كبريتات البوتاسيوم (K2SO4): التركيب ، الخصائص ، الاستخدامات ، التوليف - كيمياء - 2025

و كبريتات البوتاسيوم هو أبيض ملح غير عضوي أو عديم اللون مع الصيغة الكيميائية K ₂ SO ₄. كان معروفًا بالفعل في القرن الرابع عشر ، وسمي في القرن السابع عشر باسم ملح مكرر ، لأنه مزيج من الملح الحمضي والملح القلوي.

توجد كبريتات البوتاسيوم في شكل معدني في الأركنيت ، ولكن عرضها أكثر شيوعًا في ما يسمى أملاح ستاسفورت. وهي عبارة عن تبلورات مشتركة للبوتاسيوم والمغنيسيوم والكالسيوم وكبريتات الصوديوم ، ويمكن ملاحظتها في المعادن مثل الليونيت والبوليهاليت.

الصيغة التركيبية لكبريتات البوتاسيوم. المصدر: Kemikungen

كبريتات البوتاسيوم ملح منخفض السمية ولا يسبب تهيجًا إلا عند ملامسته للعينين أو الجهاز التنفسي أو الجهاز الهضمي. لا يوجد دليل على عمل مسرطن أو مطفر.

تستخدم كبريتات البوتاسيوم كسماد ، خاصة في المحاصيل المعرضة للكلوريدات ؛ هذا هو حال التبغ والبطاطس. يوفر المركب البوتاسيوم ، أحد العناصر الغذائية الرئيسية الثلاثة في النباتات ، والكبريت الموجود في البروتينات.

بناء

المراحل البلورية

هيكل بلوري متشابك من كبريتات البوتاسيوم. المصدر: Ra'ike (ويكيبيديا)

في الصورة الأولى ، تم عرض الصيغة البنائية لكبريتات البوتاسيوم. لكل SO ₄ ^2- أنيون ، لهندسة رباعية السطوح ، هناك نوعان من الكاتيونات K ⁺ ، والتي يمكن تمثيلها بواسطة كرات أرجوانية (الصورة العلوية).

هكذا أعلاه لدينا التركيب البلوري المعيني من K ₂ SO ₄ ، مع SO ₄ ² الأنيونات ممثلة بالكرات الصفراء والحمراء ؛ بينما الكاتيونات K ⁺ ، التي سبق ذكرها ، هي المجالات الأرجوانية (قوية بعض الشيء).

قد يتسبب هذا التمثيل في حدوث ارتباك إذا كنت تعتقد أن الأشرطة تتوافق فعليًا مع روابط التنسيق. بدلاً من ذلك ، فإنها تشير إلى أي أيون يتفاعل بشكل مباشر أو عن قرب مع أيون آخر من حوله. هذا هو السبب في أن كل أكسجين "متصل" بخمسة K ⁺ (O ₃ SO ^2- - K ⁺) ، وهذه بدورها مع عشرة أكسجين من أنيونات الكبريتات المحيطة الأخرى.

هناك بعد ذلك مجال تنسيق "نادر" إلى حد ما للبوتاسيوم في K ₂ SO ₄:

مجال تنسيق أيونات البوتاسيوم في ملح كبريتاته. المصدر: Smokefoot

يتوافق هذا الهيكل البلوري مع متعدد الأشكال β-K ₂ SO ₄. عند التسخين إلى 583 درجة مئوية ، يحدث الانتقال إلى طور α-K ₂ SO ₄ ، وهو سداسي.

تشابك الأيونات

من المؤكد أن بنية K ₂ SO ₄ معقدة بشكل غير عادي بالنسبة لملح غير عضوي. يتم وضع أيوناتها لتشكل نوعًا من التشابك الذي لا معنى له ، وتفتقر للوهلة الأولى إلى دورية.

يمكن لأولئك الذين يكرسون أنفسهم لعلم البلورات التعامل مع هذا التشابك بطريقة أكثر ملاءمة ووصفية ، وملاحظته من المحاور المكانية الثلاثة.

لاحظ أن هيكلها المتشابك يمكن أن يفسر سبب عدم تكوين K ₂ SO ₄ لهيدرات: جزيئات H ₂ O ليس لديها طريقة لاختراق الشبكة البلورية لترطيب كاتيونات البوتاسيوم.

أيضًا ، مع العديد من التفاعلات المتضمنة في تشابك الأيونات ، من المتوقع أن تتمتع هذه الشبكة البلورية بقدر كبير من الاستقرار ضد الحرارة ؛ وفي الحقيقة هذا هو الحال ، حيث أن نقطة انصهار K ₂ SO ₄ هي 1069 درجة مئوية ، مما يدل على أن أيوناتها متماسكة بقوة.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية

مظهر كبريتات البوتاسيوم

الأسماء

- كبريتات البوتاسيوم

- كبريتات البوتاس

-ركانيت

- كبريت البوتاسيوم

الكتلة المولية

174.259 جم / مول

مظهر جسماني

أبيض ، عديم الرائحة ، مذاق مرير بلوري ، حبيبي أو مسحوق صلب.

