НАТРИЕВ СУЛФАТ (NA2SO4): СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПРИЛОЖЕНИЯ, ПОЛУЧАВАНЕ - ХИМИЯ - 2026

На натриев сулфат е неорганична сол като на химична формула Na ₂ SO ₄. Състои се от бяло твърдо вещество, присъстващо в три форми: безводен, хептахидрат (трудно достъпно) и декахидрат (който е известен като Глаубертовата сол); последният е най-разпространената форма на натриев сулфат.

Натриев сулфат декахидрат, Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O, е открит през 1625 г. от Глаубер в изворна вода, който го нарече mirabilis сол (чудотворна сол) поради своите лечебни свойства.

Гледайте стъкло с проба натриев сулфат. Източник: Walkerma чрез Wikipedia.

Натриевият сулфат има много приложения в текстилната и хартиената промишленост, както и в производството на стъкло. Използването му е разширено до термични приложения, които включват подаване на околна топлина и охлаждане на лаптопи.

Натриевият сулфат е съединение с ниска токсичност и вредните му действия са главно механични и нехимични. Поради кристалографски причини тази сол, подобно на калиевия си колега, K ₂ SO ₄, има решетъчни и полиморфни структури.

структура

Безводна сол

Безводни йони на натриев сулфат. Източник: Клаудио Пистили

Формулата Na ₂ SO ₄ показва наведнъж, че Na ⁺ и SO ₄ ^2- йони са в съотношение 1: 2 в кристалите на солта; тоест, за всеки два Na ⁺ катиона има анион SO ₄ ^2-, взаимодействащ с тях чрез електростатично привличане (горно изображение).

Разбира се, това се отнася до безводен Na ₂ SO ₄, без водни молекули съгласувани с натрий в кристалите.

Натриев сулфат

Въпреки че е на пръв поглед проста сол, описанието й е структурно сложно. Na ₂ SO ₄ представя полиморфизъм, имащ до пет кристални фази: I, II, III, IV и V, чийто преход температури са 180, 200, 228, 235 и 883 ° С, съответно.

Въпреки че няма референции, че удостоверяват, Na ₂ SO ₄ трябва да бъде този, с хексагонална кристална структура, по-плътна в сравнение с орторомбична Na ₂ SO ₄ III, в чиито кристали Na ⁺ форми тетраедри (НР ₄) и координационни октаедри (NaO ₆); тоест може да бъде заобиколен от четири или шест SO ₄ ^2- аниона.

Дехидратирана сол

Междувременно, моноклинна кристалната структура на най-важната хидрат, Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O, е по-лесно. В него е практически водните молекули, които взаимодействат или координира с Na ⁺ в Na (H ₂ O) ₆ ⁺ октаедър, с SO ₄ ^2- само осигурява достатъчно стабилността на кристал, така че да съществува в твърдата фаза.

Въпреки това, неговата точка на топене (32.38ºC) много по-ниска от тази на показва безводен сол (884ºC) как водните молекули и техните водородни връзки отслабват силните йонни взаимодействия в Na ₂ SO ₄.

Имоти

Имена

-Натриев сулфат (IUPAC)

-Глауберова сол (декахидрат)

-Миракулозна сол (декахидрат)

-Динатриев сулфат.

Моларна маса

142,04 g / mol (безводен)

322.20 g / mol (декахидрат)

Външен вид

Бяло хигроскопично кристално вещество

миризма

Тоалетна

вкус

Горчив и солен

плътност

2,664 g / cm ³ (безводен)

1,464 g / cm ³ (декахидрат)

Обърнете внимание как молекулите на водата вътре в кристалите причиняват разширяването им и следователно намаляват плътността им.

Точка на топене

884 ºC (безводен)

32,38 ºC (декахидрат)

Точка на кипене

1,429 ºC (безводен)

Разтворимост във вода

4.76 g / 100 ml (0 ° C)

13,9 g / 100 ml (20 ° C)

42,7 g / 100 ml (100 ° C)

Всички стойности на разтворимост съответстват на безводната сол, която е доста разтворима във вода при всякакви температури.

Разтворимостта рязко се увеличава между 0ºC и 38,34ºC, като се наблюдава, че в този температурен диапазон разтворимостта се увеличава повече от 10 пъти. Обаче от 32.38 ° С разтворимостта не зависи от температурата.

Случва се, че при температура 32,8 ºC натриевият сулфат декахидрат се разтваря в собствената си кристална вода. По този начин се постига равновесие между декахидратната сол, безводната сол и наситения разтвор на натриев сулфат.

Докато се поддържа състоянието на трифазата, температурата ще остане постоянна, което позволява да се калибрира температурата на термометрите.

От друга страна, разтворимостта на хептахидратираната сол е:

19,5 g / 100 ml (0 ºC)

44,0 g / 100 ml (20 ° C)

Обърнете внимание, че при 20 ° C хептахидратната сол е три пъти по-разтворима от безводната.

Рефракционен индекс

1,468 (безводен)

1.394 (декахидрат)

стабилност

Стабилен при препоръчителни условия за съхранение. Несъвместим със силни киселини и основи, алуминий и магнезий.

разлагане

При нагряване до разлагане излъчва токсичен дим от серен оксид и натриев оксид.

