NATRIUMSULFAT (NA2SO4): STRUKTUR, EGENSKAPER, ANVÄNDNINGAR, ERHÅLLANDE - KEMI - 2026

Den natriumsulfat är ett oorganiskt salt som har den kemiska formeln Na ₂ SO ₄ . Det består av ett vitt fast ämne, som finns i tre former: vattenfritt, heptahydratet (knappt tillgängligt) och dekahydratet (som kallas Glauberts salt); den senare är den vanligaste formen av natriumsulfat.

Natriumsulfatdekahydrat, Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O, upptäcktes 1625 av Glaubert i källvatten, som kallade det mirabilis salt (mirakulöst salt) på grund av dess medicinska egenskaper.

Titta på glas med ett prov natriumsulfat. Källa: Walkerma via Wikipedia.

Natriumsulfat har många tillämpningar inom textil- och pappersindustrin, liksom inom glastillverkning. Dess användning utvidgas till termiska applikationer, som inkluderar tillförsel av omgivande värme och kylning av bärbara datorer.

Natriumsulfat är en förening med låg toxicitet och dess skadliga verkningar är huvudsakligen mekaniska och icke-kemiska. För kristallografiska skäl, detta salt, såsom dess kalium motsvarighet, K ₂ SO ₄ , har gitter och polymorfa strukturer.

Strukturera

Vattenfritt salt

Vattenfri natriumsulfatjon. Källa: Claudio Pistilli

Formeln Na ₂ SO ₄ indikerar på en gång att Na ⁺ och SO ₄ ^2- joner är i en 1: 2-förhållandet i saltkristallerna ; det vill säga för varje två Na ⁺ -kation finns det en anjon SO ₄ ^{2- som} interagerar med dem genom elektrostatisk attraktion (övre bild).

Naturligtvis gäller detta vattenfritt Na ₂ SO ₄ , med inga vattenmolekyler som samordnas med natrium inom kristallerna.

Natriumsulfat

Trots att det är ett till synes enkelt salt är beskrivningen strukturellt komplex. Na ₂ SO ₄ presents polymorfism, som har upp till fem kristallina faser: I, II, III, IV och V, vars övergång temperaturer är 180, 200, 228, 235 och 883 ° C, respektive.

Även om det inte finns några referenser att certifiera det, Na ₂ SO ₄ jag måste vara den med en hexagonal kristallstruktur, tätare jämfört med den ortorombiska Na ₂ SO ₄ III, i vars kristaller Na ⁺ former tetrae (NaO ₄ ) och koordination octahedra (NaO ₆ ); det vill säga den kan omges av fyra eller sex SO ₄ ^2- anjoner .

Torkat salt

Under tiden, den monoklina kristallina strukturen hos dess viktigaste hydrat, Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O, är enklare. I den, är det praktiskt taget de vattenmolekyler som interagerar eller samordna med Na ⁺ i Na (H ₂ O) ₆ ⁺ oktaedrar , med SO ₄ ^2- bara erbjuda tillräcklig stabilitet till kristallen, så att den finns i den fasta fasen.

Emellertid dess smältpunkt (32,38 ° C) mycket lägre än den för det vattenfria saltet (884 ° C) visar hur vattenmolekyler och deras vätebindningar försvagar de starkare joniska interaktioner i Na ₂ SO ₄ .

Egenskaper

namn

-Sodiumsulfat (IUPAC)

-Glauber's salt (dekahydrat)

-Mirakulöst salt (dekahydrat)

-Dinatriumsulfat.

Molmassa

142,04 g / mol (vattenfri)

322,20 g / mol (dekahydrat)

Fysiskt utseende

Vitt hygroskopiskt kristallint fast ämne

Odör

Toalett

Smak

Bitter och salt

Densitet

2664 g / cm ³ (vattenfritt)

1464 g / cm ³ (dekahydrat)

Lägg märke till hur vattenmolekylerna inuti kristallerna får dem att expandera och därför minska deras täthet.

Smältpunkt

884 ºC (vattenfri)

32,38 ºC (dekahydrat)

Kokpunkt

1 429 ºC (vattenfri)

Vattenlöslighet

4,76 g / 100 ml (0 ºC)

13,9 g / 100 ml (20 ° C)

42,7 g / 100 ml (100 ° C)

Alla löslighetsvärden motsvarar det vattenfria saltet, som är ganska lösligt i vatten vid alla temperaturer.

Lösligheten ökar plötsligt mellan 0 ° C och 38,34 ° C, iakttagande av att i detta temperaturområde ökar lösligheten mer än 10 gånger. Från 32,38 ° C är emellertid lösligheten oberoende av temperaturen.

Det händer att vid en temperatur på 32,8 ºC upplöses natriumsulfatdekahydratet i sitt eget kristallina vatten. En jämvikt uppnås således mellan dekahydratsaltet, det vattenfria saltet och den mättade lösningen av natriumsulfat.

Så länge trefasbetingelsen bibehålls kommer temperaturen att förbli konstant, vilket gör att temperaturen på termometrarna kan kalibreras.

Å andra sidan är lösligheterna för det heptahydratiserade saltet:

19,5 g / 100 ml (0 ºC)

44,0 g / 100 ml (20 ° C)

Observera att vid 20 ° C är heptahydratsaltet tre gånger mer lösligt än det vattenfria.

Brytningsindex

1,468 (vattenfri)

1,394 (dekahydrat)

Stabilitet

Stabil under rekommenderade lagringsförhållanden. Inkompatibel med starka syror och baser, aluminium och magnesium.

