Structura sulfatului de sodiu (Na2SO4), proprietăți, utilizări, producție

1996
David Holt
Structura sulfatului de sodiu (Na2SO4), proprietăți, utilizări, producție

sulfat de sodiu este o sare anorganică a cărei formulă chimică este NaDouăSW4. Se compune dintr-un solid alb, prezent în trei forme: anhidru, heptahidratul (greu disponibil) și decahidratul (cunoscut sub numele de sarea Glaubert); aceasta din urmă este cea mai abundentă formă de sulfat de sodiu.

Sulfat de sodiu decahidrat, NaDouăSW410HDouăSau, a fost descoperit în 1625 de Glaubert în apa unui izvor, care a numit-o sal mirabilis (sare miraculoasă) datorită proprietăților sale medicinale.

Urmăriți sticla cu o probă de sulfat de sodiu. Sursa: Walkerma prin Wikipedia.

Sulfatul de sodiu are numeroase aplicații în industria textilă și a hârtiei, precum și în fabricarea sticlei. Utilizările sale sunt extinse la aplicații termice, care includ furnizarea de căldură ambientală și răcirea laptopului..

Sulfatul de sodiu este un compus cu toxicitate scăzută și acțiunile sale nocive sunt în principal mecanice și non-chimice. Din motive cristalografice, această sare, ca și omologul său de potasiu, KDouăSW4, prezintă rețele și structuri polimorfe.

Indice articol

  • 1 Structură
    • 1.1 Sare anhidră
    • 1.2 Sare decahidratată
  • 2 Proprietăți
    • 2.1 Denumiri
    • 2.2 Masa molară
    • 2.3 Aspect fizic
    • 2.4 Miros
    • 2.5 Aromă
    • 2.6 Densitate
    • 2.7 Punctul de topire
    • 2.8 Punctul de fierbere
    • 2.9 Solubilitate în apă
    • 2.10 Indicele de refracție
    • 2.11 Stabilitate
    • 2.12 Descompunerea
    • 2,13 pH
    • 2.14 Reactivitate
  • 3 utilizări
    • 3.1 Industria hârtiei
    • 3.2 Detergenți
    • 3.3 Ochelari
    • 3.4 Industria textilă 
    • 3.5 Medicină
    • 3.6 Agent de uscare
    • 3.7 Materie primă
  • 4 Obținerea
    • 4.1 Extracția minieră
    • 4.2 Producția chimică
  • 5 Riscuri
  • 6 Referințe

Structura

Sare anhidră

Ioni sulfat de sodiu anhidru. Sursa: Claudio Pistilli [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

Formula NaDouăSW4 indică imediat că ionii de Na din cristalele de sare+ Așadar4Două- sunt într-un raport 1: 2; adică pentru fiecare doi cationi Na+ există un anion SO4Două- interacțiunea cu ei prin atracție electrostatică (imaginea de sus).

Desigur, acest lucru se aplică NaDouăSW4 anhidru, fără molecule de apă coordonate cu sodiu în cristale.

Sulfat de sodiu

Deși este o sare aparent simplă, descrierea sa este complexă din punct de vedere structural. Apoi oDouăSW4 prezintă polimorfism, având până la cinci faze cristaline: I, II, III, IV și V, ale căror temperaturi de tranziție sunt 180, 200, 228, 235 și respectiv 883 ºC.

Deși nu există referințe care să o certifice, NaDouăSW4Trebuie să fiu cel cu o structură cristalină hexagonală, mai densă comparativ cu Na ortorombicăDouăSW4III, în ale cărui cristale Na+ formează tetraedre (NaO4) și octaedre (NaO6) coordonare; adică poate fi înconjurat de patru sau șase anioni SO4Două-.

Sare decahidratată

Între timp, structura cristalină monoclinică a celui mai important hidrat al său, NaDouăSW410HDouăSau, este mai simplu. În ea, practic moleculele de apă interacționează sau se coordonează cu Na+ în octaedrele Na (HDouăSAU)6+, cu SO4Două- oferind doar suficientă stabilitate cristalului astfel încât să existe în faza solidă.

Cu toate acestea, punctul său de topire (32,38 ° C) mult mai mic decât cel al sării anhidre (884 ° C) arată cum moleculele de apă și legăturile lor de hidrogen slăbesc interacțiunile ionice mai puternice din NaDouăSW4.

