NATRIUMSULFAT (NA2SO4): STRUKTUR, EGENSKAPER, BRUK, OPPNÅELSE - KJEMI - 2026

Den natriumsulfat er et uorganisk salt som har den kjemiske formelen Na ₂ SO ₄ . Det består av et hvitt fast stoff, til stede i tre former: vannfritt, heptahydratet (knapt tilgjengelig) og dekahydratet (som er kjent som Glauberts salt); sistnevnte er den mest tallrike formen for natriumsulfat.

Natriumsulfat dekahydrat, Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O, ble oppdaget i 1625 av Glaubert i kildevann, som kalte det mirabilis salt (mirakuløst salt) på grunn av dets medisinske egenskaper.

Se glass med en prøve natriumsulfat. Kilde: Walkerma via Wikipedia.

Natriumsulfat har mange bruksområder i tekstil- og papirindustrien, samt i glassproduksjon. Bruksområdene utvides til termiske applikasjoner, som inkluderer tilførsel av omgivelsesvarme og kjøling av bærbare datamaskiner.

Natriumsulfat er en forbindelse med lav toksisitet, og dens skadelige virkninger er hovedsakelig mekaniske og ikke-kjemiske. Av krystallografiske årsaker har dette saltet, i likhet med dets kaliummotpart, K ₂ SO ₄ , gitter og polymorfe strukturer.

Struktur

Vannfri salt

Vannfri natriumsulfationer. Kilde: Claudio Pistilli

Formelen Na ₂ SO ₄ viser med en gang at den Na ⁺ og SO ₄ ^2- ioner er i et 1: 2-forhold i saltkrystallene ; det vil si at for hver to Na ⁺ -kation er det et anion SO ₄ ^{2- som} interagerer med dem gjennom elektrostatisk tiltrekning (øvre bilde).

Selvfølgelig gjelder dette vannfritt Na ₂ SO ₄ , uten noen vannmolekyler koordinert med natrium i krystallene.

Natriumsulfat

Til tross for at det er et tilsynelatende enkelt salt, er beskrivelsen strukturelt sammensatt. Na ₂ SO ₄ presenterer polymorfisme, med opp til fem krystallinske faser: I, II, III, IV og V, hvis overgangstemperaturer er 180, 200, 228, 235 og 883 ° C, respektivt.

Selv om det ikke er noen referanser som bekrefter det, må Na ₂ SO ₄ I være den med en heksagonal krystallstruktur, tettere sammenlignet med den ortorhombiske Na ₂ SO ₄ III, i hvis krystaller Na ⁺ danner tetrahedra (NaO ₄ ) og koordinasjonsokta (NaO ₆ ); det vil si at den kan være omgitt av fire eller seks SO ₄ ^2- anioner .

Dehydrert salt

I mellomtiden har monoklin krystallstruktur av dens viktigste hydrat, Na ₂ SO ₄ · 10 H ₂ O, er enklere. I det, er det praktisk talt vannmolekyler som interagerer eller koordinere med Na ⁺ i Na (H ₂ O) ₆ ⁺ oktaedre , med SO ₄ ^2- bare å gi tilstrekkelig stabilitet til krystallen, slik at det foreligger i den faste fase.

Imidlertid viser smeltepunktet (32,38 ºC) mye lavere enn det for det vannfrie saltet (884 ºC) hvordan vannmolekyler og deres hydrogenbindinger svekker de sterkere ioniske interaksjoner i Na ₂ SO ₄ .

Egenskaper

navnene

-Sodiumsulfat (IUPAC)

-Glaber's salt (dekahydrat)

-Mirakuløst salt (dekahydrat)

-Dinatriumsulfat.