Sönderfall

Vid uppvärmning till sönderdelning avger den giftig rök av svaveloxid och natriumoxid.

pH

En 5% -ig vattenlösning har ett pH av 7.

Reaktivitet

Natriumsulfat dissocierar i vattenlösning till 2 Na ⁺ och SO ₄ ^2- , som tillåter sulfatjonen att kombinera med Ba ²⁺ till fällning bariumsulfat. Det hjälper praktiskt taget att förflytta bariumjoner från vattenprover.

Natriumsulfat omvandlas till natriumsulfid genom att reagera vid förhöjda temperaturer med kol:

Na ₂ SO ₄ + 2 C => Na ₂ S + 2 CO ₂

Glaubert Salt, Naso ₄ .10H ₂ O reagerar med kaliumkarbonat för att producera natriumkarbonat.

tillämpningar

Pappersindustri

Natriumsulfat används vid tillverkning av pappersmassa. Det används vid tillverkning av Kraftpapper, som inte innehåller lignin och inte utsätts för blekningsprocessen, vilket ger det stor motståndskraft. Dessutom används den för tillverkning av kartong.

tvättmedel

Det används som ett fyllnadsmaterial för syntetiska hushållsrengöringsmedel, tillsätts till tvättmedel för att minska ytspänningen.

Glasögon

Det används i glastillverkning för att minska eller eliminera närvaron av små luftbubblor i smält glas. Dessutom eliminerar det bildandet av slagg under raffineringsprocessen för det smälta glaset.

Textilindustri

Natriumsulfat används som en mordant, eftersom det underlättar samverkan mellan färgämnen och fibrerna av tyger. Natriumsulfatdekahydrat används i färgämnesprovet.

Dessutom används natriumsulfat som ett färgämnesutspädningsmedel och färgtryckande hjälpmedel; såsom direkta färgämnen, svavelfärgämnen och andra medel som främjar färgning av bomull. Det används också som ett retarderingsmedel för direkta silkefärger.

Medicin

Natriumsulfatdekahydrat används som laxermedel, eftersom det absorberas dåligt i tarmen och därför förblir i tarmens lumen och orsakar en volymökning. Detta stimulerar ökningen av peristaltiska sammandragningar som inducerar utvisning av tarminnehåll.

Natriumsulfat är en motgift för att kontrollera barium- och blysaltförgiftning. Glauberts salt är effektivt för att eliminera vissa överdrivet intagna mediciner; till exempel paracetamol (acetoaminophen).

Dessutom används den för att tillhandahålla bristfälliga elektrolyter närvarande i isoosmotiska lösningar.

Torkmedel

Natriumsulfat, som är ett inert reagens, används för att eliminera vatten från lösningar av organiska föreningar.

Råmaterial

Natriumsulfat används som råmaterial för framställning av många ämnen, inklusive: natriumsulfid, natriumkarbonat och ammoniumsulfat.

Erhållande

Natriumsulfat erhålls genom utvinning och genom kemiska reaktioner.

Gruvuttag

Det finns tre malmer eller mineraler som utnyttjas med kommersiella utbyte: thenardite (Na ₂ SO ₄ ), mirabilit (Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O) och glaubarite (Na ₂ SO ₄ · CaSO ₄ ).

I Spanien utnyttjas daardit- och mirabilitfyndigheter genom underjordisk gruvdrift av gallerier och pelare. Samtidigt erhålls glauberiten i det fria med hjälp av stora flottar som placeras på mineralavlagringen.

Marken förbereds med låg intensitet sprängning för att ge en porositet som möjliggör utlakning av natriumsulfat. Produktionsfasen sker med sötvattenssprinklerbevattning av glauberit, vars utlakning sprider sig nedåt.

Natriumsulfatlösningen uppsamlas, vilket lämnar kalciumsulfatresten som fyllning.

Kemisk produktion

Natriumsulfat erhålls under produktionen av saltsyra genom två processer: Mannheim-processen och Hardgreaves-processen.

Mannheim Process

Det utförs i stora stålugnar och med en 6 m stålreaktionsplattform. Reaktionen sker mellan natriumklorid och svavelsyra:

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

Hardgreaves-process

Det involverar reaktion av natriumklorid, svaveloxid, syre och vatten:

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

Övriga

Natriumsulfat produceras i neutraliseringsreaktionen mellan natriumhydroxid och svavelsyra:

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

Natriumsulfat är en biprodukt vid framställningen av många föreningar. Det extraheras från det flytande avfallet som släpps ut under produktionen av viskos och cellofan. Även vid produktionen av natriumdikromat, fenoler, borsyra och litiumkarbamat.

risker

Natriumsulfat anses vara en förening med låg toxicitet. Det kan emellertid orsaka viss skada för den person som använder det felaktigt.

Exempelvis kan kontakt orsaka ögonirritation, rodnad och smärta. På huden kan det orsaka irritation och allergi hos vissa människor. Förtäring kan orsaka irritation i matsmältningskanalen med illamående, kräkningar och diarré. Och till slut, dess inandning ger irritation i luftvägarna.

referenser

1. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi . (Fjärde upplagan). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Natriumsulfat. Återställd från: en.wikipedia.org
3. National Center for Biotechnology Information. (2019). Natriumsulfat. PubChem-databas. CID = 24436. Återställd från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. BN Mehrotra. (1978). Kristallstrukturen hos Na ₂ SO ₄ III. Återställd från: rruff-2.geo.arizona.edu
5. Glauberit-Thenardite (natriumsulfat). . Återställd från: igme.es