A kálium-szulfát (K2SO4) egy a kálium kénsavval alkotott sója, mely fehér, vízben jól oldódó kristályos port alkot. Nem gyúlékony anyag. Elsősorban műtrágyaként alkalmazzák.
Története Már a 14. század óta ismerik, többek közt Glauber, Boyle és Tachenius is leírta. A 17. században arcanuninak, vagy kettős sónak is nevezték, mert savas és lúgos só keverékének tekintették.
Természetes források A kálium-szulfát számos ásványban megtalálható:
Arkanit K2SO4 Kainit MgSO4·KCl·H2O Schönit K2SO4·MgSO4·6 H2O Leonit K2SO4·MgSO4·4 H2O Langbeinit K2SO4·2 MgSO4 Glaserit K3Na(SO4)2 Polihalit K2SO4·MgSO4·2 CaSO4·2 H2O Szingenit K2SO4·CaSO4·H2O
Néhány ásványból, például a kainitből elég könnyen kivonható, mert a többi só kevésbé vízoldékony.
Kálium-klorid hozzáadásával a kieserit-ből (MgSO4·H2O) magnézium-klorid, és vízben oldott kálium-szulfát keletkezik.
A Földön előforduló káliumsók tengerek és tavak bepárlódása révén keletkező üledékekből származnak. A Föld káliumsó-készlete mintegy 250 milliárd tonnára tehető (kálium-oxid-egyenértékben kifejezve), ebből mintegy 9,4 milliárd tonnát lehet gazdaságosan kiaknázni. Az évi káliumsó-felhasználás 25 millió tonna (K2O) körüli érték, ennek mintegy 95%-a kálium-klorid.
Előállítása A kálium-szulfát csak kis mennyiségben fordul elő közvetlenül hasznosítható formában (arkanit) Németországban, az Amerikai Egyesült Államokban és Oroszországban, sokkal elterjedtebb kettős sóiként (pl. glaserit, kainit, langbeinit, leonit, polihalit, schönit, szingenit). A kálium-szulfát előállított és felhasznált mennyisége meghaladta az 1,5 millió tonnát kálium-oxid-egyenértékben kifejezve 1986-ban és 1987-ben. Ipari előállításának módszere attól függően változik, hogy az adott helyen melyik ásványi formája hozzáférhető. A kitermelt ásványokat kémiai eljárások és tisztítási (kristályosítási) műveletek kombinációjával alakítják át kálium-szulfáttá. A legfontosabb eljárások az alábbiak:
Glauber kálium-klorid, és kénsav segítségével állította elő a kálium-szulfátot. A reakció során hidrogén-klorid szabadul fel, gáz formájában:
2 KCl + H2SO4 → K2SO4 + 2HCl
Ez az eljárás az alapja a Mannheim- ill. a Hargreaves-módszernek. Ezt a két eljárást azokban az országokban használják, ahol nagy mennyiségben található kálium-klorid, de természetes szulfátsókból kevés van.
Egy hasonló módszerben kén-dioxidból, oxigénből és vízből közvetlenül (in situ) állítják elő az előző eljáráshoz szükséges kénsavat (ez az ún. Hargreaves-eljárás). Kálium-klorid és magnézium-szulfát (kieserit) reakciójában elsősorban Németországban állítanak elő kálium-szulfátot az alábbi reakcióegyenlet alapján:
2 KCl + MgSO4·H2O → K2SO4 + MgCl2
Kálium-klorid és langbeinit vagy schönit reakciójában készítik a ma használt kálium-szulfát mennyiségének mintegy a felét. Langbeinittel a következő reakció játszódik le:
4 KCl + K2SO4·2 MgSO4 → 3 K2SO4 + 2 MgCl2
A langbeinit elsősorban Új-Mexikó államban (USA) található nagy mennyiségben. A schönit-alapú eljárás kiindulóanyaga a németországi sótelepekben található magnéziumásvány, a kieserit. A reakció során a kálium-klorid kieserittel reagál és schönit képződik, amely továbbreagál a kálium-kloriddal:
2 KCl + 2 (MgSO4·H2O) + 4 H2O → K2SO4·MgSO4·6 H2O + MgCl2
K2SO4·MgSO4·6 H2O + 2 KCl → 2 K2SO4 + MgCl2(aq)
Kálium-klorid és kainit reakcióját elsősorban Szicília szigetén használják kálium-szulfát előállítására. Az első lépcsőben schönit keletkezik, majd ez magasabb hőmérsékleten vízzel magnézium-szulfáttá és kálium-szulfáttá alakul, mely utóbbi kikristályosítható:
4 (KCl·MgSO4·2,75 H2O)(aq) + H2O → 2 (K2SO4·MgSO4·6 H2O) + 2 MgCl2
K2SO4·MgSO4·6 H2O → K2SO4 + MgSO4 + 6 H2O
Kálium-klorid és nátrium-szulfát reakciója két lépcsőben játszódik le. Először glaserit keletkezik, majd további kálium-klorid hatására kálium-szulfát képződik:
6 KCl + 4 Na2SO4 → Na2SO4·3 K2SO4 + 6 NaCl
Na2SO4·3 K2SO4 + 2 KCl → 4 K2SO4 + 2 NaCl
A kálium-szulfát más reakciók melléktermékeként, például salétromsav előállítása során is keletkezik:
2 KNO3 + H2SO4 → 2 HNO3 + K2SO4
Tulajdonságok A kálium-szulfát anhidrát változata valójában kettős, hatoldalú piramisszerű kristályrácsot alkot, de besorolása rombos. A kristályok átlátszóak, nagyon kemények, valamint sós, kesernyés ízűek. Vízben jól oldható, kálium-hidroxidban és etanolban nem oldékony.
Felhasználási területek fő felhasználási területe műtrágyaként való alkalmazása, a növények számára a legkönnyebben hasznosítható kálium-műtrágya, így a legjobb rendelkezésre álló talajjavító, különösen klorid-érzékeny növényi kultúrák esetében használható, mint például a szőlő, citrusfélék és más gyümölcsök, burgonya és egyéb zöldségek, vagy akár a dohány. A kálium-szulfát mintegy kétszer annyiba kerül, mint a kálium-klorid, ezért csak a fenti, indokolt esetekben használják műtrágyaként. timsó előállítására, bőrcserzésre, üveggyártásra és -újrahasznosításra, ásványvíz adalékolására, műgumi, színezékek és gyógyszerek gyártására is alkalmazzák az élelmiszeriparban elsősorban csökkentett nátriumtartalmú élelmiszerek esetén, sós íze miatt alkalmazzák, E515 néven. Napi maximális beviteli mennyisége nincs meghatározva. Élelmiszerekben felhasznált mennyiségek esetén nincs ismert mellékhatása.
Jegyzetek
Források http://www.food-info.net/uk/e/e515.htm
Kategória:Szervetlen káliumvegyületek Kategória:Szulfátok Kategória:Élelmiszer-adalékanyagok