Natriumsulfat (Na2SO4) struktur, egenskaper, bruksområder, produksjon

4171
Charles McCarthy
Natriumsulfat (Na2SO4) struktur, egenskaper, bruksområder, produksjon

De natriumsulfat er et uorganisk salt hvis kjemiske formel er NatoSW4. Den består av et hvitt fast stoff, til stede i tre former: vannfri, heptahydrat (knapt tilgjengelig) og dekahydrat (som er kjent som Glauberts salt); sistnevnte er den mest utbredte formen for natriumsulfat.

Sodium sulfate decahydrate, NatoSW410HtoEller den ble oppdaget i 1625 av Glaubert i en kildevann, som kalte den sal mirabilis (mirakuløst salt) på grunn av dens medisinske egenskaper.

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

Natriumsulfat har mange bruksområder i tekstil- og papirindustrien, samt i produksjon av glass. Bruken er utvidet til termiske applikasjoner, som inkluderer omgivelsestilførsel og kjøling av bærbare datamaskiner..

Natriumsulfat er en lavtoksisitetsforbindelse og dens skadelige virkninger er hovedsakelig mekaniske og ikke-kjemiske. Av krystallografiske grunner har dette saltet, i likhet med dets kaliummotpart, KtoSW4, har gitter og polymorfe strukturer.

Artikkelindeks

  • 1 Struktur
    • 1.1 Vannfritt salt
    • 1.2 Dekahydratert salt
  • 2 eiendommer
    • 2.1 Navn
    • 2.2 Molarmasse
    • 2.3 Fysisk utseende
    • 2.4 Lukt
    • 2.5 Smak
    • 2.6 Tetthet
    • 2.7 Smeltepunkt
    • 2.8 Kokepunkt
    • 2.9 Løselighet i vann
    • 2.10 Brytningsindeks
    • 2.11 Stabilitet
    • 2.12 Nedbrytning
    • 2,13 pH
    • 2.14 Reaktivitet
  • 3 bruksområder
    • 3.1 Papirindustri
    • 3.2 Vaskemidler
    • 3.3 Briller
    • 3.4 Tekstilindustri 
    • 3.5 Medisin
    • 3.6 Tørkemiddel
    • 3.7 Råvarer
  • 4 Motta
    • 4.1 Utvinning av gruvedrift
    • 4.2 Kjemisk produksjon
  • 5 risikoer
  • 6 Referanser

Struktur

Vannfritt salt

Vannfrie natriumsulfationer. Kilde: Claudio Pistilli [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

Formelen NatoSW4 indikerer med en gang at Na-ionene i saltkrystallene+ Og så4to- de har forholdet 1: 2; det vil si for hvert annet Na-kation+ det er et anion så4to- samhandle med dem gjennom elektrostatisk tiltrekning (toppbilde).

Dette gjelder selvfølgelig NatoSW4 vannfri, ingen vannmolekyler koordinert med natrium i krystallene.

Natriumsulfat

Til tross for at det er et tilsynelatende enkelt salt, er beskrivelsen strukturelt kompleks. Deretter entoSW4 presenterer polymorfisme med opptil fem krystallinske faser: I, II, III, IV og V, hvis overgangstemperaturer er henholdsvis 180, 200, 228, 235 og 883 ºC.

Selv om det ikke er noen referanser for å sertifisere det, har NatoSW4Jeg må være den med en sekskantet krystallinsk struktur, tettere sammenlignet med den ortorombiske NatoSW4III, i hvis krystaller Na+ danne tetraeder (NaO4) og oktaedra (NaO6) koordinering; det vil si at den kan være omgitt av fire eller seks anioner SÅ4to-.

Dekahydratert salt

I mellomtiden er den monokliniske krystallstrukturen til dens viktigste hydrat, NatoSW410HtoEller det er enklere. I den er det praktisk talt vannmolekylene som samhandler eller koordinerer med Na+ i oktaedra Na (HtoELLER)6+, med SO4to- bare å gi tilstrekkelig stabilitet til krystallet slik at det eksisterer i den faste fasen.

Smeltepunktet (32,38 ºC) mye lavere enn det vannfrie saltet (884 ºC) viser imidlertid hvordan vannmolekyler og deres hydrogenbindinger svekker de sterkere ioniske interaksjonene i NatoSW4.

Eiendommer

Navn

-Natriumsulfat (IUPAC)

-Glaubers salt (dekahydrat)

-Mirakuløst salt (Decahydrate)

-Dinatriumsulfat.

Molarmasse

142,04 g / mol (vannfri)

322,20 g / mol (dekahydrat)

Fysisk utseende

Hvit hygroskopisk krystallinsk fast stoff

Lukt

Toalett

Smak

Bitter og salt

Tetthet

2664 g / cm3 (vannfri)

1464 g / cm3 (dekahydrat)

Legg merke til hvordan vannmolekylene inne i krystallene får dem til å ekspandere og derfor redusere tettheten..

