и садоводстве. Соединение является хорошим бесхлорным удобрением, которое используется для восполнения макроэлемента при калиевом голодании растений. Веществу присвоен код пищевой добавки Е515, его вносят в продукты питания в качестве стабилизатора и эмульгатора, для продления срока годности и как замену хлорида натрия.

Сульфат калия в гранулах

Что такое сульфат калия, формула

Сульфат калия – это средняя соль серной кислоты с атомом калия. Химическая формула:

K2SO4

В структуре вещества присутствует остаток серной кислоты – SO4, а также два атома калия, компоненты соединены посредством ионной связи.

В чистом виде сернокислый калий не встречается в природе. Редко находят арканит – минерал, содержащий значительную долю данной соли. Арканит часто связан с сульфатом аммония (маскагнит – (NH4)2SO4), цвет минерала от бесцветного до беловато-коричневого, отличается прозрачностью и высокой степенью стеклянного блеска. Форма кристаллов таблитчатая, твёрдость по шкале Мооса – 2, довольно хрупкий. Месторождения арканита находятся в Польше, США, Италии, встречаемость низкая. Можно обнаружить вблизи гидротермальных источников.

В качестве составного компонента сульфат калия присутствует в месторождениях других калиевых солей:

  • глазерит включает сульфаты натрия и калия в соотношении 2 к 1 – 2K2SO4∙Na2SO4;
  • пикромерит содержит сульфаты калия и магния в совокупности с водой – K2SO4∙MgSO4∙6H2O;
  • леонит представляет собой водной сульфат калия и магния с меньшим содержанием воды: K2SO4∙MgSO4∙4H2O;
  • лангбейнит содержит безводный комплекс сульфата магния и калия: K2SO4∙2MgSO4;
  • полигалит – смесь солей серной кислоты магния, калия и кальция с водой: K2SO4∙MgSO4∙2CaSO4∙2H2O;
  • сингенит включает водную кальциевую и калиевую соли серной кислоты: K2SO4∙CaSO4∙H2O.

Однако добывать сульфат калия из таких минералов сложно и дорого, поэтому при производстве пользуются другими способами получения вещества. В растворённом виде его находят в водах солёных озёр вулканического происхождения.

Чистый сернокислый калий имеет вид мелких кристаллов или кристаллического порошка белого цвета без запаха, с характерным неприятным горько-солёным вкусом. Плотность низкая, не гигроскопичен. Хорошо растворим в воде, при повышении температуры растворимость усиливается (оптимум при 25 °С). Не растворим в кислотах и щелочах, не подвергается гидролизу (распадению под действием воды). Плавится при температуре 1029 °С.

Сульфат калия в кристаллах

Химические свойства, реакции с сульфатом калия

По химическим свойствам сульфат калия сходен с другими средними солями, образованными сильный металлом и остатком серной кислоты. Он может вступать в реакцию с простыми веществами, такими как водород:

K2SO4 + H2↑ → K2S + 4H2O

Взаимодействие идёт при интенсивном нагревании (до +600 °С) в присутствии катализатора – оксида железа (Fe2O3). При этом выделяется вода и выпадают кристаллы моносульфида калия. Аналогично, но при температуре +900 °С и с выделением угарного газа идёт реакция с чистым углеродом:

K2SO4 + 4C → K2S+ 4CO↑

Сернокислый калий может реагировать со многими сложными веществами. Так, за счёт наличия двух атомов калия идёт образование кислых солей – солей, имеющих два вида катионов (положительно заряженные ионы). Это происходит в ходе реагирования с концентрированной серной кислотой:

K2SO4 + H2SO4 → 2KHSO4

Сульфат калия реагирует с сильными основаниями, например, с гидроксидом бария:

K2SO4 + Ba(OH)2 → BaSO4↓ + 2KOH

В результате взаимодействия выпадает белый осадок нерастворимого сульфата бария и выделяется едкий калий. Как типичная сернокислая соль сульфат калия реагирует с растворимыми солями бария, в том числе с хлоридами. При этом снова происходит отделение осадка, а также формируется хлорид калия:

K2SO4 + BaCl2 → 2KCl + BaSO4

Выделение осадка нерастворимой соли бария белого цвета в результате реагирования с растворимым хлоридом бария является качественной реакций на сернокислый калий.

