NATRIUMSULFAT (NA2SO4): STRUKTUR, EGENSKABER, ANVENDELSER, OPNÅELSE - KEMI - 2025

Den natriumsulfat er et uorganisk salt med den kemiske formel Na ₂ SO ₄. Det består af et hvidt fast stof, der er til stede i tre former: vandfrit, heptahydratet (næppe tilgængeligt) og decahydrat (som er kendt som Glaubert's salt); sidstnævnte er den mest udbredte form af natriumsulfat.

Natriumsulfatdecahydrat, Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O, blev opdaget i 1625 af Glaubert i kildevand, der kaldte den mirabilis salt (mirakuløse salt) på grund af dets medicinske egenskaber.

Se glas med en prøve af natriumsulfat. Kilde: Walkerma via Wikipedia.

Natriumsulfat har adskillige anvendelser inden for tekstil- og papirindustrien såvel som i glasfremstilling. Dets anvendelser udvides til termiske applikationer, der inkluderer levering af omgivelsesvarme og afkøling af bærbare computere.

Natriumsulfat er en forbindelse med lav toksicitet, og dets skadelige virkninger er hovedsageligt mekaniske og ikke-kemiske. For krystallografiske grunde, dette salt, ligesom dets kalium modstykke, K ₂ SO ₄, har gitter og polymorfe strukturer.

Struktur

Vandfrit salt

Vandfri natriumsulfationer. Kilde: Claudio Pistilli

Formlen Na ₂ SO ₄ viser straks, at Na ⁺ og SO ₄ ^2- ioner er i en 1: 2-forhold i saltkrystallerne; for hver to Na ⁺ -kationer er der en anion SO ₄ ^{2-, der} interagerer med dem gennem elektrostatisk tiltrækning (øverste billede).

Naturligvis dette gælder for vandfrit Na ₂ SO ₄, uden vandmolekyler koordineret med natrium i krystallerne.

Natriumsulfat

På trods af at det er et tilsyneladende enkelt salt, er dets beskrivelse strukturelt kompleks. Na ₂ SO ₄ præsenterer polymorfisme, med op til fem krystallinske faser: I, II, III, IV og V, hvis overgang temperaturer er 180, 200, 228, 235 og 883 * C, hhv.

Selv om der ikke henvisninger certificere, Na ₂ SO ₄ Jeg må være en med en sekskantet krystalstruktur, tættere forhold til den orthorhombiske Na ₂ SO ₄ III, i hvis krystaller Na ⁺ former tetraeder (NaO ₄) og koordinering octaedre (NaO ₆); det vil sige, det kan være omgivet af fire eller seks SO ₄ ^2- anioner.

Dehydreret salt

I mellemtiden er den monokline krystallinske sammensætning af dens vigtigste hydrat, Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O, er enklere. I det, er det praktisk talt vandmolekylerne, interagerer eller koordinere med Na ⁺ i Na (H ₂ O) ₆ ⁺ oktaedre, med SO ₄ ^2- bare at give tilstrækkelig stabilitet til krystallen således at det findes i den faste fase.

Men dens smeltepunkt (32.38ºC) meget lavere end for de vandfri salt (884ºC) viser, hvordan vandmolekyler og deres hydrogenbindinger svække de stærkere ioniske interaktioner i Na ₂ SO ₄.

Ejendomme

navne

-Sodiumsulfat (IUPAC)

-Glaber's salt (decahydrat)

-Mirakuløst salt (decahydrat)

-Dinatriumsulfat.

Molar masse

142,04 g / mol (vandfri)

322,20 g / mol (decahydrat)

Fysisk fremtoning

Hvidt, hygroskopisk krystallinsk fast stof

Lugt

Toilet

Smag

Bitre og salte

Massefylde

2.664 g / cm ³ (vandfrit)

1.464 g / cm ³ (decahydrat)

Bemærk, hvordan vandmolekylerne inde i krystallerne får dem til at udvide sig og derfor reducere deres tæthed.

Smeltepunkt

884 ºC (vandfri)

32,38 ºC (dekahydrat)

Kogepunkt

1.429 ºC (vandfri)

Vandopløselighed

4,76 g / 100 ml (0 ºC)

13,9 g / 100 ml (20 ° C)

42,7 g / 100 ml (100 ° C)

Alle opløselighedsværdier svarer til det vandfri salt, der er ret opløseligt i vand ved alle temperaturer.

Opløseligheden øges pludseligt mellem 0 ° C og 38,34 ° C, idet man observerer, at opløseligheden i dette temperaturområde øges mere end 10 gange. Fra 32,38 ºC er opløseligheden imidlertid uafhængig af temperaturen.

Det sker, at ved en temperatur på 32,8 ºC opløses natriumsulfatdekahydratet i sit eget krystallinske vand. En ligevægt opnås således mellem decahydratsaltet, det vandfri salt og den mættede opløsning af natriumsulfat.

Så længe trefasetilstanden opretholdes, forbliver temperaturen konstant, hvilket gør det muligt at kalibrere termometrene.

På den anden side er opløselighederne for heptahydreret salt:

19,5 g / 100 ml (0 ºC)

44,0 g / 100 ml (20 ° C)

Bemærk, at ved 20 ° C er heptahydratsaltet tre gange mere opløseligt end det vandfri salt.

Brydningsindeks

1.468 (vandfri)

1,394 (decahydrat)

Stabilitet

Stabil under anbefalede opbevaringsbetingelser. Uforenelig med stærke syrer og baser, aluminium og magnesium.

nedbrydning

Når den opvarmes til nedbrydning, udsender den giftig røg af svovloxid og natriumoxid.

pH

En 5% vandig opløsning har en pH på 7.

