Sulfato de potássio (K2SO4): estrutura, propriedades, usos, síntese - Ciência - 2023

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o sulfato de potássio é um sal inorgânico branco ou incolor cuja fórmula química é K₂SW₄. Já era conhecido no século XIV, e no século XVII era denominado sal duplicatum, por ser uma combinação de um sal ácido e um sal alcalino.

O sulfato de potássio é encontrado na forma mineral na arcanita, mas sua apresentação é mais comum nos chamados sais de Stassfurt. São co-cristalizações de sulfatos de potássio, magnésio, cálcio e sódio, observáveis em minerais como leonita e polihalita.

O sulfato de potássio é um sal de baixa toxidade e causa irritação apenas em contato com os olhos, o trato respiratório ou o trato digestivo. Não há evidências de ação carcinogênica ou mutagênica.

O sulfato de potássio é usado como fertilizante, especialmente em plantações que são suscetíveis a cloretos; é o caso do tabaco e das batatas. O composto fornece potássio, um dos três principais nutrientes das plantas, e enxofre, que está presente em suas proteínas.

Estrutura

Fases cristalinas

Na primeira imagem, a fórmula estrutural do sulfato de potássio foi mostrada. Para cada ânion SO₄^2-, de geometria tetraédrica, existem dois cátions K⁺, que pode ser representado por esferas roxas (imagem superior).

Assim, acima, temos a estrutura cristalina ortorrômbica de K₂SW₄, com os ânions SO₄^2- representado por esferas amarelas e vermelhas; enquanto os cátions K⁺, já dito, são as esferas roxas (um pouco mais robustas).

Esta representação pode causar confusão se você achar que as barras realmente correspondem aos links de coordenação. Em vez disso, eles indicam qual íon interage direta ou intimamente com outro ao seu redor. É por isso que cada oxigênio "se conecta" com cinco K⁺ (OU₃SW^2-- K⁺), e estes, por sua vez, com dez oxigênios de outros ânions sulfato circundantes.

Existe então uma esfera de coordenação um tanto "rara" para o potássio em K₂SW₄:

Esta estrutura cristalina corresponde ao polimorfo β-K₂SW₄. Quando aquecido a 583 ºC, ocorre uma transição para a fase α-K₂SW₄, que é hexagonal.

Emaranhado de íons

Certamente a estrutura do K₂SW₄ é extraordinariamente complicado para um sal inorgânico. Seus íons são posicionados formando uma espécie de emaranhado sem sentido e, a olho nu, sem periodicidade.

Quem se dedica à cristalografia pode abordar esse emaranhado de forma mais adequada e descritiva, observando-o a partir dos três eixos espaciais.

Observe que sua estrutura emaranhada pode explicar por que o K₂SW₄ não forma hidratos: moléculas H₂Ou eles não têm como penetrar na rede cristalina para hidratar os cátions de potássio.

Além disso, com tantas interações englobadas no emaranhado de íons, é de se esperar que essa estrutura cristalina tenha um pouco de estabilidade contra o calor; e de fato este é o caso, já que o ponto de fusão de K₂SW₄ é 1.069 ºC, o que mostra que seus íons são fortemente coesos.

Propriedades físicas e químicas

Nomes

-Sulfato de potássio

-Arcanite

-Sulfur potassium

Massa molar

174,259 g / mol

Aparência física

Sólido cristalino, branco, inodoro, de sabor amargo, grânulos ou pó.

Densidade

2,66 g / cm³

Ponto de fusão

1.069 ºC

Ponto de ebulição

1.689 ºC

Solubilidade em água

111 g / L a 20 ºC

120 g / L a 25 ºC

240 g / L a 100 ºC

A solubilidade em água diminui devido à presença de cloreto de potássio, KCl ou sulfato de amônio, (NH₄)₂SW₄, devido ao efeito do íon comum.

Solubilidade em solventes orgânicos

Ligeiramente solúvel em glicerol, mas insolúvel em acetona e sulfeto de carbono.

Índice de refração (nD)

1,495

Reatividade

O sulfato de potássio pode reagir com ácido sulfúrico, acidificando para formar bissulfato de potássio (KHSO₄) Pode ser reduzido em altas temperaturas para sulfeto de potássio (K₂S).

Síntese

Primeiro método

O sulfato de potássio é sintetizado pela reação de cloreto de potássio com ácido sulfúrico. A síntese do sulfato de potássio ocorre em duas etapas. A primeira etapa envolve a formação de bissulfato de potássio.

Esta é uma reação exotérmica, pois libera calor e, portanto, não requer um fornecimento de calor externo. A reação é realizada à temperatura ambiente.

