NĀTRIJA SULFĀTS (NA2SO4): STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS, LIETOJUMS, IEGŪŠANA - ĶĪMIJA - 2025

Nātrija sulfāts ir neorganiska sāls, kam ir ķīmiskā formula Na ₂ SO ₄ . Tas sastāv no baltas cietas vielas, kas ir trīs formās: bezūdens, heptahidrāts (tikpat kā nav pieejams) un dekahidrāts (kas pazīstams kā Glauberta sāls); pēdējais ir visizplatītākais nātrija sulfāta veids.

Nātrija sulfāta dekahidrātu, Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O, 1625. gadā atklāja Glauberts avota ūdenī, kurš savu ārstniecisko īpašību dēļ to nosauca par mirabilis sāli (brīnumainu sāli).

Skatīties stiklā ar nātrija sulfāta paraugu. Avots: Walkerma caur Wikipedia.

Nātrija sulfāts ir daudz izmantojams tekstilizstrādājumu un papīra rūpniecībā, kā arī stikla ražošanā. Tās lietojumi tiek attiecināti arī uz termisko pielietojumu, kas ietver apkārtējā siltuma piegādi un klēpjdatoru dzesēšanu.

Nātrija sulfāts ir savienojums ar zemu toksicitāti, un tā kaitīgā darbība galvenokārt ir mehāniska un neķīmiska. Kristalogrāfisko apsvērumu dēļ šim sālim, tāpat kā tā kālija ekvivalentam K ₂ SO ₄ , ir režģa un polimorfas struktūras.

Uzbūve

Bezūdens sāls

Bezūdens nātrija sulfāta joni. Avots: Klaudio Pistilli

Formula Na ₂ SO ₄ norāda uzreiz ka Na ⁺ un SO ₄ ^2- joni ir attiecībā 1: 2 attiecība sāls kristāliem ; tas ir, uz katriem diviem Na ⁺ katjoniem ir anjons SO ₄ ^{2, kas} mijiedarbojas ar tiem caur elektrostatisko pievilcību (augšējais attēls).

Protams, tas attiecas uz bezūdens Na ₂ SO ₄ , kristālos nav ūdens molekulu, kas būtu saskaņotas ar nātriju.

Nātrija sulfāts

Neskatoties uz šķietami vienkāršu sāli, tā apraksts ir strukturāli sarežģīts. Na ₂ SO ₄ rada polimorfismu, kam ir līdz piecām kristāliskajām fāzēm: I, II, III, IV un V, kuru pārejas temperatūra ir attiecīgi 180, 200, 228, 235 un 883 ºC.

Lai arī nav norāžu, kas to apliecinātu, Na ₂ SO ₄ I jābūt tādai, kurai ir sešstūra kristāliska struktūra, blīvāka salīdzinājumā ar ortorombējošo Na ₂ SO ₄ III, kuras kristālos Na ⁺ veidojas tetraedra (NaO ₄ ). un koordinācijas oktaedrs (NaO ₆ ); tas ir, to var ieskauj četri vai seši SO ₄ ^2- anjoni .

Dehidrēts sāls

Tikmēr tā svarīgākā hidrāta Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O monokliniskā kristāliskā struktūra ir vienkāršāka. Tajā praktiski ūdens molekulas mijiedarbojas vai koordinējas ar Na ⁺ Na (H ₂ O) ₆ ⁺ oktaedrā , ar SO ₄ ² tikai nodrošinot pietiekamu stabilitāti kristālam, lai tas pastāvētu cietā fāzē.

Tomēr, tā kušanas punkts (32.38ºC) ir daudz zemāks nekā ka no bezūdens sāls (884ºC) rāda kā ūdens molekulas un to ūdeņraža saites novājināt spēcīgāku jonu mijiedarbības Na ₂ SO ₄ .

Īpašības

Vārdi

-Nātrija sulfāts (IUPAC)

-Glaubera sāls (dekahidrāts)

-Maulsulīgs sāls (dekahidrāts)

-Dinātrija sulfāts.

Molārā masa

142,04 g / mol (bezūdens)

322,20 g / mol (dekahidrāts)

Ārējais izskats

Balta higroskopiska kristāliska cieta viela

Smarža

Tualete

Garša

Rūgti un sāļš

Blīvums

2,664 g / cm ³ (bezūdens)

1,464 g / cm ³ (dekahidrāts)

Ņemiet vērā, kā ūdens molekulās kristālu iekšpusē tās izplešas un tāpēc samazinās to blīvums.

