NATRIJEV SULFAT (NA2SO4): STRUKTURA, LASTNOSTI, UPORABE, PRIDOBIVANJE - KEMIJA - 2026

Natrijev sulfat je anorganska sol, ki ima v kemijsko formulo Na- ₂ SO ₄ . Sestavljen je iz bele trdne snovi, ki je prisotna v treh oblikah: brezvodni, heptahidrat (komaj na voljo) in dekahidrat (znan kot Glaubertova sol); slednja je najpogostejša oblika natrijevega sulfata.

Natrijev sulfat dekahidrat, Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O, je Glaubert v izvirski vodi leta 1625 odkril Glaubert, ki ga je zaradi svojih zdravilnih lastnosti poimenoval mirabilis sol.

Pazi na steklo z vzorcem natrijevega sulfata. Vir: Walkerma prek Wikipedije.

Natrijev sulfat ima številne namene v tekstilni in papirni industriji, pa tudi v proizvodnji stekla. Njegova uporaba je razširjena na toplotno uporabo, ki vključuje dobavo toplote v okolici in hlajenje prenosnikov.

Natrijev sulfat je spojina z nizko strupenostjo, njegova škodljiva učinkovanja pa so večinoma mehanska in nekemična. Zaradi kristalografskih razlogov ima ta sol, podobno kot kalijev kolega, K ₂ SO ₄ , rešetkaste in polimorfne strukture.

Struktura

Brezvodna sol

Brezvodni ioni natrijevega sulfata. Vir: Claudio Pistilli

Formula Na ₂ SO ₄ kaže naenkrat tem, da je Na ⁺ in SO ₄ ^2- ioni so v razmerju 1: 2 v kristalih soli ; to pomeni, da za vsaka dva Na ⁺ kationa obstaja anion SO ₄ ^{2-, ki} z njimi deluje prek elektrostatične privlačnosti (zgornja slika).

Seveda se to nanaša na suho natrija ₂ SO ₄ , brez vodne molekule usklajene z natrijem v kristalih.

Natrijev sulfat

Kljub navidezno preprosti soli je njen opis strukturno zapleten. Na ₂ SO ₄ predstavlja polimorfizem z do petimi kristalnimi fazami: I, II, III, IV in V, katerih prehodne temperature so 180, 200, 228, 235 in 883 ºC.

Čeprav ni sklicevanja njegovega potrjevanja, Na ₂ SO ₄ Moram biti tisti s heksagonalno kristalno strukturo, gostejša primerjavi ortorombični natrija ₂ SO ₄ III, v katerih kristali natrijeve ⁺ oblike tetraedrov (NaO ₄ ) koordinacijski oktaedri (NaO ₆ ); to pomeni, da ga lahko obkrožimo s štirimi ali šestimi anioni SO ₄ ^2- .

Dehidrirana sol

Medtem je monoklinična kristalna struktura njenega najpomembnejšega hidrata Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O enostavnejša. V njem je praktično vodne molekule, ki delujejo ali sodeluje z Na ⁺ v natrija (H ₂ O) ₆ ⁺ oktaedrov s SO ₄ ^2- le zagotavlja dovolj stabilnosti v kristalu, tako da obstaja v trdni fazi.

Vendar je njegova tališče (32,38 ° C), veliko nižje od temperature brezvodne soli (884 ° C), pokazalo, kako molekule vode in njihove vodikove vezi oslabijo močnejše ionske interakcije v Na ₂ SO ₄ .

Lastnosti

Imena

-Natrijev sulfat (IUPAC)

-Glauberjeva sol (dekahidrat)

-Mirakulozna sol (dekahidrat)

-Dizatrijev sulfat.

Molarna masa

142,04 g / mol (brezvodni)

322,20 g / mol (dekahidrat)

Fizični videz

Bela higroskopska kristalna trdna snov

Neprijeten vonj

WC

Okus

Grenko in slano

Gostota

2.664 g / cm ³ (brezvodno)

1.464 g / cm ³ (dekahidrat)

Upoštevajte, kako molekule vode znotraj kristalov povzročajo, da se razširijo in zato zmanjšajo njihovo gostoto.

