Сульфид калия: описание, свойства, реакции, применение

Сульфид калия – это неорганическое соединение сложного состава, состоящее из атомов калия и серы. Это бескислородная соль, которая применяется в основном в фотографии, кожевенном деле, пиротехнике, а также в химии. В органике и неорганике сульфид калия – предшественник важных веществ и ценный реагент, без которого невозможно разделение сульфидов металлов. Из-за высокой химической активности калиевый сульфид токсичен, поэтому при работе с ним требуется соблюдать осторожность.

Содержание

• Что такое сульфид калия, формула
• Физические свойства, внешний вид
• Химические свойства, реакции
• Производство и получение
• Применение
  • Применение калия сульфида в химии и фотографии
  • Применение калия сульфида в кожевенном производстве и других сферах
• Где купить и сколько стоит
• Перевозка, хранение, класс опасности
• Заключение

Что такое сульфид калия, формула

Сульфид калия представляет собой соль, в которой отсутствует кислород, а два атома калия связаны с серой. Химическая формула – K₂S, молекула имеет особую форму куба, в которой углы занимает отрицательно заряженная сера (анион), а в центре располагаются положительно заряженные калии (катионы). Это так называемая антифлюоритовая структура – противоположность пространственной организации флюорита, в которой углы составляют катионы, а внутренние позиции – анионы.

Физические свойства, внешний вид

Сульфид калия — это мелкодисперсные кубические кристаллы, не имеющие цвета и вкуса, запах неприятный, напоминающий тухлые яйца (это связано с выделением при достаточной влажности сероводорода). Загрязнённый или технический реагент может иметь жёлто-коричневую окраску. Плотность невысокая и составляет 1,805 г/см³.

Гигроскопичен, быстро впитывает влагу и образует кристаллогидраты: дигидрат – K₂S ∙ 2H₂O, петагидрат – K₂S ∙ 5H₂O. Сульфид калия хорошо растворяется в воде, подвергается гидролизу. Растворим в органических растворителях, таких как спирт (метанол, этанол), эфиры, фенолы, глицерин. Раствор сульфида калия даёт щелочную среду (pH более 7).

Химические свойства, реакции

Раствор сульфида калия обладает повышенной реакционной способностью. Так, сульфид калия реагирует с кислородом, отдавая электроны. Результат может быть разным, в том числе выделение сульфата при сгорании (температура порядка 500 °С):

K₂S + 2O₂ → K₂SO₄

При медленном окислении возможен иной исход, тогда продуктом реакции выступает полисульфид и гидроксид калия:

K₂S + O₂ → K₂S₂O₃ + KOH

Сульфид калия реагирует с кислотами. Так, он даёт хлорид калия и сернистый водород при взаимодействии с соляной кислотой:

K₂S + 2HCl → 2KCl + H₂S↑

Раствор сульфида калия реагирует с концентрированной серной кислотой, образуя коллоидную серу, кислую соль гидроксульфат калия и сернистый ангидрид:

K₂S + 3H₂SO₄ → 2KHSO₄ + SO₂↑ + S↓ + 2H₂O

Расплав сульфида калия подвергается электролизу при прохождении электрического тока. При этом он распадается на составные элементы:

K₂S → 2K + S

Раствор сульфида калия пропускает электричество, при этом происходит образование едкого калия:

K₂S → S↓ + 2KOH + H₂↑

Сульфид калия реагирует с водой, при этом он разлагается, образуя новые соединения. Гидролиз вещества протекает по аниону, поскольку в образуемых им ионах присутствуют частицы слабой кислоты. Реакция обратима и приводит к выделению большого количества гидроксид-анионов, защелачивающих раствор:

K₂S + H₂O → KHS + K⁺ + OH^–

Реагент подвержен реакции ионного обмена с сульфатом алюминия, которая сопровождается необратимым разложением:

3K₂S + Al(SO₄)₂ + 6H₂O → 2Al(OH)₃↓ + 3H₂S↑ + 3K₂SO₄

Раствор сульфида калия реагирует с серой в разной концентрации, в итоге образуются полсульфиды с переменной n, где n – любое натуральное число от 2 и выше:

K₂S + (n-1)S → K₂S_n

Производство и получение

Кристаллы сульфида калия

В лабораторных условиях проводят прямой синтез сульфида калия при 100-200 °С:

2K + S → K₂S

В промышленности используют реакцию восстановления углеродом (каменноуглеродный кокс) при 900 °С:

K₂SO₄ + 4С → K₂S + 4CO

Для восстановительной реакции можно брать водород. Взаимодействие протекает при участии катализатора (Fe₂O₃) и нагреве до 600 °С:

K₂SO₄ + 4H₂ → K₂S↓ + 4H₂O

В качестве сырья на некоторых производствах предпочтение отдают сульфиту калия, т.к. он подвержен термолизу при 600 °С:

4K₂SO₃ + K₂S + 3K₂SO₄

Промышленное получение ведётся в несколько этапов:

1. Сернокислый калий предварительно высушивают, затем смешивают с жжённой магнезией (MgO) в определённых пропорциях.
2. Смесь поступает специализируемую вращающуюся печь, которая разогревается до 950 °С.
3. Внутрь подаётся водород, окись углерода. Образующиеся газы проходят через теплообменник, отдают тепло, охлаждаются, и отправляются на выхлоп.
4. Образовавшийся в растворе осадок выщелачивают, оксид магния отфильтровывают, высушивают и переводят на повторное использование.
5. Сульфид калия попадает в кристаллизатор, где перекристаллизовывается до необходимой чистоты, после подсушивается и расфасовывается в упаковочные ёмкости.

Применение

Основная сфера применения сульфида калия – химия. Он играет большую роль в реакциях синтеза многих значимых для хроматографии и металлургии веществ. Сульфид калия необходим для получения качественных кожматериалов, применение калия сульфида для удаления волос с натуральной кожи обусловлено его относительной дешевизной и доступностью. Реактив вносят в состав фотоэмульсий, пиротехнику, его используют для добычи пестицидов и дифференциации металлов.

Применение калия сульфида в химии и фотографии

Сульфид калия — это ценный реактив, который используется для синтеза сульфатов и промежуточных соединений, среди которых:

• полисульфиды, необходимые для выпуска каучуков, воронения стали, борьбы с насекомыми-вредителями;
• сернистый калий;
• каустический поташ;
• диоксид серы.

Вещество применяют для разделения и анализа сульфатов. В фотографических светоэмульсиях сульфид калия – компонент для сенсибилизации фотоматериалов – увеличения светочувствительности.

Применение калия сульфида в кожевенном производстве и других сферах

Сульфид калия способствует очищению натуральной кожи от мелких волосков, обеспечивает её прочность и долговечность, закрепление окраски, предотвращает выцветания и обветшание с течением времени. Наряду с другими средствами его включат в первичную обработку для улучшения товарного вида и внешних качеств.

Сульфид калия применяют в фейерверках для усиления яркости огня. Применение соединения отмечается в традиционных японских бенгальских огнях под названием «сенко ханаби».

Где купить и сколько стоит

Сульфид калия продаётся заводами-производителями, в интернет-магазинах. Оптовая стоимость от 75 рублей за 1 кг. Розничная цена 100 грамм – 125-170 рублей.

Перевозка, хранение, класс опасности

Сульфид калия относится к 2 классу (выскоопасные отходы), способен разъедать слизистые оболочки, оставлять глубокие ожоги. Химикат следует хранить в оригинальной герметично закрытой упаковки вдали от источников влаги при относительной влажности воздуха не более 50%. Транспортировка осуществляется всеми видами крытого транспорта, за исключением самолётов.

Заключение

Сульфид калия – это соединение, востребованное в аналитике и химической промышленности. Его высокая реактивность обусловила применение в качестве реагента для добычи различных веществ, пиротехническое и фотографическое использование. Он является компонентом составов для обработки кожевенных изделий.