рН

5% воден разтвор има рН 7.

реактивност

Натриевият сулфат се разделя във воден разтвор на 2 Na ⁺ и SO ₄ ^2-, което позволява сулфатният йон да се комбинира с Ba ²⁺ за утаяване на бариев сулфат. На практика помага за изместване на бариевите йони от проби от вода.

Натриевият сулфат се превръща в натриев сулфид чрез взаимодействие при повишени температури с въглища:

Na ₂ SO ₄ + 2 С => Na ₂ S + 2 CO ₂

Сол на Glaubert, НАСО ₄.10H ₂ О взаимодейства с калиев карбонат за получаване на натриев карбонат.

Приложения

Хартиена промишленост

Натриевият сулфат се използва при производството на хартиена каша. Използва се при производството на крафт хартия, която не съдържа лигнин и не е подложена на процеса на избелване, което му осигурява голяма устойчивост. В допълнение, той се използва при производството на картон.

Почистващи препарати

Използва се като пълнител за синтетични домакински почистващи препарати, като се добавя към почистващ препарат за намаляване на повърхностното напрежение.

очила

Използва се в производството на стъкло, за да намали или премахне наличието на малки въздушни мехурчета в разтопено стъкло. Освен това, той елиминира образуването на шлака по време на процеса на рафиниране на разтопеното стъкло.

Текстилна индустрия

Натриевият сулфат се използва като мочалка, тъй като улеснява взаимодействието на багрилата с влакната на тъканите. В теста за боядисване се използва натриев сулфат декахидрат.

В допълнение, натриевият сулфат се използва като разредител за багрила и спомагателно средство за печат на багрила; като директни багрила, серни багрила и други средства, които насърчават оцветяването на памук. Използва се и като забавящо средство за директни копринени оцветители.

Лекарство

Натриевият сулфат декахидрат се използва като слабително, тъй като той се абсорбира слабо в червата и следователно остава в лумена на червата, което води до увеличаване на обема. Това стимулира увеличаването на перисталтичните контракции, които индуцират изхвърляне на чревно съдържание.

Натриевият сулфат е антидот за контрол на отравяне с бариева и оловна сол. Солта на Глаубер е ефективна при елиминиране на някои прекомерно приети лекарства; например, парацетамол (ацетоаминофен).

В допълнение, той се използва за подаване на дефицитни електролити, присъстващи в изоосмотични разтвори.

Изсушаващо средство

Натриевият сулфат, като инертен реагент, се използва за елиминиране на водата от разтвори на органични съединения.

Суров материал

Натриевият сулфат се използва като суровина за производството на множество вещества, включително: натриев сулфид, натриев карбонат и амониев сулфат.

Получаване

Натриевият сулфат се получава чрез извличане на добива и чрез химични реакции.

Добив на добив

Има три руди или минерали, които се експлоатират с търговски добив: thenardite (Na ₂ SO ₄), mirabilite (Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O) и глаубарит (Na ₂ SO ₄ · CaSO ₄).

В Испания находищата на тенардит и мирабилит се експлоатират чрез подземен добив на галерии и стълбове. Междувременно глаубираното се получава на открито, с помощта на големи салове, които се поставят на находището на минерали.

Земята е подготвена с взривяване с ниска интензивност, за да се получи порьозност, която позволява излугването на натриев сулфат. Фазата на производство протича с напояване на сладководна вода с глаубир, чието излугване се разпространява надолу.

Натриевият сулфат саламура се събира, оставяйки остатъка от калциев сулфат като запълващ.

Химическо производство

Натриевият сулфат се получава по време на производството на солна киселина чрез два процеса: процес на Мангейм и процес на Hardgreaves.

Манхаймски процес

Извършва се в големи стоманени пещи и с 6 m стоманена реакционна платформа. Реакцията протича между натриев хлорид и сярна киселина:

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

Процес на твърди ресни

Тя включва реакцията на натриев хлорид, серен оксид, кислород и вода:

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

Други

Натриевият сулфат се получава при реакция на неутрализация между натриев хидроксид и сярна киселина:

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

Натриевият сулфат е страничен продукт от производството на множество съединения. Той се извлича от течните отпадъци, изхвърляни по време на производството на вискоза и целофан. Също така в производството на натриев дихромат, феноли, борна киселина и литиев карбамат.

Рискове

Натриевият сулфат се счита за съединение с ниска токсичност. Това обаче може да причини някаква вреда на човека, който го използва неправилно.

Например контактът може да причини дразнене на очите, зачервяване и болка. На кожата може да предизвика дразнене и алергия при някои хора. Поглъщането му може да предизвика дразнене на храносмилателния тракт с гадене, повръщане и диария. И накрая, вдишването му предизвиква дразнене в дихателните пътища.

Препратки

1. Шивър и Аткинс. (2008 г.). Неорганична химия. (Четвърто издание). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Натриев сулфат. Възстановено от: en.wikipedia.org
3. Национален център за информация за биотехнологиите. (2019). Натриев сулфат. PubChem база данни. CID = 24436. Възстановени от: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. BN Mehrotra. (1978). Кристалната структура на Na ₂ SO ₄ III. Възстановени от: rruff-2.geo.arizona.edu
5. Glauberite-Thenardite (натриев сулфат)., Възстановено от: igme.es