Proprietăți

Numele

-Sulfat de sodiu (IUPAC)

-Sarea Glauber (decahidrat)

-Sare miraculoasă (Decahidrat)

-Sulfat disodic.

Masă molară

142,04 g / mol (anhidru)

322,20 g / mol (decahidrat)

Aspectul fizic

Solid cristalin higroscopic alb

Miros

Toaletă

Gust

Amar și sărat

Densitate

2.664 g / cm3 (anhidru)

1.464 g / cm3 (decahidrat)

Rețineți cum moleculele de apă din interiorul cristalelor le determină să se extindă și, prin urmare, să le scadă densitatea..

Punct de topire

884 ºC (anhidru)

32,38 ºC (decahidrat)

Punct de fierbere

1.429 ºC (anhidru)

Solubilitatea apei

4,76 g / 100 ml (0 ºC)

13,9 g / 100 ml (20 ° C)

42,7 g / 100 ml (100 ° C)

Toate valorile de solubilitate corespund sării anhidre, care este destul de solubilă în apă la toate temperaturile..

Solubilitatea crește brusc între 0 ° C și 38,34 ° C, observând că în acest interval de temperatură solubilitatea crește de peste 10 ori. Cu toate acestea, de la 32,38 ºC, solubilitatea este independentă de temperatură..

Se întâmplă ca la o temperatură de 32,8 ºC, sulfatul de sodiu decahidrat să se dizolve în propria sa apă cristalină. Se ajunge astfel la un echilibru între sarea decahidrat, sarea anhidră și soluția saturată de sulfat de sodiu..

Atâta timp cât se menține starea trifazată, temperatura va rămâne constantă, ceea ce permite calibrarea temperaturii termometrelor.

Pe de altă parte, solubilitățile pentru sarea heptahidratată sunt:

19,5 g / 100 ml (0 ºC)

44,0 g / 100 ml (20 ° C)

Rețineți că la 20 ° C sarea heptahidratată este de trei ori mai solubilă decât cea anhidră..

Indicele de refracție

1.468 (anhidru)

1,394 (decahidrat)

Stabilitate

Stabil în condițiile de depozitare recomandate. Incompatibil cu acizi și baze puternice, aluminiu și magneziu.

Descompunere

Când este încălzit până la descompunere, emite un fum toxic de oxid de sulf și oxid de sodiu..

pH

O soluție apoasă de 5% are un pH de 7.

Reactivitate

Sulfatul de sodiu se disociază în soluție apoasă în 2 Na+ Așadar4Două-, ceea ce permite ionului sulfat să se combine cu BaDouă+ pentru a precipita sulfatul de bariu. Practic ajută la deplasarea ionilor de bariu din probele de apă.

Sulfatul de sodiu este transformat în sulfură de sodiu prin reacția la temperaturi ridicate cu cărbune:

N / ADouăSW4   +   2 C => NaDouăS + 2 CODouă

Sarea lui Glaubert, NaSO4.10HDouăSau reacționează cu carbonat de potasiu pentru a produce carbonat de sodiu.

Aplicații

Industria hârtiei

Sulfatul de sodiu este utilizat la fabricarea pastei de hârtie. Se folosește la producerea hârtiei Kraft, care nu conține lignină sau este supusă procesului de albire, ceea ce îi conferă o rezistență mare. În plus, este utilizat la fabricarea cartonului.

Detergenți

Folosit ca material de umplutură pentru detergenții sintetici de uz casnic, fiind adăugat la detergent pentru a reduce tensiunea superficială.

Ochelari

Este utilizat la fabricarea sticlei pentru a reduce sau elimina prezența bulelor mici de aer în sticla topită. În plus, elimină formarea de zgură în timpul procesului de rafinare a sticlei topite.

Industria textila

Sulfatul de sodiu este utilizat ca mordant, deoarece facilitează interacțiunea coloranților cu fibrele țesăturilor. Sulfatul de sodiu decahidrat este utilizat în testul colorantului.

În plus, sulfatul de sodiu este utilizat ca diluant de colorant și agent auxiliar de imprimare a coloranților; cum ar fi coloranții direcți, coloranții cu sulf și alți agenți care promovează colorarea bumbacului. Este, de asemenea, utilizat ca agent de întârziere pentru vopselele de mătase directe.