KCl + H₂SW₄ => HCl + KHSO₄

A segunda etapa da reação é endotérmica, ou seja, requer o fornecimento de calor para ocorrer.

KCl + KHSO₄ => HCl + K₂SW₄

Segundo método

O sulfato de potássio pode ser sintetizado pela reação de neutralização do ácido sulfúrico com uma base, hidróxido de potássio:

H₂SW₄ + 2 KOH => K₂SW₄ + 2 H₂OU

Terceiro método

O sulfato de potássio é produzido pela reação de dióxido de enxofre, oxigênio, cloreto de potássio e água.

Quarto método

O sulfato de potássio é produzido pela extração do sulfato de potássio presente em uma salmoura da bacia de Loop Nur, na China. O sulfato de potássio é separado dos componentes insolúveis da salmoura pela adição do composto acidificante tripolifosfato de sódio / fosfato de ureia.

Este composto aumenta a diferença entre a solubilidade do sulfato de potássio e a solubilidade dos demais compostos menos solúveis, alcançando, segundo os criadores do método, um sulfato de potássio 100% puro. Em sentido estrito, não é um método de síntese, mas é um novo método de extração.

Formulários

Fertilizante

O uso de sulfato de potássio como fertilizante é sua principal aplicação. 90% de sua produção total é utilizada para esse fim. Seu uso é preferível ao de cloreto de potássio nas lavouras sensíveis à presença de cloreto no solo; por exemplo, o do tabaco.

O sulfato de potássio tem um teor de potássio de 40-44%, enquanto sua concentração de enxofre representa 17-18% do composto. O potássio é necessário para desempenhar muitas funções essenciais para as plantas, uma vez que ativa reações enzimáticas, síntese de proteínas, formação de amido, etc.

Além disso, o potássio está envolvido na regulação do fluxo de água nas folhas. O enxofre é necessário para a síntese protéica, pois está presente nos aminoácidos que o possuem; É o caso da metionina, cisteína e cistina, e também está envolvida em reações enzimáticas.

Mesmo o sulfato de potássio é usado pulverizando-se nas folhas em partículas de sulfato de potássio menores que 0,015 mm.

Uso industrial e como matéria-prima

O sulfato de potássio bruto é usado na fabricação de vidro e na fabricação de alúmen e carbonato de potássio. É utilizado como reagente na fabricação de cosméticos. É utilizado na fabricação de cerveja como corretivo de água.

Remédio

É usado para corrigir uma diminuição grave na concentração plasmática de potássio (hipocalemia), causada pelo uso excessivo de diuréticos que aumentam a excreção urinária de potássio.

O potássio é o principal íon intracelular das células excitáveis, incluindo as do coração. Portanto, uma diminuição severa do potássio no plasma compromete a função cardíaca e deve ser corrigida imediatamente.

O sulfato de potássio tem ação catártica, ou seja, favorece a expulsão das fezes do cólon. Por esse motivo, uma mistura de sulfatos de potássio, magnésio e sódio é usada para limpar as fezes do cólon antes da realização da colonoscopia, o que permite uma melhor visualização do cólon pelo médico.

Veterinário

O sulfato de potássio tem sido usado para diminuir a necessidade de metionina na alimentação das aves. A presença de 0,1% de sulfato de potássio na ração de poedeiras está associada a um aumento de 5% na produção de ovos.

Aromas alimentares

É um agente aromatizante que confere aos alimentos um sabor amargo e salgado desejável em alguns deles. Além disso, nota-se que o sulfato de potássio é dotado de quatro sabores básicos: doçura, amargor, acidez e salinidade.

Salinidade, acidez e amargor aumentam com a concentração de sulfato de potássio, enquanto a doçura diminui.

Outros usos

O sulfato de potássio é usado como pirotécnico, em combinação com nitrato de potássio, para gerar uma chama roxa. Ele é usado como um redutor de flash nas cargas de propulsores de artilharia.

Além disso, é utilizado como agente de aumento da viscosidade em produtos cosméticos, como cremes faciais.

Riscos

O sulfato de potássio é um composto pouco tóxico com uma letalidade muito baixa. O LD50 para a dose oral em camundongos é de 6.600 mg / kg de peso do animal, o que indica que uma dose alta é necessária para produzir a morte do camundongo. O mesmo valor LD50 ocorre em ratos.

Nos olhos, em contato, o sulfato de potássio pode causar irritação mecânica. Na pele, o sulfato de potássio causa poucos danos ao manuseio industrial.

Se ingerido, o sulfato de potássio pode causar irritação gastrointestinal com náuseas, vômitos e diarreia. E, por último, a inalação do pó de sulfato de potássio causa irritação no trato respiratório.

Referências

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