كثافة

2.66 جم / سم ³

نقطة الانصهار

1069 درجة مئوية

نقطة الغليان

1689 درجة مئوية

الذوبان في الماء

111 جم / لتر عند 20 درجة مئوية

120 جم / لتر عند 25 درجة مئوية

240 جم / لتر عند 100 درجة مئوية

تنخفض القابلية للذوبان في الماء بسبب وجود كلوريد البوتاسيوم ، بوكل أو كبريتات الأمونيوم ، (NH ₄) ₂ SO ₄ ، بسبب تأثير أيون مشترك.

الذوبان في المذيبات العضوية

قابل للذوبان قليلاً في الجلسرين ، لكنه غير قابل للذوبان في الأسيتون وكبريتيد الكربون.

معامل الانكسار (nD)

1495

التفاعلية

يمكن أن تتفاعل كبريتات البوتاسيوم مع حمض الكبريتيك وتحميضها لتكوين ثنائي كبريتات البوتاسيوم (KHSO ₄). ويمكن خفض في درجات حرارة عالية لكبريتيد البوتاسيوم (K ₂ S).

نتيجة الجمع بين الطريحة والنقيضة

الطريقة الأولى

يتم تصنيع كبريتات البوتاسيوم عن طريق تفاعل كلوريد البوتاسيوم مع حمض الكبريتيك. يحدث تخليق كبريتات البوتاسيوم في خطوتين. تتضمن الخطوة الأولى تكوين ثنائي كبريتات البوتاسيوم.

هذا تفاعل طارد للحرارة لأنه يطلق حرارة وبالتالي لا يتطلب مصدر حرارة خارجي. يتم إجراء التفاعل عند درجة حرارة الغرفة.

KCl + H ₂ SO ₄ => HCl + KHSO ₄

الخطوة الثانية من التفاعل ماصة للحرارة ، أي أنها تتطلب إمدادًا بالحرارة حتى تحدث.

KCl + KHSO ₄ => HCl + K ₂ SO ₄

الطريقة الثانية

يمكن تصنيع كبريتات البوتاسيوم عن طريق تفاعل تحييد حامض الكبريتيك مع قاعدة ، هيدروكسيد البوتاسيوم:

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

الطريقة الثالثة

يتم إنتاج كبريتات البوتاسيوم عن طريق تفاعل ثاني أكسيد الكبريت والأكسجين وكلوريد البوتاسيوم والماء.

الطريقة الرابعة

يتم إنتاج كبريتات البوتاسيوم عن طريق استخلاص كبريتات البوتاسيوم الموجودة في محلول ملحي من حوض لوب نور بالصين. يتم فصل كبريتات البوتاسيوم عن المكونات غير القابلة للذوبان في المحلول الملحي عن طريق إضافة مركب حامض الصوديوم ترايبوليفوسفات / فوسفات اليوريا.

يزيد هذا المركب من الفرق بين قابلية ذوبان كبريتات البوتاسيوم وقابلية الذوبان في المركبات الأخرى الأقل قابلية للذوبان ، مما يحقق ، وفقًا لمنشئي الطريقة ، كبريتات البوتاسيوم النقية بنسبة 100٪. بالمعنى الدقيق للكلمة ، إنها ليست طريقة تجميع ، ولكنها طريقة استخراج جديدة.

التطبيقات

سماد

تستخدم كبريتات البوتاسيوم في محاصيل التبغ. المصدر: Pxhere.

استخدام كبريتات البوتاسيوم كسماد هو تطبيقه الرئيسي. يتم استخدام 90٪ من إجمالي إنتاجها لهذا الغرض. يفضل استخدامه على كلوريد البوتاسيوم في المحاصيل الحساسة لوجود الكلوريد في التربة ؛ على سبيل المثال التبغ.

تحتوي كبريتات البوتاسيوم على نسبة بوتاسيوم تتراوح بين 40-44٪ ، بينما يمثل تركيز الكبريت فيها 17-18٪ من المركب. البوتاسيوم ضروري لأداء العديد من الوظائف الأساسية للنباتات ، لأنه ينشط التفاعلات الأنزيمية ، وتخليق البروتين ، وتكوين النشا ، إلخ.

بالإضافة إلى ذلك ، يساهم البوتاسيوم في تنظيم تدفق الماء في الأوراق. الكبريت ضروري لتخليق البروتين ، لأنه موجود في الأحماض الأمينية التي تمتلكه ؛ هذه هي حالة الميثيونين والسيستين والسيستين ، وهي تشارك أيضًا في التفاعلات الأنزيمية.

حتى كبريتات البوتاسيوم تستخدم عن طريق الرش على الأوراق في جزيئات كبريتات البوتاسيوم أصغر من 0.015 مم.