Molmasse

142,04 g / mol (vannfri)

322,20 g / mol (dekahydrat)

Fysisk utseende

Hvitt, hygroskopisk krystallinsk fast stoff

lukt

Toalett

Smak

Bitter og salt

tetthet

2,664 g / cm ³ (vannfri)

1,464 g / cm ³ (dekahydrat)

Legg merke til hvordan vannmolekylene inne i krystallene får dem til å utvide seg og derfor redusere densiteten.

Smeltepunkt

884 ºC (vannfri)

32,38 ºC (dekahydrat)

Kokepunkt

1 429 ºC (vannfri)

Vannløselighet

4,76 g / 100 ml (0 ºC)

13,9 g / 100 ml (20 ° C)

42,7 g / 100 ml (100 ° C)

Alle løselighetsverdier tilsvarer det vannfrie saltet, som er ganske oppløselig i vann ved alle temperaturer.

Løseligheten øker brått mellom 0 ° C og 38,34 ºC, og observerer at i dette temperaturområdet øker løseligheten mer enn 10 ganger. Fra 32,38 ºC er løseligheten imidlertid uavhengig av temperaturen.

Det hender at ved en temperatur på 32,8 ºC løses natriumsulfat-dekahydratet opp i sitt eget krystallinske vann. En likevekt oppnås således mellom dekahydratsaltet, det vannfrie saltet og den mettede oppløsningen av natriumsulfat.

Så lenge trefasetilstanden opprettholdes, vil temperaturen forbli konstant, noe som gjør det mulig å kalibrere termometrene.

På den annen side er løselighetene for heptahydrert salt:

19,5 g / 100 ml (0 ºC)

44,0 g / 100 ml (20 ° C)

Merk at ved 20 ° C er heptahydrat-saltet tre ganger mer oppløselig enn det vannfrie.

Brytningsindeks

1,468 (vannfri)

1,394 (dekahydrat)

Stabilitet

Stabil under anbefalte lagringsforhold. Uforenlig med sterke syrer og baser, aluminium og magnesium.

dekomponering

Når den varmes opp til spaltning, avgir den giftig røyk av svoveloksyd og natriumoksyd.

pH-

En 5% vandig løsning har en pH på 7.

reaktivitet

Natriumsulfat dissosieres i vandig oppløsning i 2 Na ⁺ og SO ₄ ^2- , noe som gjør at sulfationet kan kombineres med Ba2 ^{+ for} å utfelle bariumsulfat. Det hjelper praktisk talt med å fortrenge bariumioner fra vannprøver.

Natriumsulfat omdannes til natriumsulfid ved å reagere ved forhøyede temperaturer med kull:

Na ₂ SO ₄ + 2 C => Na ₂ S + 2 CO ₂

Glaubert er salt, NASO ₄ .10H ₂ O reagerer med kaliumkarbonat for å produsere natriumkarbonat.

applikasjoner

Papirindustri

Natriumsulfat brukes til fremstilling av papirmasse. Det brukes i produksjonen av Kraftpapir, som ikke inneholder lignin og ikke blir utsatt for blekeprosessen, noe som gir det stor motstand. I tillegg brukes den i fremstilling av papp.

vaskemidler

Det brukes som et fyllstoff for syntetiske husholdningsvaskemidler, og blir tilsatt vaskemiddel for å redusere overflatespenningen.

Briller

Det brukes i glassfremstilling for å redusere eller eliminere tilstedeværelsen av små luftbobler i smeltet glass. I tillegg eliminerer det dannelsen av slagg under raffineringsprosessen av det smeltede glasset.

Tekstilindustri

Natriumsulfat brukes som en mordant, siden det letter samspillet mellom fargestoffer og fibrene i tekstiler. Natriumsulfatdekahydrat brukes i fargestofftesten.

I tillegg blir natriumsulfat brukt som et fargestofffortynningsmiddel og fargestrykkende hjelpemiddel; som direkte fargestoffer, svovelfargestoffer og andre midler som fremmer farging av bomull. Det brukes også som et retardasjonsmiddel for direkte silkefargestoffer.

