硫酸根（英文名：Sulfate），其化學式為SO42-，SO?2?離子中S原子采用sp3雜化，是一個硫原子和四個氧原子通過共價鍵連接形成的正四面體結構，硫原子位于正四面體的中心位置上，而四個氧原子則位于它的四個頂點。S－O鍵鍵長為149pm，有很大程度的雙鍵性質，4個氧原子與硫原子之間的鍵完全一樣，很容易與金屬離子或銨根結合，產生離子鍵而穩定下來。硫酸根存在于硫酸水溶液，可溶性硫酸鹽、硫酸氫鹽等的固體及水溶液中。
目前已知的硫酸鹽礦物種數有170余種，但其只占地殼總重量的0.1%。活潑金屬的硫酸鹽如硫酸鉀（K?SO4）、硫酸鈉（Na2SO4）、硫酸鋇[bèi]（BaSO4）等具有一定的熱穩定性，能進行多種化學反應。硫酸鹽能從多種礦物中被提取，并且其中部分礦物在有廣泛分布。
硫酸鹽對環境有一定危害，可腐蝕混凝土并參與形成酸雨。人體大量攝入硫酸鹽后出現的最主要生理反應是腹瀉、脫水和胃腸道紊亂。
硫酸根是無機化合物化工行業、工業廢水、礦井廢水、地表水以及飲用水中常見的陰離子。硫酸根存在于硫酸中，并且以硫酸鹽的形式存在于鹽潰土或石膏性土壤等礦物中。
化學結構
在硫酸根離子中，S以最高的價態S6+與四個O2-結合成SO42-，即硫酸鹽中的硫酸根是一個硫原子和四個氧原子通過共價鍵連接形成的正四面體結構，其中硫原子位于正四面體的中心位置上，而四個氧原子則位于它的四個頂點，一組氧—硫—氧鍵的鍵角為109°28'，而一組氧—硫—氧鍵的鍵長為149pm。由于硫酸根得到兩個電子才得以形成穩定的結構，因此硫酸根離子帶負電，且很容易與金屬離子或銨根結合，產生離子鍵而穩定下來。
理化性質
物理性質
硫酸鹽是由硫酸根離子與其他金屬離子組成的化合物，都是電解質，大多數溶于水。相應的硫酸鹽礦物是金屬元素陽離子或根離子和硫酸根離子相化合而成的鹽類。由于硫是一種變價元素，在自然界它可以呈不同的價態進而形成不同的礦物。在硫酸鹽礦物中，與硫酸根化合的金屬陽離子有二十余種，主要包括Ca2+、Al3+、Mg2+、K+、Na+、Fe3+、Ba2+、Si3+、Pb2+、Cu2+。
硫酸鹽中的硫酸鈣、硫酸鋇和硫酸銅都是較為常用的化學品。硫酸鈣（Calciumsulfate），別名硬石膏，白色單斜晶系結晶或結晶性粉末，無氣味，有吸濕性，128℃失去1分子結晶水，163℃全部失水，溶于酸、硫代硫酸鈉和銨鹽溶液，溶于400份水，在熱水中溶解較少，極慢溶于丙三醇，不溶于乙醇和多數有機溶劑，相對密度2.32，通常含有2個結晶水，自然界中以石膏礦形式存在。
化學性質
高溫分解反應（熱穩定性）
硫酸鹽的熱穩定性跟相應陽離子的電荷數、離子半徑以及最散逸層電子構型等有關?；顫娊饘俚?a href="/hebeideji/7285418674252552397.html">硫酸鹽如K?SO4、Na2SO4、BaSO4等較穩定，在1000攝氏度高溫時也不會分解。硫酸根遇高溫會分解為二氧化硫和氧。因此煤在燃燒前都要經過總硫含量測定，以減少有害氣體的排放。
活潑性稍差的硫酸鹽如硫酸銅、硫酸銀、硫酸鐵和硫酸鉛等在高溫下易分解，
化學吸附反應
使用氫氧化鋯作為離子交換體，從鹽水中連續有選擇地脫除硫酸根的方法。由于硫酸根對Zr(OH)3具有強烈的親和性，因此可用Zr(OH)3作吸附劑，選擇性地吸附水中的硫酸根。這是一種化學吸附，其吸附反應為：
鋇鹽沉淀反應
硫酸銀沉淀反應
硫酸鉛沉淀反應
由硝酸鉛與硫酸鈉溶液作用而制得硫酸鉛。
重金屬的硫酸鹽分解
檢測方法