Kušanas punkts

884 ºC (bezūdens)

32,38 ºC (dekahidrāts)

Vārīšanās punkts

1,429 ºC (bezūdens)

Šķīdība ūdenī

4,76 g / 100 ml (0 ° C)

13,9 g / 100 ml (20 ° C)

42,7 g / 100 ml (100 ° C)

Visas šķīdības vērtības atbilst bezūdens sālim, kas diezgan labi šķīst ūdenī visās temperatūrās.

Šķīdība pēkšņi palielinās no 0ºC līdz 38,34ºC, ievērojot, ka šajā temperatūras diapazonā šķīdība palielinās vairāk nekā 10 reizes. Tomēr no 32,38ºC šķīdība nav atkarīga no temperatūras.

Gadās, ka 32,8 ºC temperatūrā nātrija sulfāta dekahidrāts izšķīst savā kristāliskajā ūdenī. Tādējādi starp dekahidrāta sāli, bezūdens sāli un piesātinātu nātrija sulfāta šķīdumu tiek panākts līdzsvars.

Kamēr tiks uzturēts trīsfāzu stāvoklis, temperatūra saglabāsies nemainīga, kas ļauj kalibrēt termometru temperatūru.

No otras puses, heptahidratētā sāls šķīdības ir:

19,5 g / 100 ml (0 ° C)

44,0 g / 100 ml (20 ° C)

Ņemiet vērā, ka 20 ° C temperatūrā heptahidrāta sāls ir trīs reizes šķīstošāks nekā bezūdens.

Refrakcijas indekss

1,468 (bezūdens)

1,394 (dekahidrāts)

Stabilitāte

Stabils ieteicamajos uzglabāšanas apstākļos. Nesavietojams ar stiprām skābēm un bāzēm, alumīniju un magniju.

Sadalīšanās

Sildot līdz sadalīšanai, tas izdala toksiskus sēra oksīda un nātrija oksīda dūmus.

pH

5% ūdens šķīduma pH ir 7.

Reaģētspēja

Nātrija sulfāts ūdens šķīdumā disociējas 2 Na ⁺ un SO ₄ ^2- , kas ļauj sulfāta jonam apvienoties ar Ba ^2+, lai izgulsnētu bārija sulfātu. Tas praktiski palīdz bārija jonus izspiest no ūdens paraugiem.

Nātrija sulfātu pārvērš nātrija sulfīdā, paaugstinātā temperatūrā reaģējot ar oglēm:

Na ₂ SO ₄ + 2 C => Na ₂ S + 2 CO ₂

Glauberta sāls, NaSO _4, 10H ₂ O, reaģējot ar kālija karbonātu, iegūst nātrija karbonātu.

Lietojumprogrammas

Papīra rūpniecība

Papīra celulozes ražošanā izmanto nātrija sulfātu. To izmanto kraftpapīra ražošanā, kas nesatur lignīnu un nav pakļauts balināšanas procesam, kas tam piešķir lielu pretestību. Turklāt to izmanto kartona ražošanā.

Mazgāšanas līdzekļi

To izmanto kā sintētisko sadzīves mazgāšanas līdzekļu pildvielu, pievienojot mazgāšanas līdzeklim, lai samazinātu virsmas spraigumu.

Brilles

To izmanto stikla ražošanā, lai mazinātu vai novērstu mazu gaisa burbuļu klātbūtni izkausētā stiklā. Turklāt tas novērš izdedžu veidošanos kausētā stikla attīrīšanas procesā.

Tekstilrūpniecība

Nātrija sulfāts tiek izmantots kā kodinātājs, jo tas atvieglo krāsvielu mijiedarbību ar auduma šķiedrām. Krāsvielu testā izmanto nātrija sulfāta dekahidrātu.

Turklāt kā krāsvielu atšķaidītāju un krāsu iespiešanas palīgvielu izmanto nātrija sulfātu; piemēram, tiešās krāsvielas, sēra krāsas un citi līdzekļi, kas veicina kokvilnas iekrāsošanos. To lieto arī kā palēnināšanas līdzekli tiešām zīda krāsvielām.

