황산 칼륨 (K2SO4) : 구조, 특성, 용도, 합성 - 화학 - 2026

황산 칼륨이 화학 수식 K와 무기 염 백색 또는 무색 ₂ SO ₄ . 그것은 산성 소금과 알칼리성 소금의 조합이기 때문에 이미 14 세기에 알려졌고 17 세기에 소금 복제품으로 불 렸습니다.

황산 칼륨은 아케 나이트에서 미네랄 형태로 발견되지만 소위 Stassfurt 염에서 더 일반적입니다. 이들은 칼륨, 마그네슘, 칼슘 및 황산나트륨의 공 결정화로 레오 나이트 및 폴리 할 라이트와 같은 미네랄에서 관찰됩니다.

황산 칼륨의 구조식. 출처 : Kemikungen

황산 칼륨은 독성이 낮은 염이며 눈, 호흡기 또는 소화관과 접촉 할 때만 자극을 유발합니다. 발암 성 또는 돌연변이 유발 작용의 증거가 없습니다.

황산 칼륨은 비료로 사용되며, 특히 염화물에 민감한 작물에서 사용됩니다. 담배와 감자의 경우입니다. 이 화합물은 식물의 세 가지 주요 영양소 중 하나 인 칼륨과 단백질에 존재하는 황을 제공합니다.

구조

결정상

황산 칼륨의 얽힌 결정 구조. 출처 : Ra'ike (Wikipedia)

첫 번째 이미지에는 황산 칼륨의 구조식이 표시되었습니다. 사면체 기하학의 각 SO ₄ ^2- 음이온 에는 두 개의 K ⁺ 양이온 이 있으며, 이는 자주색 구체 (상단 이미지)로 표시 될 수 있습니다.

따라서 위에서 우리는 K ₂ SO ₄ 의 사방 정계 결정 구조를 가지고 있으며, SO ₄ ² 음이온 은 노란색과 빨간색 구체로 표시됩니다. 이미 언급 한 K ⁺ 양이온 은 보라색 구체 (약간 강건 함)입니다.

이 표현은 막대가 실제로 조정 링크에 해당한다고 생각하면 혼란을 일으킬 수 있습니다. 오히려 그들은 주변의 다른 이온과 직접 또는 밀접하게 상호 작용하는 이온을 나타냅니다. 이것이 각각의 산소가 5 개의 K ⁺ (O ₃ SO ² --K ⁺ ) 와 "연결"된 이유 이며, 이들은 차례로 주변의 다른 황산염 음이온으로부터 10 개의 산소와 연결됩니다.

그런 다음 K ₂ SO ₄ 에서 칼륨에 대해 다소 "희귀 한"조정 영역이 있습니다 .

황산염의 칼륨 이온에 대한 배위 구. 출처 : Smokefoot

이 결정 구조는 다 형체 β-K ₂ SO _{4에 해당} 합니다. 583ºC로 가열하면 육각형 인 α-K ₂ SO ₄ 상으로 전환됩니다 .

이온의 얽힘

물론 K의 구조 ₂ SO ₄ 비정상적 무기 염의 복잡하다. 그것의 이온은 일종의 의미없는 얽힘을 형성하는 위치에 있으며, 언뜻보기에는 주기성이 부족합니다.

결정학에 전념하는 사람들은이 얽힘에보다 적절하고 설명적인 방식으로 접근하여 세 공간 축에서 관찰 할 수 있습니다.

얽힌 구조는 K ₂ SO ₄ 가 수화물을 형성하지 않는 이유를 설명 할 수 있습니다 . H ₂ O 분자 는 결정 격자를 관통하여 칼륨 양이온을 수화 할 방법이 없습니다.

또한 이온 엉킴에 포함 된 많은 상호 작용으로 인해이 결정 격자는 열에 대해 상당한 안정성을 가질 것으로 예상됩니다. 그리고 실제로 이것은 K ₂ SO ₄ 의 융점 이 1,069 ºC이기 때문에 이온이 강하게 응집되어 있음을 보여줍니다.

물리 화학적 특성

황산 칼륨 외관

이름

-황산 칼륨

-칼륨의 황산염

-아 케이 나이트

-유황 칼륨

몰 질량

174.259g / 몰

외모

백색, 무취, 쓴맛의 결정질, 과립 또는 분말 고체.

밀도

2.66g / cm ³

녹는 점

1,069ºC

비점

1,689 ºC

수용성

20ºC에서 111g / L

25ºC에서 120g / L

100ºC에서 240g / L

일반적인 이온의 영향으로 염화칼륨, KCl 또는 황산 암모늄 (NH ₄ ) ₂ SO ₄ 의 존재로 인해 물에 대한 용해도가 감소 합니다.

유기 용매에 대한 용해도

글리세롤에는 약간 용해되지만 아세톤과 황화 탄소에는 용해되지 않습니다.

굴절률 (nD)

1,495

반동

황산 칼륨은 황산과 반응하여 산성화되어 중황 산 칼륨 (KHSO ₄ ) 을 형성 할 수 있습니다 . 고온에서 황화 칼륨 (K ₂ S) 으로 환원 될 수 있습니다 .

합성

첫 번째 방법

황산 칼륨은 염화칼륨과 황산을 반응시켜 합성됩니다. 황산 칼륨의 합성은 두 단계로 이루어집니다. 첫 번째 단계는 중황 산 칼륨의 형성을 포함합니다.