Reaktivitet

Natriumsulfat dissocieres i vandig opløsning i 2 Na ⁺ og SO ₄ ^2-, hvilket tillader sulfation at kombinere med Ba2 ^{+ for} at udfælde bariumsulfat. Det hjælper praktisk taget med at fortrænge bariumioner fra vandprøver.

Natriumsulfat omdannes til natriumsulfid ved omsætning ved forhøjede temperaturer med kul:

Na ₂ SO ₄ + 2 C => Na ₂ S + 2CO ₂

Glaubert salt, naso ₄ · 10 ₂ O omsættes med kaliumcarbonat til frembringelse natriumcarbonat.

Applikationer

Papirindustri

Natriumsulfat anvendes til fremstilling af papirmasse. Det bruges til fremstilling af Kraftpapir, der ikke indeholder lignin og ikke udsættes for blegningsprocessen, hvilket giver det stor modstand. Derudover bruges det til fremstilling af pap.

Rengøringsmidler

Det bruges som fyldmateriale til syntetiske rengøringsmidler til husholdningen og tilsættes detergent for at reducere overfladespænding.

Briller

Det bruges i glasfremstilling til at reducere eller eliminere tilstedeværelsen af ​​små luftbobler i smeltet glas. Derudover eliminerer det dannelsen af ​​slagge under raffinering af det smeltede glas.

Tekstilindustri

Natriumsulfat bruges som en mordant, da det letter interaktionen af ​​farvestoffer med fibrene af stoffer. Natriumsulfatdekahydrat anvendes i farvestoftesten.

Derudover anvendes natriumsulfat som et farvestoffortyndingsmiddel og et farvestoftrykhjælpemiddel; såsom direkte farvestoffer, svovlfarvestoffer og andre midler, der fremmer bomuldsfarvning. Det bruges også som et hæmmende middel til direkte silkefarvestoffer.

Medicin

Natriumsulfatdekahydrat bruges som afføringsmiddel, da det absorberes dårligt i tarmen og derfor forbliver i tarmens lumen, hvilket medfører en stigning i volumen. Dette stimulerer stigningen i peristaltiske sammentrækninger, der inducerer udvisning af tarmindhold.

Natriumsulfat er en modgift til bekæmpelse af forgiftning af barium og bly. Glaubert's salt er effektivt til at fjerne visse overdreven indtagne medicin; for eksempel paracetamol (acetoaminophen).

Derudover bruges det til at levere mangelfulde elektrolytter, der er til stede i isoosmotiske opløsninger.

Tørringsmiddel

Natriumsulfat, der er et inert reagens, bruges til at eliminere vand fra opløsninger af organiske forbindelser.

Råmateriale

Natriumsulfat bruges som råmateriale til fremstilling af adskillige stoffer, herunder: natriumsulfid, natriumcarbonat og ammoniumsulfat.

Indhentning

Natriumsulfat opnås ved udvinding af miner og ved kemiske reaktioner.

Minedrift ekstraktion

Der er tre malm eller mineraler, der udnyttes med kommerciel udbytte: thenardite (Na ₂ SO ₄), mirabilit (Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O) og glaubarite (Na ₂ SO ₄ · CaSO ₄).

I Spanien udnyttes danardit- og mirabilitaflejringer ved underjordisk udvinding af gallerier og søjler. I mellemtiden opnås glauberitten i det fri ved hjælp af store flåder, der er anbragt på mineralaflejringen.

Jorden er forberedt med sprængning med lav intensitet for at frembringe en porøsitet, der tillader udvaskning af natriumsulfat. Produktionsfasen sker med ferskvandssprinklervanding af glauberit, hvis udvaskning spreder sig nedad.

Natriumsulfat saltvand opsamles, hvorved calciumsulfatresten efterlades som fyldning.

Kemisk produktion

Natriumsulfat opnås under produktionen af ​​saltsyre ved to processer: Mannheim-processen og Hardgreaves-processen.

Mannheim Process

Det udføres i store stålovne og med en 6 m stålreaktionsplatform. Reaktionen finder sted mellem natriumchlorid og svovlsyre:

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

Hardgreaves-proces

Det involverer reaktion af natriumchlorid, svovloxid, ilt og vand:

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

Andre

Natriumsulfat produceres i neutraliseringsreaktionen mellem natriumhydroxid og svovlsyre:

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

Natriumsulfat er et biprodukt ved produktionen af ​​adskillige forbindelser. Det ekstraheres fra det flydende affald, der udledes under produktionen af ​​viskose og cellofan. Også i produktionen af ​​natriumdichromat, phenoler, borsyre og lithiumcarbamat.

Risici

Natriumsulfat betragtes som en forbindelse med lav toksicitet. Det kan dog forårsage en vis skade på den person, der bruger det forkert.

For eksempel kan kontakt forårsage øjenirritation, rødme og smerter. På huden kan det forårsage irritation og allergi hos nogle mennesker. Dens indtagelse kan forårsage irritation i fordøjelseskanalen med kvalme, opkast og diarré. Og til sidst frembringer det indånding irritation i luftvejene.

Referencer

1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kemi. (Fjerde udgave). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Natriumsulfat. Gendannet fra: en.wikipedia.org
3. National Center for Biotechnology Information. (2019). Natriumsulfat. PubChem-database. CID = 24436. Gendannes fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. BN Mehrotra. (1978). Krystalstrukturen af Na ₂ SO ₄ III. Gendannes fra: rruff-2.geo.arizona.edu
5. Glauberit-Thenardit (natriumsulfat).. Gendannes fra: igme.es