Medicament

Sulfatul de sodiu decahidrat este utilizat ca laxativ, deoarece este slab absorbit în intestin și, prin urmare, rămâne în lumenul intestinului provocând o creștere a volumului. Acest lucru stimulează creșterea contracțiilor peristaltice care induc expulzarea conținutului intestinal..

Sulfatul de sodiu este un antidot pentru combaterea otrăvirii cu sare și plumb. Sarea Glaubert este eficientă pentru eliminarea anumitor medicamente ingerate excesiv; de exemplu, paracetamol (acetoaminofen).

În plus, este utilizat pentru a furniza electroliți deficienți prezenți în soluțiile izoosmotice..

Agent de uscare

Sulfatul de sodiu, fiind un reactiv inert, este utilizat pentru a elimina apa din soluțiile de compuși organici..

Materii prime

Sulfatul de sodiu este utilizat ca materie primă pentru producerea de numeroase substanțe, inclusiv: sulfură de sodiu, carbonat de sodiu și sulfat de amoniu.

Obținerea

Sulfatul de sodiu se obține prin extracția minieră și prin reacții chimice.

Extracția minieră

Există trei minereuri sau minerale care sunt exploatate cu randament comercial: thenardita (NaDouăSW4), mirabilitul (NaDouăSW410HDouăO) și glaubarit (NaDouăSW4·Caz4).

În Spania, zăcămintele de tiamardit și mirabilit sunt exploatate prin exploatarea subterană a galeriilor și a stâlpilor. Între timp, glauberitul se obține în aer liber, prin intermediul unor plute mari care sunt plasate pe zăcământul mineral.

Terenul este pregătit cu sablare de intensitate redusă pentru a produce o porozitate care permite levigarea sulfatului de sodiu. Faza de producție are loc odată cu irigarea prin aspersiune cu apă proaspătă a glauberitei, a cărei levigare se răspândește în jos..

Soluția de sulfat de sodiu este colectată, lăsând reziduul de sulfat de calciu ca umplutură..

Producția chimică

Sulfatul de sodiu este obținut în timpul producției de acid clorhidric prin două procese: procesul Mannheim și procesul Hardgreaves.

Procesul Mannheim

Se realizează în cuptoare mari de oțel și cu o platformă de reacție din oțel de 6 m. Reacția are loc între clorura de sodiu și acidul sulfuric:

2 NaCI + HDouăSW4 => 2 HCI + NaDouăSW4

Procesul hardgreaves

Implică reacția clorurii de sodiu, a oxidului de sulf, a oxigenului și a apei:

4 NaCI + 2 SODouă  +  SAUDouă  + 2 oreDouăO => 4 HCI + NaDouăSW4

Alții

Sulfatul de sodiu este produs în reacția de neutralizare dintre hidroxidul de sodiu și acidul sulfuric:

2 NaOH + HDouăSW4 => NaDouăSW4  +  HDouăSAU

Sulfatul de sodiu este un produs secundar al producției de numeroși compuși. Este extras din deșeurile lichide evacuate în timpul producției de viscoză și celofan. De asemenea, în producția de dicromat de sodiu, fenoli, acid boric și carbamat de litiu.

Riscuri

Sulfatul de sodiu este considerat un compus cu toxicitate scăzută. Cu toate acestea, poate provoca anumite daune persoanei care îl folosește necorespunzător..

De exemplu, poate provoca iritarea ochilor, roșeață și durere la contact. Pe piele poate provoca iritații și alergie la unele persoane. Ingerarea acestuia poate provoca iritarea tractului digestiv cu greață, vărsături și diaree. Și, în cele din urmă, inhalarea acestuia produce iritații în tractul respirator.

Referințe

  1. Shiver & Atkins. (2008). Chimie anorganică. (A patra editie). Mc Graw Hill.
  2. Wikipedia. (2019). Sulfat de sodiu. Recuperat de pe: en.wikipedia.org
  3. Centrul Național pentru Informații despre Biotehnologie. (2019). Sulfat de sodiu. Baza de date PubChem. CID = 24436. Recuperat de la: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. B. N. Mehrotra. (1978). Structura cristalină a NaDouăSW4III. Recuperat de la: rruff-2.geo.arizona.edu
  5. Glauberit-Thenardit (sulfat de sodiu). [PDF]. Recuperat de pe: igme.es

Nimeni nu a comentat acest articol încă.