이것은 열을 방출하므로 발열 반응이므로 외부 열 공급이 필요하지 않습니다. 반응은 실온에서 수행된다.

KCl + H ₂ SO ₄ => HCl + KHSO ₄

반응의 두 번째 단계는 흡열 성입니다. 즉, 반응이 발생하려면 열 공급이 필요합니다.

KCl + KHSO ₄ => HCl + K ₂ SO ₄

두 번째 방법

황산 칼륨은 황산과 염기, 수산화 칼륨의 중화 반응에 의해 합성 될 수 있습니다.

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

세 번째 방법

황산 칼륨은 이산화황, 산소, 염화칼륨 및 물의 반응에 의해 생성됩니다.

네 번째 방법

황산 칼륨은 중국의 Loop Nur 분지에서 소금물에 존재하는 황산 칼륨을 추출하여 생산됩니다. 황산 칼륨은 산성화 화합물 인 나트륨 트리폴리 포스페이트 / 우레아 포스페이트를 첨가하여 염수의 불용성 성분으로부터 분리된다.

이 화합물은 황산 칼륨의 용해도와 다른 덜 용해성 화합물의 용해도 사이의 차이를 증가시켜 100 % 순수한 황산 칼륨을 달성합니다. 엄밀히 말하면 합성 방법은 아니지만 새로운 추출 방법입니다.

응용

비료

황산 칼륨은 담배 작물에 사용됩니다. 출처 : Pxhere.

황산 칼륨을 비료로 사용하는 것이 주요 용도입니다. 총 생산량의 90 %가이 목적으로 사용됩니다. 토양의 염화물 존재에 민감한 작물에서 염화칼륨보다 사용이 선호됩니다. 예를 들어 담배.

황산 칼륨은 칼륨 함량이 40-44 %이고, 황 농도는 화합물의 17-18 %를 나타냅니다. 칼륨은 효소 반응, 단백질 합성, 전분 형성 등을 활성화하기 때문에 식물의 많은 필수 기능을 수행하는 데 필요합니다.

또한 칼륨은 잎의 물 흐름을 조절하는 데 관여합니다. 유황은 그것을 소유하는 아미노산에 존재하기 때문에 단백질 합성에 필요합니다. 메티오닌, 시스테인 및 시스틴의 경우이며 효소 반응에도 관여합니다.

황산 칼륨조차도 0.015mm보다 작은 황산 칼륨 입자를 잎에 뿌려서 사용됩니다.

산업용 및 원료

조잡한 황산 칼륨은 유리 제조와 명반 및 탄산 칼륨 제조에 사용됩니다. 화장품 제조시 시약으로 사용됩니다. 맥주 제조에 물 교정 제로 사용됩니다.

약

요로 칼륨 배설을 증가시키는 이뇨제의 과도한 사용으로 인한 혈장 칼륨 농도의 심각한 감소 (저칼륨 혈증)를 교정하는 데 사용됩니다.

칼륨은 심장 세포를 포함한 흥분성 세포의 주요 세포 내 이온입니다. 따라서 혈장 내 칼륨의 심각한 감소는 심장 기능을 손상 시키므로 즉시 교정해야합니다.

황산 칼륨은 카타르시스 작용이 있습니다. 즉, 결장에서 대변을 배출하는 데 유리합니다. 이러한 이유로, 칼륨, 마그네슘 및 황산나트륨의 혼합물을 사용하여 대장 내시경 검사를 수행하기 전에 대변의 결장을 제거하여 의사가 결장을 더 잘 시각화 할 수 있습니다.

수의사

황산 칼륨은 가금류 사료에서 메티오닌의 필요량을 감소시키는 데 사용되었습니다. 산란계 사료에 0.1 %의 황산 칼륨이 있으면 알 생산량이 5 % 증가합니다.

식품 향료

그것은 음식에 일부에서 바람직한 쓴맛과 짠 맛을주는 향료입니다. 또한 황산 칼륨에는 단맛, 쓴맛, 산미, 염도의 4 가지 기본 풍미가 부여됩니다.

황산 칼륨의 농도에 따라 염도, 산도, 쓴맛이 증가하고 단맛이 감소합니다.

기타 용도

황산 칼륨은 질산 칼륨과 결합하여 보라색 불꽃을 생성하는 불꽃으로 사용됩니다. 포병 추진기의 충전에서 플래시 감속기로 사용됩니다.

또한 페이스 크림과 같은 화장품의 점도 증가 제로 사용됩니다.

위험

황산 칼륨은 치사율이 매우 낮은 저독성 화합물입니다. 마우스의 경구 투여 량에 대한 LD50은 6,600 mg / kg의 동물 체중이며, 이는 마우스를 죽이려면 높은 투여 량이 필요함을 나타냅니다. 동일한 LD50 값이 쥐에서 발생합니다.

눈에 접촉시 황산 칼륨은 기계적 자극을 유발할 수 있습니다. 피부에 황산 칼륨은 산업 취급에 거의 손상을주지 않습니다.

삼키면 황산 칼륨은 메스꺼움, 구토 및 설사와 함께 위장 자극을 유발할 수 있습니다. 그리고 마지막으로 황산 칼륨 먼지를 흡입하면기도에 자극을줍니다.

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