Tališče

884 ° C (brezvodno)

32,38 ºC (dekahidrat)

Vrelišče

1.429 ºC (brezvodno)

Topnost v vodi

4,76 g / 100 ml (0 ° C)

13,9 g / 100 ml (20 ° C)

42,7 g / 100 ml (100 ° C)

Vse vrednosti topnosti ustrezajo brezvodni soli, ki je v vodi pri vseh temperaturah dokaj topna.

Topnost se naglo poveča med 0 ° C in 38,34 ° C, pri čemer upoštevamo, da se v tem temperaturnem območju topnost poveča za več kot 10-krat. Vendar je pri 32,38 ° C topnost neodvisna od temperature.

Zgodi se, da se pri temperaturi 32,8 ºC natrijev sulfat dekahidrat raztopi v lastni kristalni vodi. Tako se doseže ravnotežje med dekahidratno soljo, brezvodno soljo in nasičeno raztopino natrijevega sulfata.

Dokler se vzdržuje trifazno stanje, bo temperatura ostala konstantna, kar omogoča umerjanje temperature termometrov.

Po drugi strani so topnosti heptahidrirane soli naslednje:

19,5 g / 100 ml (0 ° C)

44,0 g / 100 ml (20 ° C)

Upoštevajte, da je heptahidratna sol pri 20 ° C trikrat bolj topna od brezvodne.

Lomni količnik

1.468 (brezvodno)

1.394 (dekahidrat)

Stabilnost

Obstojno v priporočenih pogojih skladiščenja. Nezdružljivo z močnimi kislinami in bazami, aluminijem in magnezijem.

Razgradnja

Ko se segreje do razgradnje, oddaja strupen dim žveplovega oksida in natrijevega oksida.

pH

5% vodna raztopina ima pH 7.

Reaktivnost

Natrijev sulfat disociira v vodni raztopini na 2 Na ⁺ in SO ₄ ^2- , kar omogoča, da se sulfatni ion kombinira z Ba ^2+, da se obori barijev sulfat. Praktično pomaga izpodrivati ​​barijeve ione iz vzorcev vode.

Natrijev sulfat se pretvori v natrijev sulfid z reakcijo pri povišani temperaturi s premogom:

Na ₂ SO ₄ + 2 C => Na ₂ S + 2 CO ₂

Glaubert sol, nazo ₄ .10H ₂ O reagira s kalijevim karbonatom za proizvodnjo natrijevega karbonata.

Prijave

Papirna industrija

Natrijev sulfat se uporablja pri izdelavi papirne kaše. Uporablja se pri proizvodnji Kraft papirja, ki ne vsebuje lignina in ni podvržen postopku beljenja, kar mu daje veliko odpornost. Poleg tega se uporablja pri izdelavi kartona.

Detergenti

Uporablja se kot polnilni material za sintetična čistila za gospodinjstvo, doda se detergentu za zmanjšanje površinske napetosti.

Očala

Uporablja se za izdelavo stekla, da zmanjša ali odpravi prisotnost majhnih zračnih mehurčkov v staljenem steklu. Poleg tega odpravlja nastanek žlindre med postopkom rafiniranja staljenega stekla.

Tekstilna industrija

Natrijev sulfat se uporablja kot mordant, saj olajša interakcijo barvil z vlakni tkanin. Natrijev sulfat dekahidrat se uporablja pri testu barvanja.

Natrijev sulfat se poleg tega uporablja kot barvilo za redčenje in pomožno sredstvo za tiskanje barvil; kot so neposredna barvila, žveplova barvila in druga sredstva, ki spodbujajo obarvanje bombaža. Uporablja se tudi kot zaviralno sredstvo za direktna svilena barvila.