Сульфат калия взаимодействует с оксидами:

K2SO4 + SO3 → K2S2O7

Итогом реакции является выделение пиросульфата калия – сложного неорганического соединения.

Производство и получение

В лабораторных условиях сульфат калия можно получить различными путями. Прежде всего, с помощью взаимодействия оксида калия с серной кислотой:

K2O + H2SO4 → K2SO4 + H2O

В качестве побочного продукта выделяется вода. Другой способ – реакция окиси калия с серным ангидридом:

K2O + SO3 → K2SO4

Вещество получают также путём смешивания разбавленной серной кислоты и гидроксида калия:

2KOH + H2SO4 → K2SO4 + 2H2O

Сульфат калия также получают путём разложения неустойчивой соли угольной кислоты более сильной кислотой:

K2CO3 + H2SO4 → K2SO4 + CO2↑ + H2O

Возможно образование сернокислого калия при разложении кислой калиевой соли, гидросульфата, которое идёт при температуре +240 °:

2KHSO4 → K2SO4 + H2SO4

Гидросульфат калия также можно применять для получения сернокислого калия путём добавления сильной щелочи:

KHSO4 + KOH → K2SO4 + H2O

В лабораторной практике также применимо прокаливание гидросульфата калия с хлоридом калия при температурном режиме порядка +500 °С, в результате чего выпадает сульфат калия, и происходит испарение соляной кислоты:

KHSO4 + KCl → K2SO4 + HCl↑

Известен путь получения соединения через окисление моносульфида калия кислородом, идущее при нагреве до 700 °С:

K2S + O2 → K2SO4

Гипероксид калия – часто используемый реактив для получения сульфата калия. Так, его обрабатывают чистой серой, подогревая до +140 °С:

2KO2 + S → K2SO4

Надпероксид также реагирует с серным газом с выделением сернокислого калия:

2KO2 + SO3 → K2SO4 + O2

Получить калиевую соль серной кислоты можно, прокипятив твёрдый хлорид калия с концентрированной серной кислотой:

2KCl + H2SO4 → K2SO4 + 2HCl↑

Сульфат калия выделяется при термическом разложении сульфита калия:

K2SO3 → K2SO4 + K2S

Взаимодействие идёт при нагреве до +600 °С, с выделением сульфида калия.

Другой метод лабораторного получения сульфата калия заключается в окислении серы двухромовокислым калием:

K2Cr2O7 + S → K2SO4 + Cr2O3

С помощью реагирования аммонийной соли серной кислоты с гидроксидом калия можно получить сульфат калия. Побочными продуктами в этом случае будут парообразный аммиак и вода:

(NH4)2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2NH3↑ + 2H2O

В промышленности перечисленные лабораторные методы не применяются в связи со сложностью работы и необходимости масштабного выхода продукта. Иногда используют прокаливание природного минерала лангбейнита с углём, при этом выделяется смесь газов (сернистый газ и углекислый газ), выпадает магний:

K2SO4 + 2MgSO4 + 2C → K2SO4 + 2Mg↓ + SO2↑ + CO2

Выделение вещества из минерала не всегда экономически выгодно, поскольку завод по переработке должен находится вблизи месторождений.

Для получения чистого сульфата калия используют обработку хлорида калия концентрированной серной кислотой, но такое производство требует высококачественных кадров, а также совершенных систем безопасности, т.к. работа с концентрированной серной кислотой должна вестись в защитной одежде и в присутствии мощной тяги. Кроме того, побочным продуктов реакции является хлористый водород – токсичный газ.

Чаще всего в промышленности используют обработку хлоридов калия какими-либо сульфатами – магния, натрия, железа, кальция. Так, для добычи сернокислого калия применяют взаимодействие хлорида калия с природным сульфатом магния (эпсомит – MgSO4∙7H2O). Процесс идёт в несколько этапов:

  1. Искусственное получение минерала шёнита (K2SO4∙MgSO4∙6H2O) путём взаимодействия с хлоридом калия сульфатного минерала эпсомита.
  2. Полученный раствор, насыщенный шёнитом, подают в горючий реактор, где выпаривается порядка 20% воды. На этом этапе происходит отделение твёрдых солей, которые попадают в отстойник, а затем на центрифугу, после чего выводятся из системы.
  3. Шенитовый щёлок сливается, а к оставшемуся шёниту вносят хлорид калия при промывке. Образуется сульфат калия.
  4. Маточный раствор, включающий хлорид калия и шёнит отправляется на повторную переработку.

