Sulfato
O que é sulfato
O sulfato ou íon sulfato é um ânion poliatômico com a fórmula empírica SO2−4. Sais, derivados ácidos e peróxidos de sulfato são amplamente utilizados na indústria. Sulfatos ocorrem amplamente na vida cotidiana. Sulfatos são sais de ácido sulfúrico e muitos são preparados a partir desse ácido.
Benefícios do sulfato
O sulfato faz diferença nas propriedades do solo
Foi comprovado que o sulfato altera a estrutura e a condição física dos solos de várias maneiras. Primeiro, ele pode soltar solo compactado, melhorando assim a estrutura do solo. Ele ajuda na aeração e também na permeabilidade.
A adição de sulfato aumenta o crescimento de organismos do solo, o que ajuda a criar uma melhor estrutura do solo. Isso combinado com a mudança de pequenas partículas para agregados maiores permite maior penetração de água e nutrientes no solo. No caso de solos mais finos que são propensos à formação de crostas superficiais, seja por chuva ou irrigação, o sulfato ajuda a prevenir a formação de crostas, preservando assim agregados mais estáveis.
Sulfato reduz a compactação
Uma das principais consequências do cultivo contínuo é o problema inevitável da compactação do solo. Ao introduzir sulfato no solo, os agregados têm muito menos probabilidade de compactar. O solo mais solto permite que as raízes das plantas penetrem mais profundamente. No caso de solos argilosos, as rachaduras tendem a aparecer quando secam. O sulfato reduz esse fenômeno ao reduzir a variação do volume do solo ao secar.
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Onde o sulfato é encontrado?
O sulfato é encontrado em dois locais principais: no meio ambiente e em produtos de consumo.
No ambiente, você geralmente encontra sulfato na água. Ele pode entrar na água potável por meio de escoamento industrial ou resíduos domésticos e então aumentar em concentração. Baixas concentrações estão naturalmente presentes e não causam preocupação. Concentrações mais altas podem levar a água com gosto ruim e uma chance maior de você desenvolver problemas gastrointestinais.
Sulfato encontrado naturalmente no ar pode interagir com outros produtos químicos para formar ácido sulfúrico. Esse ácido é conhecido por ser corrosivo e pode afetar sua saúde se você for exposto a ele.
Em produtos de consumo, os compostos de sulfato mais comuns são o lauril sulfato de sódio (SLS) e o lauril éter sulfato de sódio (SLES). Eles vêm de álcoois graxos feitos de óleo de palmiste ou fontes de óleo de petróleo. Os álcoois graxos se misturam com trióxido de enxofre e carbonato de sódio para formar compostos de sulfato.
O ânion sulfato consiste em um átomo de enxofre central cercado por quatro átomos de oxigênio equivalentes em um arranjo tetraédrico. A simetria do ânion isolado é a mesma do metano. O átomo de enxofre está no estado de oxidação +6 enquanto os quatro átomos de oxigênio estão cada um no estado −2. O íon sulfato carrega uma carga geral de −2 e é a base conjugada do íon bissulfato (ou hidrogenossulfato), HSO−4, que por sua vez é a base conjugada de H2SO4, ácido sulfúrico. Ésteres de sulfato orgânicos, como dimetil sulfato, são compostos covalentes e ésteres de ácido sulfúrico. A geometria molecular tetraédrica do íon sulfato é conforme previsto pela teoria VSEPR.
Tipos de sulfato
Fertilizantes Contendo Sulfato
Fertilizantes contendo sulfato fornecem a maior parte do fertilizante S aplicado aos solos. Esses materiais têm as vantagens de fornecer S principalmente como um componente de fertilizantes multinutrientes em uma forma, SO4-2, que está imediatamente disponível para absorção pela planta. As fontes mais prontamente disponíveis e populares são sulfato de amônio (AS), superfosfato simples (SSP), sulfato de potássio e sulfato de potássio e magnésio.
