СУЛЬФАТ НАТРИЯ (NA2SO4): СОСТАВ, СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ, ПОЛУЧЕНИЕ - ХИМИЯ - 2026

Сульфат натрия представляет собой неорганическую соль , имеющая в химической формуле Na ₂ SO ₄ . Он состоит из белого твердого вещества, представленного в трех формах: безводный, гептагидрат (почти не доступен) и декагидрат (известный как соль Глаубера); последний - самая распространенная форма сульфата натрия.

Декагидрат сульфата натрия, Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O, был открыт в 1625 году Глобером в родниковой воде, который назвал его солью мирабилиса (чудодейственной солью) из-за ее лечебных свойств.

Стекло часов с пробой сульфата натрия. Источник: Walkerma через Википедию.

Сульфат натрия находит широкое применение в текстильной и бумажной промышленности, а также в производстве стекла. Его использование распространяется на тепловые приложения, которые включают подачу тепла окружающей среды и охлаждение ноутбуков.

Сульфат натрия - это соединение с низкой токсичностью, и его вредное действие в основном механическое и нехимическое. По кристаллографическим причинам эта соль, как и ее калиевый аналог K ₂ SO ₄ , имеет решетчатую и полиморфную структуру.

Структура

Безводная соль

Безводные ионы сульфата натрия. Источник: Клаудио Пистилли

Формула Na ₂ SO _{4 сразу} указывает на то, что ионы Na ⁺ и SO ₄ ^2- находятся в кристаллах соли в соотношении 1: 2; то есть на каждые два катиона Na ⁺ существует анион SO ₄ ^2-, взаимодействующий с ними посредством электростатического притяжения (верхнее изображение).

Конечно, это относится к безводному Na ₂ SO ₄ , в котором молекулы воды не координированы с натрием внутри кристаллов.

Сульфат натрия

Несмотря на то, что соль является на вид простой, ее описание структурно сложное. Na ₂ SO ₄ представляет собой полиморфизм, содержащий до пяти кристаллических фаз: I, II, III, IV и V, температуры перехода которых составляют 180, 200, 228, 235 и 883 ° C соответственно.

Хотя нет никаких ссылок, подтверждающих это, Na ₂ SO ₄ I должен иметь гексагональную кристаллическую структуру, более плотную по сравнению с орторомбическим Na ₂ SO ₄ III, в кристаллах которого Na ⁺ образует тетраэдры (NaO ₄ ) и координационные октаэдры (NaO ₆ ); то есть он может быть окружен четырьмя или шестью анионами SO ₄ ^2- .

Обезвоженная соль

Между тем моноклинная кристаллическая структура его важнейшего гидрата Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O проще. В нем практически молекулы воды взаимодействуют или координируются с Na ⁺ в октаэдрах Na (H ₂ O) ₆ ⁺ , при этом SO ₄ ^2- просто обеспечивает достаточную стабильность кристалла, чтобы он существовал в твердой фазе.

Однако его точка плавления (32,38ºC) намного ниже, чем у безводной соли (884ºC), показывает, как молекулы воды и их водородные связи ослабляют более сильные ионные взаимодействия в Na ₂ SO ₄ .

Свойства

имена

-Сульфат натрия (IUPAC)

-Глауберова соль (декагидрат)

-Чудесная соль (декагидрат)

-Динатрия сульфат.

Молярная масса

142,04 г / моль (безводный)

322,20 г / моль (декагидрат)

Внешность

Белое гигроскопичное кристаллическое твердое вещество

запах

Туалет

Вкус

Горький и соленый

плотность

2664 г / см ³ (безводный)

1464 г / см ³ (декагидрат)

Обратите внимание, как молекулы воды внутри кристаллов заставляют их расширяться и, следовательно, уменьшать их плотность.

Температура плавления

884 ºC (безводный)

32,38 ºC (декагидрат)

Точка кипения

1,429 ºC (безводный)

Растворимость воды

4,76 г / 100 мл (0 ºC)

13,9 г / 100 мл (20 ° C)

42,7 г / 100 мл (100 ° C)

Все значения растворимости соответствуют безводной соли, которая хорошо растворяется в воде при всех температурах.

Растворимость резко увеличивается между 0 ° C и 38,34 ° C, при этом в этом диапазоне температур растворимость увеличивается более чем в 10 раз. Однако начиная с 32,38 ° C растворимость не зависит от температуры.

Бывает, что при температуре 32,8 ºC декагидрат сульфата натрия растворяется в собственной кристаллической воде. Таким образом достигается равновесие между декагидратной солью, безводной солью и насыщенным раствором сульфата натрия.

Пока поддерживается трехфазный режим, температура остается постоянной, что позволяет калибровать температуру термометров.

С другой стороны, растворимость гептагидрированной соли:

19,5 г / 100 мл (0 ºC)

44,0 г / 100 мл (20 ° С)

Обратите внимание, что при 20 ° C гептагидратная соль в три раза более растворима, чем безводная.

Показатель преломления

1468 (безводный)

1,394 (декагидрат)

стабильность

Стабилен при соблюдении рекомендуемых условий хранения. Несовместим с сильными кислотами и основаниями, алюминием и магнием.

Разложение

При нагревании до разложения выделяет токсичный дым оксида серы и оксида натрия.

pH

5% водный раствор имеет pH 7.