Воздействие на организм и на сельскохозяйственные культуры

Сернокислый калий хорошо усваивается организмом человека, восполняя калиевый дефицит. Он способен изменять осмотическое давление в просвете кишки, вытягивая воду и оказывая мягкое слабительное действие, способствуя формированию и отхождению кала. На сельскохозяйственные культуры сульфат калия влияет положительно. Он обогащает почву легко усвояемыми для растений минеральными компонентами, устраняет калиевое голодание, продлевает плодоношение и улучшает вкус и качество плодов.

Полезные свойства

Сульфат калия помогает восстановить минеральный баланс организма. Биологическая роль калия очень высока, он участвует в регуляции мышечной активности, формируя мембранный потенциал действия снаружи мышечных клеток. Он создаёт необходимые условия для нормального сокращения мышц, работы миокарда. Другие функции макроэлемента:

  • поддержание постоянства минерального состава плазмы крови;
  • балансирование кислотно-щелочного баланса крови;
  • обеспечение нормального водного баланса.

Недостаток калия называют гипокалиемией. Это тяжелое состояние характеризуется повышением раздражительности, нарушением сократимости мышц, судорогами, переутомлением. При этом возникает тахикардия, слабость, нарушения работы желудочно-кишечного тракта (тошнота, атония). Гипокалиемия наступает при снижении уровня калия в крови ниже 3,5 ммоль/л. Для профилактики заболевания необходимо употреблять продукты, богатые калием и его солями, в том числе сульфатом калия, который хорошо всасывается.

За счёт способности регулировать осмотическое давление сернокислый калий благоприятно влияет на моторику кишечника. При частых запорах приём препаратов, содержащих сульфат калия, способствует нормализации стула.

Сульфат калия применяется как удобрение. Внесение его в почву позволяет достичь высокой урожайности и усиленного разрастания сельскохозяйственных культур. Опытные садоводы рекомендуют удобрять им бедные древо-подзолитстые почвы. На растения удобрение оказывает ряд полезных эффектов:

  • улучшает устойчивость растения к неблагоприятным факторам среды: резкой смене мороза-тепла, промерзанию корней, солнечным ожогам, засухе и переувлажнению;
  • стимулирует выработку и накопление сахаров и витаминов в плодах;
  • активизирует иммунитет растения, помогает в борьбе с патогенными грибками, бактериями и вирусами;
  • помогает образованию боковых побегов.

Сернокислый калий подходит в качестве удобрения для культур, не переносящих хлористые подкормки. Он активирует циркуляцию растительного сока развитие корневой системы, что приводит к пышному цветению и плодоношению.

Вред

В качестве пищевой добавки сульфат калия, как считается, не может нанести вред, поскольку вносится в продукты в небольших количествах. При приёме лекарственных средств на основе данного неорганического вещества следует соблюдать рекомендации врача и не принимать слишком больших доз препарата.

Работа с удобрением должна вестись в защитной одежде, т.к. попадание чистого сернокислого калия на кожу и слизистую глаз приводит к ожогам. Вдыхание порошка может вызвать сильное раздражение дыхательных путей и повреждение ротовой полости.

Применение

Сульфат калия используется во многих сферах. Основной потребитель соли – сельское хозяйство, где он применяется как качественное удобрение для бедных калием почв. Её также применяют в медицине для лечения запоров и восполнения дефицита калия. В пищевой промышленности и косметологии соединение выступает эмульгатором и стабилизатором.

Применение сульфата калия в сельском хозяйстве как удобрение

Сернокислый калий – это качественное бесхлорное удобрение, которое быстро растворяется в воде, переходя в легко усваиваемую для растений форму. Растительные организмы питаются исключительно осмотрофно, т.е. поглощают питательные вещества в виде раствора. Поэтому чем выше растворимость удобрения, тем лучше оно помогает.