Medicīna

Nātrija sulfāta dekahidrātu izmanto kā caurejas līdzekli, jo tas zarnās slikti uzsūcas, un tāpēc tas paliek zarnu lūmenā, izraisot apjoma palielināšanos. Tas stimulē peristaltisko kontrakciju palielināšanos, kas izraisa zarnu satura izvadīšanu.

Nātrija sulfāts ir antidots, lai kontrolētu saindēšanos ar bāriju un svinu. Glauberta sāls ir efektīvs, lai atceltu noteiktas pārmērīgi uzņemtas zāles; piemēram, paracetamols (acetoaminofēns).

Turklāt to izmanto, lai piegādātu deficītus elektrolītus, kas atrodas izosmotiskos šķīdumos.

Žāvēšanas līdzeklis

Nātrija sulfātu kā inertu reaģentu izmanto ūdens attīrīšanai no organisko savienojumu šķīdumiem.

Izejviela

Nātrija sulfātu izmanto kā izejvielu daudzu vielu ražošanai, ieskaitot: nātrija sulfīdu, nātrija karbonātu un amonija sulfātu.

Iegūšana

Nātrija sulfātu iegūst, iegūstot ieguvi un veicot ķīmiskas reakcijas.

Kalnrūpniecības ieguve

Ir trīs rūdas vai minerāli, kas tiek izmantoti ar komerciālu ražu: tadardīts (Na ₂ SO ₄ ), mirabilīts (Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O) un glaubarīts (Na ₂ SO ₄ · CaSO ₄ ).

Spānijā tadardīta un mirabilīta atradnes tiek izmantotas, pazemes galeriju un pīlāru ieguves rezultātā. Tikmēr glauberītu iegūst atklātā laukā, izmantojot lielus spāres, kuras novieto uz derīgo izrakteņu atradnes.

Zeme tiek sagatavota ar zemas intensitātes spridzināšanu, lai iegūtu porainību, kas ļauj izskalot nātrija sulfātu. Ražošanas posms notiek ar glauberīta apūdeņošanu ar saldūdens smidzinātāju, kura izskalošanās izplatās uz leju.

Nātrija sulfāta sālījumu savāc, atstājot kalcija sulfāta atlikumu kā pildījumu.

Ķīmiskā ražošana

Nātrija sulfātu iegūst sālsskābes ražošanā divos procesos: Manheima procesā un Hardgreaves procesā.

Manheimas process

To veic lielās tērauda krāsnīs un ar 6 m tērauda reakcijas platformu. Reakcija notiek starp nātrija hlorīdu un sērskābi:

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

Hardgreaves process

Tas ietver nātrija hlorīda, sēra oksīda, skābekļa un ūdens reakciju:

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

Citi

Nātrija sulfātu iegūst neitralizācijas reakcijā starp nātrija hidroksīdu un sērskābi:

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

Nātrija sulfāts ir daudzu savienojumu ražošanas blakusprodukts. To iegūst no šķidrajiem atkritumiem, kas izdalīti viskozes un celofāna ražošanas laikā. Arī nātrija dihromāta, fenolu, borskābes un litija karbamāta ražošanā.

Riski

Nātrija sulfāts tiek uzskatīts par zemas toksicitātes savienojumu. Tomēr tas var nodarīt zināmu kaitējumu personai, kas to nepareizi lieto.

Piemēram, kontakts var izraisīt acu kairinājumu, apsārtumu un sāpes. Dažiem cilvēkiem uz ādas tas var izraisīt kairinājumu un alerģiju. Tās norīšana var izraisīt gremošanas trakta kairinājumu ar nelabumu, vemšanu un caureju. Un visbeidzot, tā ieelpošana izraisa kairinājumu elpošanas traktā.

Atsauces

1. Šiveris un Atkins. (2008). Neorganiskā ķīmija. (Ceturtais izdevums). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019. gads). Nātrija sulfāts. Atgūts no: en.wikipedia.org
3. Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs. (2019. gads). Nātrija sulfāts. PubChem datu bāze. CID = 24436. Atgūts no: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. BN Mehrotra. (1978). Na ₂ SO ₄ kristāla struktūra III. Atgūts no: rruff-2.geo.arizona.edu
5. Glauberīts-tadardīts (nātrija sulfāts). . Atgūts no: igme.es