СУЛЬФАТ НАТРІЮ (NA2SO4): СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ, ВИКОРИСТАННЯ, ОДЕРЖАННЯ - ХІМІЯ - 2025

Сульфат натрію являє собою неорганічну сіль , що має в хімічній формулі Na ₂ SO ₄ . Він складається з білого твердого речовини, присутнього у трьох формах: безводний, гептагідрат (мало доступний) та декагідрат (відомий як сіль Глаберта); останній є найбільш поширеною формою сульфату натрію.

Декагідрат сульфату натрію, Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O, був відкритий у 1625 році Глабер у джерельній воді, який назвав його солею мірабіліс (чудодійною сіллю) завдяки своїм лікувальним властивостям.

Дивитися скло з зразком сульфату натрію. Джерело: Walkerma через Wikipedia.

Сульфат натрію має численні застосування в текстильній та паперовій промисловості, а також у виробництві скла. Його використання поширюється на теплові додатки, які включають подачу навколишнього тепла та охолодження ноутбуків.

Сульфат натрію - це сполука з низькою токсичністю, шкідливі дії якої переважно механічні та нехімічні. З кристалографічних причин ця сіль, як і її калійний аналог, K ₂ SO ₄ , має решітчасті та поліморфні структури.

Будова

Безводна сіль

Безводні іони сульфату натрію. Джерело: Клаудіо Пістіллі

Формула Na ₂ SO _{4 одразу} вказує, що іони Na ⁺ та SO ₄ ^2- у кристалах солі знаходяться у співвідношенні 1: 2; тобто на кожні два катіони Na ⁺ існує аніон SO ₄ ^{2-, що} взаємодіє з ними за допомогою електростатичного притягання (верхнє зображення).

Звичайно, це стосується безводного Na ₂ SO ₄ , без молекули води, узгодженої з натрієм у кристалах.

Сульфат натрію

Незважаючи на те, що вона, очевидно, проста сіль, її опис є структурно складним. Na ₂ SO ₄ представляє поліморфізм, що має до п'яти кристалічних фаз: I, II, III, IV і V, температури переходу яких становлять відповідно 180, 200, 228, 235 і 883 ° С.

Хоча немає посилань, які підтверджують це, Na ₂ SO ₄ I повинен бути таким, який має гексагональну кристалічну структуру, щільніше порівняно з орторомбічним Na ₂ SO ₄ III, кристали якого Na ⁺ утворюють тетраедри (NaO ₄ ) координаційні октаедри (NaO ₆ ); тобто він може бути оточений чотирма або шістьма аніонами SO ₄ ^2- .

Зневоднена сіль

Тим часом моноклінальна кристалічна структура його найважливішого гідрату Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O простіша. У ньому практично молекули води взаємодіють або координують з Na ⁺ в Na (H ₂ O) ₆ ⁺ октаедри , при цьому SO ₄ ^2- просто забезпечує достатню стабільність кристалу, щоб він існував у твердій фазі.

Однак його температура плавлення (32,38ºC) набагато нижча, ніж у безводної солі (884ºC), показує, як молекули води та їх водневі зв’язки послаблюють сильніші іонні взаємодії в Na ₂ SO ₄ .

Властивості

Імена

-Натрій сульфат (IUPAC)

-Глауберова сіль (декагідрат)

-Міракулосна сіль (декагідрат)

-Дитрий сульфат.

Молярна маса

142,04 г / моль (безводний)

322,20 г / моль (декагідрат)

Зовнішність

Біле гігроскопічне кристалічне тверде речовина

Запах

Туалет

Смак

Гірке і солоне

Щільність

2664 г / см ³ (безводний)

1,464 г / см ³ (декагідрат)

Зауважте, як молекули води всередині кристалів змушують їх розширюватися і, отже, зменшують їх щільність.

Точка плавлення

884 ºC (безводний)

32,38 ºC (декагідрат)

Точка кипіння

1,429 ºC (безводний)

Розчинність у воді

4,76 г / 100 мл (0 ºC)

13,9 г / 100 мл (20 ° С)

42,7 г / 100 мл (100 ° С)

Всі значення розчинності відповідають безводній солі, яка досить розчинна у воді при будь-яких температурах.

Розчинність різко зростає між 0ºC і 38,34ºC, спостерігаючи, що в цьому температурному діапазоні розчинність збільшується більш ніж у 10 разів. Однак від 32,38 ° C розчинність не залежить від температури.

Буває, що при температурі 32,8 ºC декагідрат натрію сульфату розчиняється у власній кристалічній воді. Таким чином, досягається рівновага між декагідратною сіллю, безводною сіллю і насиченим розчином сульфату натрію.

Поки трифазний стан підтримується, температура залишатиметься постійною, що дозволяє калібрувати температуру термометрів.

З іншого боку, розчинності для гептагідратованої солі:

19,5 г / 100 мл (0 ºC)

44,0 г / 100 мл (20 ° С)

Зверніть увагу, що при 20 ° С гептагідратна сіль в три рази більше розчинна, ніж безводна.

Показник заломлення

1468 (безводний)

1,339 (декагідрат)

Стабільність

Стабільний при рекомендованих умовах зберігання. Несумісний із сильними кислотами та основами, алюмінієм та магнієм.

Розкладання

При нагріванні до розкладання він виділяє токсичний дим оксиду сірки та оксиду натрію.

рН

5% водний розчин має рН 7.