Калий, как удобрение, выполняет ряд важных функций в клетках растений:

  1. Выравнивает осмотическое давление, регулирует водный баланс через всасывание воды корнями и открывание и закрывание устьиц, которые находятся в эпидерме листа.
  2. Утолщает клеточную стенку, защищает её от неблагоприятных факторов.
  3. Участвует в метаболизме углеводов: способствует накоплению сахаров и оттоку их из листьев в другие органы.
  4. Повышает содержание моно- и полисахаридов в плодах.
  5. Стимулирует фотосинтез.
  6. Помогает растению переносить кратковременные засухи, переживать периоды переувлажнения, активизируя транспирацию.
  7. Участвует в биохимических реакциях, приводящих к синтезу гормонов роста, что положительно сказывается на накоплении биомассы.

Калиевое голодание растения определяется, прежде всего, потерей тургора, увяданием. Затем появляется «краевой» ожог листьев, пожелтение и появление коричневой окраски с засыханием по всему краю листа. Рост замедляется, новые побеги не формируются или образуются укороченные, уродливые. Наблюдается медленное образование плодов, при этом они мелкие, вкусовые качества снижаются. Опадают сначала верхние, затем нижние листья, период цветения укорачивается, бутоны долго не раскрываются.

Для получения хорошего урожая и обильного цветения культурных растений необходимо периодически подкармливать удоборениями. Однако некоторые культуры не переносят внесения в почву хлора, к ним относятся:

  • томаты;
  • картофель;
  • огурцы;
  • малина;
  • крыжовник;
  • виноград;
  • смородина.

В качестве удобрения таким растениям хорошо подойдёт сульфат калия. Минеральная добавка подходит для любого типа почв, её вносят под баклажаны, перцы, плодово-ягодные культуры. Подкармливают им в сухом виде и в виде раствора. В жидкой форме применима подкормка под корень и опрыскивание листьев и побегов.

Сернокислый калий можно смешивать с другими удобрениями: фосфатными, азотистыми, известью. Не рекомендуется сочетать его с мелом, мочевиной, компостом и навозом.

В сухом виде удобрение сульфат калия рассыпают на почву в при весенней перекопке, а также осенью, после сбора урожая. Важно заделать его на достаточную глубину, туда, где будут располагаться корни растений. Повторять процедуру необходимо ежегодно, поскольку вещество вымывается дождями.

Подкормка под корень проводится раствором сульфата калия. Плодовые деревья можно удобрять через шурфы – отверстия, созданные под углом 45 °, которые ведут к корневой системе.

Опрыскивание растений проводят в сухую погоду без ветра, с расстояния 20-25 см. Лучше, чтобы в последующие два дня не было осадков, чтобы дождь не смыл полезное соединение. Если такое произошло, лучше повторить обработку.

Дозировка для разных культур указывается на упаковке, как правило, нормы внесения такие:

Культура Сроки Норма удобрения, г/м2
Томаты, огурцы, баклажаны При посадке 15 г
Томаты При посадке, в период вегетации 20 г
Комнатные и садовые декоративные растения При посадке, весной 20 г
Ягодные кустарники (смородина, малина, крыжовник) До начала цветения 20 г
Капуста, редька, репа При посадке 15 г
Плодовые деревья Перед цветением, при посадке 200 г
Картофель, морковь, зелень При посадке 30 г
Клубника При посадке 20 г

Применение сульфата калия в медицине

Сульфат калия входит в состав поливитаминных препаратов наряду с другими сульфатами, витаминами группы В и аскорбиновой кислотой. Он способствует лучшему усвоению витаминных соединений, а также нормализации минерального баланса. Сернокислый калий предотвращает дефицит макроэлемента в организме.

Препараты, содержащие эту неорганическую соль, могут применятся в качестве слабого и мягкого слабительного. Они вытягивают воду из тканей кишечника в просвет, за счёт чего формируются каловые масса. Сульфат калия оказывает раздражающее действие на стенку кишки, в результате чего она активнее сокращается, стимулируется дефекация.

Показания для приёма сернокислого калия:

  • повышенная физическая и умственная утомляемость;
  • адаптация к экстремальным факторам среды;
  • несбалансированное питание;
  • беременность и период лактации;
  • восстановительный период после заболеваний, тяжёлых физических нагрузок, операций;
  • запоры.