Sulfato de amônia
O sulfato de amônio (21-0-0-24S) é um dos fertilizantes mais antigos que contêm N e S, e ainda é popular em todo o mundo. O sulfato de amônio é produzido principalmente como um coproduto de outras indústrias. Estima-se que 70% da produção global se origina da produção de caprolactama, um intermediário para a fabricação de fibras sintéticas. Uma pequena quantidade é recuperada do gás de coqueria, com a maior parte do restante produzida sinteticamente a partir de ácido sulfúrico e amônia. O produto é usado diretamente ou para mistura com outros fertilizantes. As melhorias nos processos de formulação de sulfato de amônio permitem aumentar as cotas de material granular de tamanho maior, que é fácil de manusear e adequado para mistura em massa. Isso aumentou muito as opções de aplicação e o desempenho de espalhamento. O sulfato de amônio também é popular na Europa na fabricação de fertilizantes compostos, agora sendo deliberadamente adicionado para aumentar seu conteúdo de S.
As principais vantagens do sulfato de amônio são baixa higroscopicidade e estabilidade química. É uma boa fonte de N e S. Seu uso pode ser indesejável em solos ácidos que já precisam de calagem e quando é aplicado em taxas de nitrogênio. Além disso, quando aplicado como aplicação direta como fonte de N, muito mais S é aplicado incidentalmente do que o necessário para a maioria das culturas.
O sulfato de amônio agora pode ser obtido como um material granular, que é fácil de manusear e adequado para mistura em massa com outros materiais fertilizantes. Problemas de segregação podem ocorrer em misturas em massa quando o tamanho do produto não é bem compatível com os dos materiais N, P e K. Essa dificuldade pode ser minimizada controlando cuidadosamente a uniformidade e o tamanho do sulfato de amônio usado nas misturas.
Também pode ser usado em líquidos claros para fazer soluções de fertilizantes contendo N e S. As concentrações de enxofre em soluções baseadas em sulfato de amônio podem variar de 1%-9%. Em misturas de NPS formuladas com sulfato de amônio, as concentrações usuais de S variam de 1% a 3%.
Superfosfato Simples
O Superfosfato Simples já foi a fonte de P mais importante do mundo e ainda é um importante fertilizante de P na China, Índia, Austrália e Nova Zelândia devido aos seus conteúdos de P e S. É composto de 50% em peso de fosfato monocálcico e gesso ou seu hidrato inferior. O SSP contém 6% a 9,5% de P (12% a 22% de P2O5) e 10 a 14% de S e é uma excelente fonte de S. A ocorrência de deficiências de S foi retardada em muitas áreas do mundo devido à adição involuntária de S quando uma grande quantidade de SSP foi usada para fornecer P no passado. Seu conteúdo de Ca, variando de 18% a 21%, pode ser importante em solos com baixo teor desse nutriente.
Na década de 1960, houve uma mudança na estrutura da indústria de fosfato, pois materiais de fosfato mais concentrados, como o fosfato diamônico (DAP), substituíram o SSP. Também se tornou mais econômico processar rochas na fonte da mina em vez de no centro agrícola, como era o caso do SSP. Em contraste com o sulfato de amônio, o SSP geralmente é consumido no país onde é produzido. Além disso, sua produção está diminuindo, pois a maioria das novas plantas de fertilizantes de fosfato em consideração no mundo todo inclui fertilizantes compostos e fosfatos amoniados em vez de SSP. No entanto, devido aos baixos requisitos de energia para produção e à crescente demanda por S, o uso de SSP pode aumentar no futuro em algumas regiões em uma escala limitada.
Sulfato de fosfato de amônio
O grau mais comum de fosfatossulfato de amônio tem a análise 16-20- 0-14S. É composto de cerca de 40% de fosfato monoamônio e 60% de sulfato de amônio. Outros produtos deste tipo incluem 13-39-0-20S, 19-9-0-20S e 23-20-0-7S. Este último contém um pouco de ureia. Eles são feitos por vários processos, incluindo a reação de uma mistura de ácido fosfórico e ácido sulfúrico com amônia e a introdução de soluções de sulfato de amônio e H2SO4 em um circuito de reação de planta de H3PO4.
A aplicação direta de 16-20-0-14S em culturas forrageiras, particularmente leguminosas, é praticada em muitos países. Também é popular para aplicações em fileiras em grãos pequenos e colza/canola. Este produto é frequentemente usado para formular misturas a granel.
Sulfato de potássio e magnésio
Sulfato de potássio e magnésio é um sal duplo e contém 18% K (22% K2O), 11% Mg e 22% S. Ele tem a vantagem de fornecer Mg e S e é frequentemente incluído em fertilizantes mistos para o propósito em solos deficientes nesses dois elementos. Eles são particularmente úteis quando baixos níveis de cloreto são desejados, como é frequentemente o caso para culturas como tabaco, batata, pêssego, algumas leguminosas e grama. É adequado para aplicação direta, mistura em massa e inclusão em suspensões.
