Chemikalien-Lexikon "K"

Kaliumsulfat

Summenformel: K2SO4  *  Mr / F.W. 174,27 g/mol

Andere Bezeichnungen: Schwefelsaures Kalium, Schwefelsäuredikaliumsalz; lat.: Kalii sulfas, Kalium sulfuricum, Potassii sulfas, Sulfas kalicus, Arcanum duplicatum, Sal polychrestum, Tartarus vitriolatus; engl.: Potassium sulfate, Potassium sulphate; frz.: sulfate (neutre) de potassium; ital.: Solfato di Potassio, Patassio solfato; span.: sulfato de potasio

Mineralisch: Arkanit

CAS-Nr.: [7778-80-5]
EG/EINECS-Nr.: 231-915-5
HS-Nr.: 3104 30 00

Beschreibung

Kaliumsulfat kommt entweder in Form von farblosen rhombischen Prismen bzw. kristalliner Krusten oder als weißes, kristallines Pulver in den Handel. In Wasser löst sich der Stoff leicht auf (1 Teil Feststoff in ca. 10 Teilen Wasser bei Raumtemperatur bzw. in etwa 5 Teilen siedendem Wasser), dagegen ist er in Ethanol (96%), Diethylether und organischen Lösungsmitteln praktisch unlöslich. Auch in Glycerin (Glycerol 85%) ist das Salz schwer löslich. Die Löslichkeit in Wasser wird durch die Anwesenheit von Kaliumchlorid oder Ammoniumsulfat herabgesetzt. Gesättigte Ammoniumsulfatlösungen können z.B. kein Kaliumsulfat aufnehmen. Der Geschmack des Stoffes ist salzig-bitter.

Temperatur Lösliche Masse

Tabelle:

Löslichkeit von Kaliumsulfat in Wasser in Abhängigkeit von der Temperatur

0 °C 7,35 g
20 °C 11,11 g
50 °C 16,5 g
100 °C 24,1 g

Darstellung

Technisch benutzt man die Methode der "doppelten Umsetzung" von Kaliumchlorid mit Magnesiumsulfat. Letzteres kommt oft mit Kalisalzen vergesellschaftet vor, z.B. als Mineral Kieserit oder Schönit. Es bildet sich in einer ersten Umsetzungsstufe das Mischsalz Kaliumsulfat-Magnesiumsulfat-Hexahydrat, welches anschließend mit weiterem Kaliumchlorid Kaliumsulfat liefert:

2 KCl + 2 MgSO4 + 6 H2O------->  K2SO4 x MgSO4 x 6 H2O + MgCl2

K2SO4 x MgSO4 x 6 H2O + 2 KCl------->  2 K2SO4 + MgCl2

Weiterhin spielt das Verfahren nach HARGREAVES eine Rolle, bei dem ebenfalls von Kaliumchlorid ausgegangen wird. Man läßt das Chlorid mit einer Mischung aus Schwefeldioxid, Luft und Wasser reagieren:

4 KCl + 2 SO2+ O2+ 2 H2O------->  2 K2SO4 + 4 HCl ^

Der sich dabei bildende gasförmige Chlorwasserstoff kann industriell für andere Produktionsgänge verwertet werden.

Anwendung/Geschichtliches

In der Technik wird Kaliumsulfat für viele Anwendungsgebiete eingesetzt. So dient das Salz beispielsweise als Bestandteil von Düngemitteln (Mischdünger, Spezialdünger für chlorid-empfindliche Kulturpflanzen wie Tabak, Kartoffeln, Obst- und Weinbau) und als Ausgangs- bzw. Zwischenprodukt bei der Herstellung von Alaun (Kaliumaluminiumsulfat), Pottasche (Kaliumcarbonat), Kaliumpersulfat und Kaliwasserglas. Weiterhin wird K. verwendet in der Glas- und Farbstoffherstellung, bei der Produktion von synthetischem Gummi sowie in der Sprengstoff- und Pharmaindustrie. In der Lebensmitteltechnologie dient es u.a. als Rohstoff in Kochsalzersatzmitteln und Mineralwässern.