國內外檢測硫酸根含量的方法很多，主要有重量法、滴定法、分光光度法、離子色譜法（IC法）、濁度計法、原子吸收法（AAS）、ICP-AES法等。其中，重量法、IC法、濁度計法是檢測油田水中硫酸根含量推薦的三種方法；滴定法、分光光度法在油田上的應用較為廣泛；光譜法是新型的檢測方法。鋇鹽沉淀法是實驗室中常用的硫酸根離子檢測方法，而國標的離子色譜法結果更為精確，需要的材料和儀器更復雜。
鋇鹽沉淀法
將樣品溶解后取溶液。經調節酸度，以氯化鋇反應，如有白色沉淀（硫酸鋇）生成則樣品中含硫酸根，經分離洗滌，灼燒稱重。必須先加入鹽酸，后加入氯化鋇，否則易受銀離子干擾，產生白色沉淀，影響檢驗。
離子色譜法（國標）
樣品中的待測陰離子隨淋洗液進入離子交換柱系統，隨淋洗液進入電導檢測器進行測定，以色譜峰的相對保留時間定性，以峰高或峰面積定量。
制備方法
實驗室制硫酸鹽
硫酸與金屬氧化物或氫氧化物反應
用硫酸與金屬氧化物或氫氧化物反應或把金屬溶在硫酸中來制取硫酸鹽。
結晶法
從水溶液中得到的硫酸鹽晶體，此法制得的硫酸鹽常含有結晶水，例如CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O、ZnSO4·7H2O等。
三氧化硫制無水硫酸鹽
無水硫酸鹽可由三氧化硫與相應的氧化物在非水介質(如液態二氧化硫或氧化亞硫)中相互反應而制得。
工業生產
制硫酸
工業上用云浮廣業硫鐵礦集團有限公司(主要成分FeS?)、空氣(氧氣)和水作為原料，使用沸騰爐、接觸室、吸收塔等設備，并使用氨水吸收尾氣中的SO2，防止污染空氣并充分利用原料，進行以下反應制備硫酸：
制硫酸鈣
氨法生產碳酸鈉的副產品氯化鈣加硫酸鈉制得，或將生產有機酸的中間體所得鈣鹽與硫酸作用制得。
分布范圍
多數硫酸鹽礦物形成于近地表風化作用，地表有氧濃度大和低溫等條件有利于硫酸鹽礦物的形成，此外少數礦物（如重晶石）形成與熱液作用。硬石膏主要有重晶石族、石膏族、硬石膏族、芒硝族、無水芒硝族、硫酸鋁鉀石一黃鉀鐵礬族、膽礬族、明礬族、七水硫酸鎂族、葉綠礬族等60余個礦物族。水盆地中的硫酸鹽礦物的產生比鈣鎂碳酸根晚，而比氧化物的產生早。
重晶石在世界范圍內分布較為廣泛。據美國地質調查局2021年礦物產品綜述數據顯示，目前已探明的重晶石礦物資源儲量約4億噸。伊朗重晶石總儲量達1億噸，占全球儲量的26%，位居世界第一，其余主要分布國家為哈薩克斯坦、印度、巴基斯坦、中國和土耳其，儲量分別為8500萬噸、5100萬噸、4000萬噸、3600萬噸和3500萬噸，這五國總儲量占全球儲量的63%，全球重晶石總儲量再次呈現增長趨勢。
硬石膏中，石膏主要由化學沉積作用形成，常形成巨大的礦層或透鏡體存在于石灰巖、砂巖、泥厭巖及黏土巖層之間，與硫酸鈣、石鹽等共生。在硫化礦床氧化帶中，也可生成石膏。世界上石膏資源豐富，分布廣泛，已有100多個國家和地區勘查探明了石膏儲量，根據美國地質勘探局統計，石膏資源儲量豐富的國家主要有：俄羅斯32億噸、伊朗24億噸、中國13億噸、巴西2.3億噸、美國7億噸、加拿大4.5億噸，其他石膏資源儲量較大的國家有墨西哥、西班牙、法國、泰國、澳大利亞、印度和英國等。
應用領域
農業
硫酸鉀K2SO4是化學中性、生理酸性肥料，廣泛應用于各類土壤和作物。硫酸鉀鉀可作為追肥、基肥、種肥和根外追肥使用。
一般不用于酸性土壤和水田，宜與含鈣豐富的肥料混合施用，因價格比較高應重點用在對氯敏感及喜硫喜鉀的經濟作物，如煙草、茶樹、葡萄、甘蔗、甜菜、西瓜和薯類等。
醫療
以硫酸亞鐵FeSO4 為代表的鐵補充劑是目前治療缺鐵性貧血（鐵 Deficiency Anemia，IDA）的主要方法，許多國家的藥品和食品添加劑相關法規允許硫酸亞鐵作為鐵補充劑。