Sulfato de potássio
O sulfato de potássio é o principal fertilizante de potássio contendo S. É um material que contém 42% a 44% de K (50 a 53% de K2O) e 17% de S. É produzido por diferentes processos, dependendo da matéria-prima original. A maior parte do K2SO4 é recuperada diretamente de sais de potássio ou salmouras. Cerca de 25% da capacidade mundial de K2SO4 é baseada na reação entre cloreto de potássio e H2SO4. Embora o K2SO4 possa ser caro em alguns mercados, comparado ao KCl, ele continua sendo um fertilizante especializado amplamente utilizado para culturas comerciais valiosas, como batatas e tabaco, que são sensíveis ao cloreto. Ele também tem a vantagem de fornecer S.
Sulfato de magnésio
Sulfato de magnésio contendo 13% S e 9,8% Mg tem uso limitado como fonte de Mg em fertilizantes líquidos claros e pulverizações foliares. Quantidades significativas de S também serão fornecidas quando ele for usado para fornecer Mg.
Sulfatos de Micronutrientes
Sais de sulfato de micronutrientes também são transportadores incidentais de S. Por exemplo, no grupo que consiste em Cu, Fe, Mn e Zn, a concentração de S varia entre 13% e 21%.
Gesso
Gesso (CaSO4.2H2O) é um mineral natural encontrado principalmente no estado do Rajastão. Gesso de grau agrícola contém 13% S, na forma de sulfato disponível para plantas. É particularmente preferido para o cultivo de amendoim, onde seu Ca também é útil durante a formação de vagens.
Usos do sulfato
Os sulfatos são comumente disponíveis na natureza e também facilmente sintetizados na indústria. Portanto, esse composto químico tem aplicações em uma variedade muito ampla. Algumas delas são:
O sulfato de magnésio é útil em banhos terapêuticos.
Minerais de sulfato são úteis na preparação de sais metálicos.
Além disso, o sulfato de cobre é um dos algicidas mais comuns e básicos.
Eles são úteis na preparação de detergentes, emulsificantes e agentes espumantes.
Gesso é um tipo natural de sulfato de cálcio hidratado que usamos na fabricação de emplastros.
Elas são úteis no processo de construção.
Uma propriedade química única do sulfato é que ele pode facilmente se ligar a metais. Para expandi-lo ainda mais, os átomos de oxigênio no íon sulfato agem como ligantes (braços) e têm uma tendência a atrair o metal para formar uma ponte ou conexão. Essa conexão de um composto químico se ligando ao metal é chamada de quelato.
O íon sulfato atua como um ligante, conectando-se por dois oxigênios ou um único oxigênio como uma ponte. No entanto, o sulfato tem muitos elétrons e pode usar qualquer par de elétrons para se conectar a um metal.
Por exemplo, vamos pegar um metal neutro PtSO4, em que o íon sulfato atua como um ligante bidentado. As ligações metal-oxigênio consistem em um caráter covalente particular em complexos de sulfato.
O íon sulfato é uma base conjugada do íon bissulfato, HSO-4 (sulfato de hidrogênio) e uma base conjugada de ácido sulfúrico, H2SO4. Por outro lado, ésteres orgânicos de sulfato, como dimetil sulfato, vêm sob ésteres de ácido sulfúrico e compostos covalentes.
Geralmente, há dois métodos para preparar sulfatos.
Oxidação de sulfitos e sulfetos metálicos. No entanto, a formação de sulfato como estado final de oxidação pode ser determinada por reações consecutivas, que são criticamente dependentes de outros fatores, como o catalisador, etc.
Tratando hidróxido de metal, óxido de metal e metal puro com ácido sulfúrico. Alguns exemplos incluem,
Ba(ClO3)2 + H2SO4 → 2 HClO3 + BaSO4
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
(OH)2 + H2SO4 → CuSO4 + 2 H2O
Uma coisa a ter em mente durante a preparação do sulfato é que o ácido sulfúrico deve ser desprotonado duas vezes. Se isso ocorrer apenas uma vez, então um íon de sulfato de hidrogênio é feito.
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