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 løselig i vann ved alle temperaturer..

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

Det skjer at ved en temperatur på 32,8 ºC, oppløses natriumsulfatdekahydratet i sitt eget krystallinske vann. Det oppnås således en likevekt mellom dekahydratsaltet, det vannfrie saltet og den mettede løsningen av natriumsulfat..

Så lenge trefasetilstanden opprettholdes, vil temperaturen forbli konstant, noe som gjør at temperaturen på termometrene kan kalibreres.

På den annen side er løselighetene for det heptahydrerte saltet:

19,5 g / 100 ml (0 ºC)

44,0 g / 100 ml (20 ° C)

Merk at det heptahydrerte saltet ved 20 ° C er tre ganger mer løselig enn det vannfrie..

Brytningsindeks

1468 (vannfri)

1,394 (dekahydrat)

Stabilitet

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

Nedbrytning

Ved oppvarming til nedbrytning avgir den giftig røyk av svoveloksid og natriumoksid..

pH

En 5% vandig løsning har en pH på 7.

Reaktivitet

Natriumsulfat dissosieres i vandig løsning i 2 Na+ Og så4to-, som gjør at sulfationen kan kombineres med Bato+ for å utfelle bariumsulfat. Hjelper praktisk talt å fortrenge bariumioner fra vannprøver.

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

NatoSW4   +   2 C => NatoS + 2 COto

Glauberts salt, NaSO4.10HtoEller reagerer med kaliumkarbonat for å produsere natriumkarbonat.

applikasjoner

Papirindustri

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

Vaskemidler

Brukes som fyllmateriale for syntetiske husholdningsvaskemidler, tilsettes vaskemiddel for å redusere overflatespenningen.

Briller

Den 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 et mordant, siden det letter samspillet mellom fargestoffer og stofffibrene. Natriumsulfatdekahydrat brukes i fargestofftesten.

I tillegg brukes natriumsulfat som et fargestofffortynningsmiddel og fargestoffhjelpemiddel; slik som direkte fargestoffer, svovelfargestoffer og andre midler som fremmer bomullsfarging. Det brukes også som et retarderingsmiddel for direkte silkefargestoffer.

Medisin

Natriumsulfatdekahydrat brukes som avføringsmiddel, siden det absorberes dårlig i tarmen, og derfor forblir i tarmens lumen og forårsaker 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 eliminering av visse altfor inntatt medisiner; for eksempel paracetamol (acetoaminophen).

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

Tørkemiddel

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

Råmateriale

Natriumsulfat brukes som råmateriale for produksjon av mange stoffer, inkludert: natriumsulfid, natriumkarbonat og ammoniumsulfat.

Å skaffe

Natriumsulfat oppnås ved utvinning av gruvedrift og ved kjemiske reaksjoner.

Utvinning av gruvedrift

Det er tre malmer eller mineraler som utnyttes med kommersielt utbytte: daarditt (NatoSW4), mirabilitten (NatoSW410HtoO) og glaubaritt (NatoSW4·Sak4).

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

Landet er tilberedt med sprengning med lav intensitet for å produsere en porøsitet som tillater utvasking av natriumsulfat. Produksjonsfasen skjer med sprinkler vanning med ferskvann av glauberitt, hvor utvasking sprer seg nedover..

Natriumsulfat-saltløsningen samles opp, og etterlater kalsiumsulfatresten som fylling..

Kjemisk produksjon

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

Mannheim-prosessen

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

2 NaCl + HtoSW4 => 2 HC1 + NatoSW4

Hardgreaves prosess

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

4 NaCl + 2 SOto  +  ELLERto  + 2 timertoO => 4 HC1 + NatoSW4

Andre

Natriumsulfat produseres i nøytraliseringsreaksjonen mellom natriumhydroksid og svovelsyre:

2 NaOH + HtoSW4 => NatoSW4  +  HtoELLER

Natriumsulfat er et biprodukt fra produksjonen av mange forbindelser. Det ekstraheres fra det flytende avfallet som slippes ut under produksjon av viskose og cellofan. Også i produksjonen av natriumdikromat, fenoler, borsyre og litiumkarbamat.

Risiko

Natriumsulfat regnes som en lavtoksisitetsforbindelse. Imidlertid kan det skade personen som bruker det feil..

For eksempel kan det forårsake øyeirritasjon, rødhet og smerte ved kontakt. På huden kan det forårsake irritasjon og allergi hos noen mennesker. Svelging kan forårsake irritasjon i fordøyelseskanalen med kvalme, oppkast og diaré. Og til slutt, innånding produserer 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 bioteknologisk informasjon. (2019). Natriumsulfat. PubChem-database. CID = 24436. Gjenopprettet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. B. N. Mehrotra. (1978). Krystallstrukturen til NatoSW4III. Gjenopprettet fra: rruff-2.geo.arizona.edu
  5. Glauberite-Thenardite (natriumsulfat). [PDF]. Gjenopprettet fra: igme.es

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.