然而，FeSO4治療IDA雖然有效，但經常在胃腸道中產生副作用，例如惡心、嘔吐、便秘和腹瀉等。
工業
硫酸在工業業生產中應用為多種化合物的前身，用于制硫酸鹽、各種揮發性酸，制化肥，金屬除銹，精煉石油，制炸藥、農藥、染料，作脫水劑和干燥劑等。
食品
硫酸鈣（硬石膏）在食品中應用為穩定劑和凝固劑、增稠劑、酸度調節劑、營養強化劑、食品工業用加工助劑?？捎糜?a href="/hebeideji/293216719315215958.html">豆類制品、面包、糕點、餅干、腌臘肉制品和肉臘腸類以及干酪及乳脂奶油的混合物的制作。
使用注意事項：本品對蛋白質凝固性緩和，所生產的豆腐質地細嫩，持水性好，有彈性。但因其難溶于水，易殘留澀味和雜質。
安全事宜
環境危害
侵蝕混凝土
硫酸鹽侵蝕是混凝土化學腐蝕的一種，由于海水中含有大量的可溶性硫酸鹽，水工結構物和靠近碼頭的建筑很容易受到硫酸鹽的腐蝕，從而導致混凝土開裂，鋼筋銹蝕，直至整個結構崩解。另外環境污染造成的酸雨也成為硫酸鹽的重要來源。
在青海湖地區周圍環境中的混凝土結構，由于硫酸鹽的侵蝕，基本上是“一年粉化，三年塌”。的天津市、河北省、山東省等省市，還有大片的鹽堿地。在這些地方的混凝土結構物，也由于硫酸鹽的侵蝕而產生“烘根”。廣大西部地區，由于硫酸鹽侵蝕和其他作用，埋在鹽漬土地帶的水泥電桿，一年后即發現縱向裂縫，兩年后即出現了縱筋和螺旋筋外露。這很早以來就引起了人們的重視，美國學者米勒從1923年開始在含硫酸鹽土壤中進行混凝土的腐蝕試驗。
形成酸雨
酸雨是濕性酸沉降，指大氣中的酸通過降水，如雨、霧、雪等遷移到地表。 一般的，當雨水的pH 值低于 5.6時就稱其為酸雨了。酸雨素有“空中死神”之稱，已成為當今世界上最嚴重的區域性環境問題之一。
直接引起酸雨的主要物質是人為和天然排放的硫氧化物 (SO? 和 SO?) 和氮氧化物(NO 和 NO?)。其中，全球范圍釋放到大氣中的硫氧化物大部分是人為排放的，在特定的高密度工業地區，人為排放的比例占據了硫排放的全部。化石燃料如煤、石油、天然氣中往往都含有大量硫元素，它們的燃燒是大氣中硫含量增高的主要原因， 它約占人為排放的85%,礦石冶煉和石油精煉分別約占 11%和4%。
健康危害
硫酸鎂MgSO?具有下瀉作用。
當水中硫酸鈣和硫酸鎂的質量濃度分別達到1000 mg/L和850 mg/L時，有一半的人認為水的味道令人討厭，不能接受。當飲用的水硫酸鹽含量超過1000～1200mg/L 時，會產生下瀉的作用，特別是嬰兒食用這種水調制的嬰兒食品后會腹瀉。飲用硫酸鹽含量水平較低的水，可能導致便秘。長期飲用硫酸鹽和鎂含量低的飲用水的人，當改喝硫酸鹽和鎂鹽濃度高的時，初期會產生顯著的腹瀉癥狀。數據顯示，在飲用水中硫酸鹽濃度低的城市(同 時，鈣、鎂、鈉、鉀和鋇等元素的濃度也很低)，因高血壓和動脈硬化引起的死亡率較高。
低風險的SO?濃度范圍為50～250mg/L。對于鎂加強水，暫定的建議上限值是Mg+SO? ≈400mg/L，最大的鎂濃度是150mg/L。包括鈣、硫酸鹽和其他離子在內，TDS不應該超過上限1g/L,建議<500mg/L。推薦的下限值是100mg/L。
參考資料 >
Sulfate.PubChem.2023-05-28
Sulfate.DRUGBANK.2023-03-14
Sulfuric Acid | H2SO4 - PubChem.PubChem.2023-03-20
Sulfate.BingDB.2023-03-14
硫酸根的測定（國標）在線預覽|GB/T 39305-2020.國家標準全文公開系統.2023-06-26