Реактивность

Сульфат натрия диссоциирует в водном растворе на 2 Na ⁺ и SO ₄ ^2- , что позволяет иону сульфата объединяться с Ba ²⁺ с осаждением сульфата бария. Он практически помогает вытеснять ионы бария из проб воды.

Сульфат натрия превращается в сульфид натрия в результате реакции с углем при повышенных температурах:

Na ₂ SO ₄ + 2 C => Na ₂ S + 2 CO ₂

Соль Глаубера NaSO ₄ · 10H ₂ O реагирует с карбонатом калия с образованием карбоната натрия.

Приложения

Бумажная промышленность

Сульфат натрия используется при производстве бумажной массы. Он используется при производстве крафт-бумаги, которая не содержит лигнин или подвергается процессу отбеливания, что придает ей большую стойкость. Кроме того, его используют при изготовлении картона.

Моющие средства

Он используется в качестве наполнителя для синтетических бытовых моющих средств, добавляется к моющему средству для снижения поверхностного натяжения.

Очки

Он используется в производстве стекла для уменьшения или устранения мелких пузырьков воздуха в расплавленном стекле. Кроме того, он исключает образование шлака в процессе рафинирования стекломассы.

Текстильная промышленность

Сульфат натрия используется как протрава, так как он облегчает взаимодействие красителей с волокнами тканей. Декагидрат сульфата натрия используется в тесте на окрашивание.

Кроме того, сульфат натрия используется в качестве разбавителя красителя и вспомогательного агента для печати на красителях; такие как прямые красители, серные красители и другие вещества, способствующие окрашиванию хлопка. Он также используется в качестве замедлителя прямого окрашивания шелка.

Лекарство

Декагидрат сульфата натрия используется как слабительное, так как он плохо всасывается в кишечнике и поэтому остается в просвете кишечника, вызывая увеличение объема. Это стимулирует усиление перистальтических сокращений, которые вызывают изгнание кишечного содержимого.

Сульфат натрия - это противоядие от отравления солями бария и свинца. Соль Глобера эффективна для устранения некоторых чрезмерно проглатываемых лекарств; например, парацетамол (ацетоаминофен).

Кроме того, он используется для пополнения дефицита электролитов, присутствующих в изоосмотических растворах.

Осушитель

Сульфат натрия, являясь инертным реагентом, используется для удаления воды из растворов органических соединений.

Ингредиенты

Сульфат натрия используется в качестве сырья для производства многих веществ, в том числе сульфида натрия, карбоната натрия и сульфата аммония.

получение

Сульфат натрия получают добычей полезных ископаемых и химическими реакциями.

Горная добыча

Есть три руды или минерала, которые эксплуатируются с промышленным выходом: тенардит (Na ₂ SO ₄ ), мирабилит (Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O) и глаубарит (Na ₂ SO ₄ · CaSO ₄ ).

В Испании месторождения тенардита и мирабилита разрабатываются путем подземной разработки галерей и столбов. Между тем, глауберит добывается в открытом грунте с помощью больших плотов, устанавливаемых на месторождении полезных ископаемых.

Земля подготовлена ​​с помощью взрывных работ малой интенсивности для получения пористости, которая позволяет выщелачивать сульфат натрия. Фаза производства происходит при орошении глауберита пресной водой с помощью дождевальных установок, вымывание которого распространяется вниз.

Солевой раствор сульфата натрия собирают, оставляя остаток сульфата кальция в качестве наполнителя.

Химическое производство

Сульфат натрия получают при производстве соляной кислоты двумя способами: процессом Мангейма и процессом Хардгривса.

Мангеймский процесс

Его проводят в больших сталеплавильных печах и на стальной реакционной платформе длиной 6 м. Реакция происходит между хлоридом натрия и серной кислотой:

2 NaCl + H ₂ SO ₄ => 2 HCl + Na ₂ SO ₄

Процесс Hardgreaves

Он включает реакцию хлорида натрия, оксида серы, кислорода и воды:

4 NaCl + 2 SO ₂ + O ₂ + 2 H ₂ O => 4 HCl + Na ₂ SO ₄

другие

Сульфат натрия образуется в реакции нейтрализации гидроксида натрия и серной кислоты:

2 NaOH + H ₂ SO ₄ => Na ₂ SO ₄ + H ₂ O

Сульфат натрия является побочным продуктом производства множества соединений. Его извлекают из жидких отходов, сбрасываемых при производстве вискозы и целлофана. Также в производстве дихромата натрия, фенолов, борной кислоты и карбамата лития.

риски

Сульфат натрия считается соединением с низкой токсичностью. Однако это может причинить вред человеку, использующему его ненадлежащим образом.

Например, контакт может вызвать раздражение глаз, покраснение и боль. На коже у некоторых людей он может вызывать раздражение и аллергию. Его прием внутрь может вызвать раздражение пищеварительного тракта с тошнотой, рвотой и диареей. И, наконец, его вдыхание вызывает раздражение дыхательных путей.

Ссылки

1. Шивер и Аткинс. (2008). Неорганическая химия . (Четвертое издание). Мак Гроу Хилл.
2. Wikipedia. (2019). Сульфат натрия. Получено с: en.wikipedia.org
3. Национальный центр биотехнологической информации. (2019). Сульфат натрия. База данных PubChem. CID = 24436. Получено с: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. BN Mehrotra. (1978). Кристаллическая структура Na ₂ SO ₄ III. Получено с: rruff-2.geo.arizona.edu
5. Глауберит-тенардит (сульфат натрия). . Получено с: igme.es