Früher diente das Sulfat (ähnlich wie heute noch Natriumsulfat) als salinisches Abführmittel; für sich allein kaum angewandt, meist in Kombination mit Magnesiumsulfat, Natriumsulfat (Glaubersalz) oder pflanzlichen Laxantien (Sennesblätter, Rhabarberwurzel). Auch die Verwendung als Knservierungsmittel ist nicht mehr zeitgemäß.

Anm.: Für den Einsatz von Chemikalien in Lebensmitteln, Arzneimitteln und kosmetischen Mitteln gelten besondere Vorschriften in Bezug auf die Reinheit, die Verarbeitung und evtl. Beschränkungen des Einsatzes, welche von Staat zu Staat unterschiedlich sein können.

Kaliumsulfat und Kaliumsulfatlösungen dienen auch als Reagenz, z.B. für Trübungsvergleiche und bei der Prüfung von Chinin/Chininsalzen auf andere Cinchona-Alkaloide. Enthalten z.B. in den Reagenzienverzeichnissen von DAB 7 (als R 236), DAB 8 bis 10 und des Europäischen Arzneibuchs (Ph.Eur., Suppl. 1999). Eine 2,11%ige Lösung von Kaliumsulfat ist isoosmotisch mit Serum [Martindale, ex Hager].

Qualitätsanforderungen des DAC/Deutscher Arzneimittel-Codex 1998 bzw. des FCC/Food Chemicals Codex (USA)

Parameter Sollwert (DAC) Sollwert (FCC)
Aussehen der Lösung klar, farblos clear, colorless
Löslichkeit in Wasser/solubility in water leicht löslich in W. 1 g in about 8.5 ml of w.
pH-Wert (1 in 20, Wasser) --- between 5,5 and 8,5
Sauer oder alkalisch reagierende Substanzen entsprechend ---
Chlorid < 40 ppm ---
Arsen (As) < 2 ppm < 3 ppm
Calcium < 200 ppm ---
Eisen < 10 ppm ---
Magnesium < 100 ppm ---
Schwermetalle/heavy metals (als/as Pb) < 20 ppm ---
Selen --- < 30 ppm
Trocknungsverlust < 1,0% ---
Gehalt 99,0 bis 101,0% min. 99,0% (gravimetr.)

Versuch: Herstellung von Kalialaun

Man löst 33 g Aluminiumsulfat-18-hydrat in ca. 25 ml heißem Wasser und gibt eine ebenfalls erwärmte Lösung von 8,5 g Kaliumsulfat in 50 ml Wasser (Temperatur ca. 80 °C) dazu. Man läßt die Mischung in einer Kristallisationsschale möglichst langsam abkühlen. Es scheiden sich Alaunkristalle aus, die von der Mutterlauge abfiltriert und zwischen Filterpapier getrocknet werden. Kaliumaluminiumsulfat bildet farblose, oktaedrische Kristalle.

Analytik

Identitätsprüfung: Kaliumverbindungen färben die nichtleuchtende Flamme eines Gasbrenners (z.B. Bunsen- oder Teclubrenner) beim Erhitzen am Platindraht violett. Diese Flammenfärbung beobachtet man am besten mit einem Kobaltglas, insbesondere wenn sie durch das intensive Gelb einer evtl. Beimengung von Natriumionen "maskiert" wird.

Beim Versetzen einer Kaliumsulfatlösung mit verd. Bariumchlorid- oder -nitratlösungen entsteht ein weißer, in verdünnten Säuren unlöslicher Niederschlag von Bariumsulfat.

Gehaltsbestimmung

Chemische und physikalische Kenndaten der Substanz

Parameter Literaturwert (Quelle)
Schmelzpunkt 1067 °C (Merck Index 10); 1069 °C (Römpp, Ullmann)
Siedepunkt 1689 °C (Römpp)
Dichte 20 °C 2,662 g/mL (Ullmann, ex Hager); 2,67 (Römpp)
Brechungsindex 20 °C 1,4933; 1,4946; 1,4973 (Ullmann, ex Hager)
Löslichkeit in Wasser bei 20 °C ca. 110 g/L (Merck Katalog)

Literaturhinweise und Quellenangaben Kaliumsulfat

[0] Breuer Hans, Atlas zur Chemie, Lizenzausgabe, S. 93 (Deutscher Bücherbund GmbH & Co., Stuttgart München)