الاستخدام الصناعي كمادة خام

تستخدم كبريتات البوتاسيوم الخام في صناعة الزجاج وصناعة الشب وكربونات البوتاسيوم. يستخدم ككاشف في صناعة مستحضرات التجميل. يتم استخدامه في صناعة البيرة كعامل تصحيحي للمياه.

الدواء

يتم استخدامه لتصحيح النقص الحاد في تركيز البوتاسيوم في البلازما (نقص بوتاسيوم الدم) الناجم عن الإفراط في استخدام مدرات البول التي تزيد من إفراز البوتاسيوم في البول.

البوتاسيوم هو الأيون الرئيسي داخل الخلايا للخلايا المثيرة ، بما في ذلك خلايا القلب. لذلك ، فإن النقص الحاد في البوتاسيوم في البلازما يضر بوظيفة القلب ، ويجب تصحيحه على الفور.

كبريتات البوتاسيوم لها عمل تطهير ، أي أنها تفضل طرد البراز من القولون. لهذا السبب ، يتم استخدام مزيج من البوتاسيوم والمغنيسيوم وكبريتات الصوديوم لتنظيف القولون من البراز قبل إجراء تنظير القولون ، مما يسمح للطبيب برؤية القولون بشكل أفضل.

طبيب بيطري - بيطري

تم استخدام كبريتات البوتاسيوم لتقليل الحاجة إلى الميثيونين في علف الدواجن. يرتبط وجود 0.1٪ من كبريتات البوتاسيوم في تغذية الدجاج البياض بزيادة إنتاج البيض بنسبة 5٪.

منكهات الطعام

وهو عامل منكه يعطي الأطعمة طعمًا مرًا ومالحًا وهو أمر مرغوب فيه في بعضها. بالإضافة إلى ذلك ، يلاحظ أن كبريتات البوتاسيوم تتمتع بالنكهات الأربعة الأساسية: الحلاوة والمرارة والحموضة والملوحة.

تزداد الملوحة والحموضة والمرارة بتركيز كبريتات البوتاسيوم بينما تقل الحلاوة.

استخدامات اخرى

تستخدم كبريتات البوتاسيوم كألعاب نارية ، بالاشتراك مع نترات البوتاسيوم ، لتوليد لهب أرجواني. يتم استخدامه كمخفض فلاش في شحنات دفعات المدفعية.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه كعامل لزيادة اللزوجة في مستحضرات التجميل مثل كريمات الوجه.

المخاطر

كبريتات البوتاسيوم مركب منخفض السمية وقاتلة منخفضة للغاية. الجرعة المميتة 50 للجرعة الفموية في الفئران هي 6600 مجم / كجم من وزن الحيوان ، مما يشير إلى أن الجرعة العالية مطلوبة للتسبب في موت الفأر. نفس قيمة LD50 تحدث في الفئران.

يمكن أن تسبب كبريتات البوتاسيوم تهيجًا ميكانيكيًا عند ملامستها للعين. على الجلد ، تسبب كبريتات البوتاسيوم أضرارًا طفيفة في المناولة الصناعية.

في حالة ابتلاعها ، يمكن أن تسبب كبريتات البوتاسيوم تهيج الجهاز الهضمي مع الغثيان والقيء والإسهال. وأخيرًا ، استنشاق غبار كبريتات البوتاسيوم يسبب تهيجًا في الجهاز التنفسي.

المراجع

1. رجفة وأتكينز. (2008). الكيمياء غير العضوية. (طبعة رابعة). ماك جراو هيل.
2. ويكيبيديا. (2019). كبريتات البوتاسيوم. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
3. المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية. (2019). كبريتات البوتاسيوم. قاعدة بيانات PubChem. الرقم التعريفي للعميل = 24507. تم الاسترجاع من: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. بريان كليج. (5 يوليو 2018). كبريتات البوتاسيوم. الجمعية الملكية للكيمياء. تم الاسترجاع من: chemistryworld.com
5. ماري ت.أفربوش-بوشوت ، أ.دوريف. (تسعة وتسعون وستة وتسعون). موضوعات في كيمياء الفوسفات. العالم العلمي. تم الاسترجاع من: books.google.co.ve
6. كتاب كيميائي. (2017). كبريتات البوتاسيوم. تم الاسترجاع من: chemicalbook.com
7. Shoujiang L. et al. (2019). التنقية والذوبان السريع لكبريتات البوتاسيوم في المحاليل المائية. دوى: 10.1039 / C8RA08284G
8. DrugBank. (2019). كبريتات البوتاسيوم. تم الاسترجاع من: drugbank.ca
9. شركة الفسيفساء. (2019). كبريتات البوتاسيوم. تغذية المحاصيل. تم الاسترجاع من: cropnutrition.com
10. المخدرات. (2018). كبريتات الصوديوم وكبريتات البوتاسيوم وكبريتات المغنيسيوم (عن طريق الفم). تم الاسترجاع من: drug.com