Zdravilo

Natrijev sulfat dekahidrat se uporablja kot odvajalo, saj se slabo absorbira v črevesju, zato ostane v lumnu črevesa, kar povzroči povečanje volumna. To spodbuja povečanje peristaltičnih kontrakcij, ki povzročajo izgon črevesne vsebine.

Natrijev sulfat je protistrup za nadzor zastrupitve z barijevim in svinčevo soljo. Glaubertova sol je učinkovita pri odpravljanju nekaterih prekomerno zaužitih zdravil; na primer paracetamol (acetoaminofen).

Poleg tega se uporablja za oskrbo s pomanjkljivimi elektroliti v izoosmotskih raztopinah.

Sušilno sredstvo

Natrijev sulfat kot inertni reagent se uporablja za odstranjevanje vode iz raztopin organskih spojin.

Surovina

Natrijev sulfat se uporablja kot surovina za proizvodnjo številnih snovi, vključno z: natrijevim sulfidom, natrijevim karbonatom in amonijevim sulfatom.

Pridobitev

Natrijev sulfat dobimo z rudarsko ekstrakcijo in kemičnimi reakcijami.

Pridobivanje rudnikov

Obstajajo tri rude ali minerali, ki jih izkoriščamo s komercialnim donosom: thenardit (Na ₂ SO ₄ ), mirabilit (Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O) in glaubarit (Na ₂ SO ₄ · CaSO ₄ ).

V Španiji nahajališča thenardita in mirabilita izkoriščajo s podzemnim kopanjem galerij in stebrov. Medtem se glauberite na prostem s pomočjo velikih splavov, ki so postavljeni na nahajališču mineralov.

Zemljišče je pripravljeno z peskanjem z majhno intenzivnostjo, da nastane poroznost, ki omogoča izpiranje natrijevega sulfata. Proizvodna faza poteka z namakanjem glauberite s sladkovodno brizgalno, katere izpiranje se širi navzdol.

Slanico natrijevega sulfata naberemo, pri čemer ostanek kalcijevega sulfata ostane napolnjen.

Kemična proizvodnja

Natrijev sulfat se med proizvodnjo klorovodikove kisline pridobi z dvema procesoma: procesom Mannheim in procesom Hardgreaves.

Mannheimski postopek

Izvaja se v velikih jeklenih pečeh in s 6 m jekleno reakcijsko ploščadjo. Pojavi se reakcija med natrijevim kloridom in žveplovo kislino:

2 NaCI + H ₂ SO ₄ => 2 HCI + Na ₂ SO ₄

Proces trdih rezb

Vključuje reakcijo natrijevega klorida, žveplovega oksida, kisika in vode:

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

Drugi

Natrijev sulfat nastane v reakciji nevtralizacije med natrijevim hidroksidom in žveplovo kislino:

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

Natrijev sulfat je stranski produkt proizvodnje številnih spojin. Pridobiva se iz tekočih odpadkov, ki se odvajajo med proizvodnjo viskoze in celofana. Tudi pri proizvodnji natrijevega dikromata, fenolov, borove kisline in litijevega karbamata.

Tveganja

Natrijev sulfat velja za spojino z nizko strupenostjo. Vendar pa lahko osebi, ki jo nepravilno uporablja, povzroči nekaj škode.

Na primer, lahko stik povzroči draženje oči, pordelost in bolečino. Na koži lahko pri nekaterih ljudeh povzroči draženje in alergijo. Njegovo zaužitje lahko povzroči draženje prebavnega trakta s slabostjo, bruhanjem in drisko. In končno, njegovo vdihavanje povzroči draženje v dihalih.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja). Mc Graw Hill.
2. Wikipedija. (2019). Natrijev sulfat. Pridobljeno: en.wikipedia.org
3. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. (2019). Natrijev sulfat. Baza podatkov PubChem. CID = 24436. Pridobljeno: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. BN Mehrotra. (1978). Kristalno strukturo Na ₂ SO ₄ III. Pridobljeno: rruff-2.geo.arizona.edu
5. Glauberite-Thenardite (natrijev sulfat). . Pridobljeno: igme.es