Реактивність

Сульфат натрію дисоціює у водному розчині на 2 Na ⁺ та SO ₄ ^2- , що дозволяє іону сульфату поєднуватися з Ba ²⁺ для осадження сульфату барію. Це практично допомагає витіснити іони барію з проб води.

Сульфат натрію перетворюється на сульфід натрію шляхом взаємодії при підвищеній температурі з вугіллям:

Na ₂ SO ₄ + 2 C => Na ₂ S + 2 CO ₂

Сіль Глаубера, NaSO ₄ .10H ₂ O вступає в реакцію з карбонатом калію , отримуючи карбонат натрію.

Програми

Паперова промисловість

Сульфат натрію використовується у виробництві паперової маси. Він використовується при виробництві крафт-паперу, який не містить лігніну і не піддається процесу відбілювання, що надає йому велику стійкість. Крім того, його використовують при виготовленні картону.

Миючі засоби

Він використовується як матеріал наповнювача для синтетичних побутових миючих засобів, додається до миючого засобу для зменшення поверхневого натягу.

Окуляри

Застосовується для виготовлення скла, щоб зменшити або усунути наявність невеликих бульбашок повітря у розплавленому склі. Крім того, він виключає утворення шлаку в процесі очищення розплавленого скла.

Текстильна промисловість

Сульфат натрію використовується в якості бордюру, оскільки полегшує взаємодію барвників з волокнами тканин. Декагідрат натрію сульфату використовується в тесті на барвник.

Крім того, сульфат натрію використовується як розріджувач барвника та допоміжний засіб для друку барвника; наприклад прямі барвники, сірчані барвники та інші засоби, що сприяють фарбуванню бавовни. Він також використовується як затримуючий засіб для прямих шовкових барвників.

Ліки

Декагідрат натрію сульфату використовується як проносне, оскільки він погано всмоктується в кишечнику, а тому залишається в просвіті кишечника, викликаючи збільшення об’єму. Це стимулює збільшення перистальтичних скорочень, які індукують вигнання кишкового вмісту.

Сульфат натрію є протиотрутою для боротьби з отруєнням барієм та свинцевою сіллю. Сіль Глаберта ефективна для усунення деяких надмірно вживаних ліків; наприклад, парацетамол (ацетоамінофен).

Крім того, його використовують для подачі дефіцитних електролітів, присутніх в ізоосмотичних розчинах.

Сушильний засіб

Сульфат натрію, будучи інертним реагентом, використовується для виведення води з розчинів органічних сполук.

Сирий матеріал

Сульфат натрію використовується як сировина для отримання численних речовин, серед яких: сульфід натрію, карбонат натрію та сульфат амонію.

Отримання

Сульфат натрію отримують шляхом видобутку шахт та хімічних реакцій.

Видобуток видобутку

Існують три руди або корисні копалини, які експлуатуються з комерційним виходом: тенардіт (Na ₂ SO ₄ ), мірабіліт (Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O) і глаубарит (Na ₂ SO ₄ · CaSO ₄ ).

В Іспанії родовища канардитів і мірабілітів експлуатуються підземним видобутком галерей і стовпів. Тим часом глаубір отримують на відкритому повітрі за допомогою великих плотів, які розміщуються на родовищі корисних копалин.

Земля готується підриванням низької інтенсивності для отримання пористості, яка дозволяє вилуговувати сульфат натрію. Фаза виробництва відбувається при зрошенні прісноводним спринклером глаубіру, ​​вилуговування якого поширюється вниз.

Натрій сульфату натрію збирають, залишаючи залишок сульфату кальцію в якості заповнення.

Хімічне виробництво

Сульфат натрію одержують при виробництві соляної кислоти двома процесами: процес Мангейма та процес твердорослі.

Мангеймський процес

Він проводиться у великих сталевих печах та з 6-метровою сталевою реакційною платформою. Реакція відбувається між хлоридом натрію та сірчаною кислотою:

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

Процес жорстких рішень

Він включає реакцію хлориду натрію, оксиду сірки, кисню та води:

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

Інші

Сульфат натрію утворюється в реакції нейтралізації між гідроксидом натрію та сірчаною кислотою:

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

Сульфат натрію є побічним продуктом отримання численних сполук. Його витягують з рідких відходів, що скидаються під час виробництва віскози та целофану. Також у виробництві натрію дихромат, феноли, борну кислоту та карбамат літію.

Ризики

Сульфат натрію вважається сполукою з низькою токсичністю. Однак це може завдати певної шкоди людині, яка неправильно ним користується.

Наприклад, контакт може викликати роздратування очей, почервоніння і біль. На шкірі це може викликати роздратування і алергію у деяких людей. Його прийом всередину може викликати подразнення травного тракту нудотою, блювотою і діареєю. І нарешті, його вдихання викликає подразнення в дихальних шляхах.

Список літератури

1. Шивер і Аткінс. (2008). Неорганічна хімія. (Четверте видання). Mc Graw Hill.
2. Вікіпедія. (2019). Сульфат натрію. Відновлено з: en.wikipedia.org
3. Національний центр інформації про біотехнології. (2019). Сульфат натрію. PubChem База даних. CID = 24436. Відновлено з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Б.Н. Мехротра. (1978). Кристалічна структура Na ₂ SO ₄ III. Відновлено з: rruff-2.geo.arizona.edu
5. Glauberite-Thenardite (сульфат натрію). . Відновлено з: igme.es