Применение сульфата калия в пищевой промышленности и косметологии

Пищевая добавка Е515 часто применяется в промышленности пищевых продуктов. Сернокислый калий способствует сохранению структуры и товарного вида пищевых продуктов, увеличивает количество циклов разморозки-заморозки без ухудшения вкусовых качеств. Соль можно найти в составе таких продуктов, как: соусы (кетчуп, майонез), йогуртовые продукты; фруктовая и овощная консервация.

Пищевая добавка Е515 используется как минеральная подкормка для дрожжей в хлебопечении, вносят в безалкогольные и слабоалкогольные напитки для нормализации уровня кислотности. В диетических продуктах сернокислым калием заменяют хлорид натрия.

В производстве косметики Е515 выполняет функцию качественного загустителя. Он способствует смешиванию несмешивающихся фаз кремов и средств по уходу за кожей. В составе шампуней играет роль поверхностно-активного соединения, увеличивающего образование пены. Сульфат калия добавляют также в плотную косметику для стабилизации среды, он предотвращает таяние и растрескивание губной помады, твёрдых духов.

Тип пищевой добавки, класс опасности и токсичности, хранение

Пищевая добавка Е515 относится к классу стабилизаторов и эмульгаторов. Вещество относится к 3 классу опасности (умеренно опасное соединение). Это связано с тем, что при попадании чистого сульфата калия на кожу кристаллы вызывают раздражение, боль и ожоги.

Удобрение хранят в вентилируемых помещениях вдали от прямых солнечных лучей и источников нагревания. Оптимальный температурный режим от -35 °С до +30 °С. Необходимо ограничить доступ к соединению детям и животным. Хранить нужно в непищевой таре, отдельно от медикаментов и продуктов питания. Уровень влажности в помещении не должен превышать 60%. Срок годности не ограничен при соблюдении условий хранения.

Где купить и сколько стоит

Пищевая добавка 515 продаётся заводами-производителями оптом. Удобрение сульфат калия можно приобрести в садоводческих магазинах, а также в интернете. Стоимость упаковки 900 грамм составляет порядка 350 рублей. Препараты, содержащие сернокислый калий, продаются в аптеке и стоят от 95 рублей до 700 рублей в зависимости от дозировки и показаний к применению.

Заключение

Сульфат калия – это неорганическая калиевая соль серной кислоты. Основная сфера применения вещества – сельское хозяйство, где оно используется в качестве удобрения. Соединение способствует бурному плодоношению, улучшает вкусовые качества плодов, способствует цветению, накоплению биомассы. Сульфат калия также используют в медицине для восполнения недостатка калия, как средство против запоров. В пищевой промышленности и косметологии пищевая добавка Е515 выступает в качестве эмульгатора, его вносят в продукты и косметику для придания густой консистенции и стабилизации структуры продукции.

Читайте также:

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...
Поделитесь
Читать еще

Тест на эрудицию для испытания самых искушенных

Приготовьтесь напрячь свой кругозор и хорошенько встряхнуть логику, да еще и позовите на помощь интуицию. Ведь вопросы нашего теста...

10 самых больших медуз в мире (+фото)

Морские глубины таят в себе массу интересного и неизведанного: удивительные виды рыб, всевозможные водоросли и, конечно, медузы. Они настолько...

Аскорбат натрия (Е301): применение, инструкция

Аскорбат натрия – это соль аскорбиновой кислоты. Вещество является важной пищевой добавкой, которой присвоен код Е301. Основные сферы применения...

"Поцелуй Фортуны": 5 способов привлечь удачу

Финансовый успех и везение всегда будут на стороне любого человека, если он станет полагаться не только на свои силы...

Самые большие вулканы в мире (с фото и картой)

Так же, как и сотни лет назад, вулканы притягивают к себе внимание, о них слагают легенды, ими любуются и...

10 снов, притягивающих удачу и богатство

Наши сны отражают существующую реальность и показывают события, которые остались в прошлом. Некоторые из них помогают приоткрыть занавес будущего...

Советы по выбору обручальных колец

В день свадьбы важна каждая деталь и выбор обручальных колец является одним из главных этапов подготовки к этому мероприятию...
0 Комментария

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Adblock
detector