[1] Büchner et al., Industrial Inorganic Chemistry, S. 212 (VCH Verlagsges., Weinheim 1989)

[2] Deutscher Arzneimittel-Codex - DAC 1998, K-125 (Govi-Verlag, DAV) - Monographie Kaliumsulfat

[3] Deutsches Arzneibuch 6. Ausg. 1926 Neudruck 1951, S. 374f (Dt. Apotheker-Verlag, Stuttgart) - Monographie Kalium sulfuricum

[4] Deutsches Arzneibuch 7. Ausgabe 1968, Kommentar von Böhme/Hartke, Reagenzienverzeichnis R 236, S. 221 (WVG mbH Stuttgart, GOVI-Verlag Frankfurt) - Kaliumsulfat und Lösungen als Reagenz

[5] Deutsches Arzneibuch 9. Ausgabe, Kommentar, S. 484f (1988)

[6] Ellmer R./Weil H., Anleitung zur qualitativen Analyse 6. Aufl. (Umschau Verlag, Frankfurt/M. 1973) - Nachweise von Kalium und Sulfat

[7] Europäisches Arzneibuch, Nachtrag 1999 (Ph.Eur. Suppl. 1999), Reagenzienteil K, S. 201 (DAV, Govi-Verlag)

[8] Ewald C.A./Heffter A., Arzneiverordnungslehre 14. Aufl. 1911, S. 441 (Aug. Hirschwald, Berlin)

[9] Food Chemicals Codex Third edition (Fourth Printing) 1989, p. 252 (National Academy Press, Washington): Monographie "Potassium sulfate"

[10] HAGER´s Handbuch der Pharmazeutischen Praxis 5. Aufl. Band 8 - Stoffe E-O, S. 659f (Springer-Verlag, Berlin) - Monographie Kaliumsulfat

[11] HUNNIUS Pharmazeutisches Wörterbuch 7. Aufl. 1993, S. 771 (Walter de Gruyter, Berlin und New York) - Eintrag Kaliumsulfat

[12] Jander G./Blasius E., Lehrbuch der analytischen und präparativen anorganischen Chemie 13. Aufl., S. 480 (S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1989)

[13] Jander G./Blasius E., Einführung in das anorganisch-chemische Praktikum 13. Aufl., S. 205 (S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1990) - Darstellung von Kaliumaluminiumalaun

[14] Kempter G. et. al., Studienbücherei: Praktikum zur allgemeinen und anorganischen Chemie 2. Aufl. 1975, S. 231 (VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin) - Darstellung von Kaliumaluminiumalaun

[15] Latscha/Klein, Anorganische Chemie - Basiswissen I, S. 263 (Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York 1978)

[16] Martindale - The Extra Pharmacopoeia, 29th edition, p. 1104 (The Pharmaceutical Press, London 1989)

[17] MERCK Index 11, 7665; 12, 7845

[18] RÖMPP 8, 2025

[19] RÖMPP Chemielexikon Hrsg. Falbe/Regitz 9. Aufl., Band 3 H-L, S. 2136 (G. Thieme Verlag, Stuttgart 1995) - Eintrag Kaliumsulfat

[20] Seidel/Woller, Das Wissen der Gegenwart, Chemie I, S. 205 (Dt. Buch-Gemeinschaft, Darmstadt 1970) - Kalidüngemittel

[21] Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie 4. Aufl. 13, S. 480 (Verlag Chemie, Weinheim 1972-1984); 5. Aufl. A22, S. 84-91 (1985-1995)

[22] Verordnung über die Zulassung von Zusatzstoffen zu Lebensmitteln (Zusatzstoff-Zulassungsverordnung, ZZulV) vom 22.12.1981 (BGBl. I S. 1633), zuletzt geändert durch ÄndV der Zusatzstoff-ZulassungsV und der BierV vom 21.12.1995 (BGBl. I S. 2100), in: Lebensmittelrecht-Textsammlung Band I (C.H. Becksche Verlagsbuchhandlung, München)

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Erstellt am 23.05.2000 * Letzte Änderung am 10.06.2001