Medisin

Natriumsulfatdekahydrat brukes som avføringsmiddel, siden det er dårlig absorbert i tarmen, og derfor forblir i tarmens lumen og forårsaker en volumøkning. Dette stimulerer økningen i peristaltiske sammentrekninger som induserer utvisning av tarminnhold.

Natriumsulfat er en motgift for å kontrollere barium og blysaltforgiftning. Glauberts salt er effektivt for å eliminere visse overdreven inntatt medisiner; for eksempel paracetamol (acetoaminophen).

I tillegg brukes den til å levere mangelfulle elektrolytter til stede i isoosmotiske løsninger.

Tørkemiddel

Natriumsulfat, som er et inert reagens, brukes til å eliminere vann fra oppløsninger av organiske forbindelser.

Råmateriale

Natriumsulfat brukes som råstoff for fremstilling av mange stoffer, inkludert: natriumsulfid, natriumkarbonat og ammoniumsulfat.

Å skaffe

Natriumsulfat oppnås ved utvinning av gruvedrift og ved kjemiske reaksjoner.

Gruveuttak

Det er tre malmer eller mineraler som utnyttes med kommersielt utbytte: daarditt (Na ₂ SO ₄ ), mirabilitt (Na ₂ SO ₄ · 10 H ₂ O) og glaubaritt (Na ₂ SO ₄ · CaSO ₄ ).

I Spania utnyttes forekomster av danarditt og mirabilite ved underjordisk gruvedrift av gallerier og søyler. I mellomtiden oppnås glauberitten i det fri ved hjelp av store flåter som er plassert på mineralforekomsten.

Landet er forberedt med lav intensitet sprengning for å produsere en porøsitet som tillater utvasking av natriumsulfat. Produksjonsfasen skjer med vanning av ferskvannssprinkler av glauberitt, hvis utvasking sprer seg nedover.

Natriumsulfat saltlake samles, og etterlater kalsiumsulfatresten som fylling.

Kjemisk produksjon

Natriumsulfat oppnås under produksjon av saltsyre ved to prosesser: Mannheim-prosessen og Hardgreaves-prosessen.

Mannheim prosess

Det utføres i store stålovner og med en 6 m stål reaksjonsplattform. Reaksjonen skjer mellom natriumklorid og svovelsyre:

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

Hardgreaves prosess

Det innebærer reaksjon av natriumklorid, svoveloksyd, oksygen og vann:

4 NaCl + 2 SO ₂ + O ₂ + ₂ H20 => 4 HCl + Na ₂ SO ₄

andre

Natriumsulfat produseres i nøytraliseringsreaksjonen mellom natriumhydroksyd og svovelsyre:

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

Natriumsulfat er et biprodukt fra produksjonen av en rekke forbindelser. Det blir trukket ut fra det flytende avfallet som slippes ut under produksjonen av viskose og cellofan. Også i produksjonen av natriumdikromat, fenoler, borsyre og litiumkarbamat.

risiko

Natriumsulfat regnes som en forbindelse med lav toksisitet. Imidlertid kan det føre til en viss skade for personen som bruker det feil.

For eksempel kan kontakt føre til øyeirritasjon, rødhet og smerter. På huden kan det forårsake irritasjon og allergi hos noen mennesker. Inntaket kan forårsake irritasjon i fordøyelseskanalen med kvalme, oppkast og diaré. Og til slutt gir innånding irritasjon i luftveiene.

referanser

1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Natriumsulfat. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
3. Nasjonalt senter for informasjon om bioteknologi. (2019). Natriumsulfat. PubChem-databasen. CID = 24436. Gjenopprettet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. BN Mehrotra. (1978). Krystallstrukturen til Na ₂ SO ₄ III. Gjenopprettet fra: rruff-2.geo.arizona.edu
5. Glauberitt-Thenardite (natriumsulfat). . Gjenopprettet fra: igme.es