SIARCZAN SODU (NA2SO4): BUDOWA, WŁAŚCIWOŚCI, ZASTOSOWANIA, OTRZYMYWANIE - CHEMIA - 2026

Siarczan sodu jest solą nieorganiczną o o wzorze chemicznym Na ₂ SO ₄ . Składa się z białej substancji stałej występującej w trzech formach: bezwodnej, heptahydratu (mało dostępny) i dekawodzianu (znanego jako sól Glauberta); ta ostatnia jest najbardziej rozpowszechnioną formą siarczanu sodu.

Dekahydrat siarczanu sodu, Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O, został odkryty w 1625 roku przez Glauberta w wodzie źródlanej, który nazwał ją solą mirabilis (cudowna sól) ze względu na jej właściwości lecznicze.

Oglądaj szkło z próbką siarczanu sodu. Źródło: Walkerma za pośrednictwem Wikipedii.

Siarczan sodu ma liczne zastosowania w przemyśle tekstylnym i papierniczym, a także w produkcji szkła. Jego zastosowania są rozszerzone na zastosowania termiczne, które obejmują dostarczanie ciepła otoczenia i chłodzenie laptopów.

Siarczan sodu jest związkiem o niskiej toksyczności, a jego szkodliwe działanie jest głównie mechaniczne i niechemiczne. Ze względów krystalograficznych sól ta, podobnie jak jej potasowy odpowiednik, K ₂ SO ₄ , ma strukturę sieciową i polimorficzną.

Struktura

Sól bezwodna

Bezwodne jony siarczanu sodu. Źródło: Claudio Pistilli

Wzór Na ₂ SO ₄ wskazuje, że raz w Na ⁺ i SO ₄ ² jony są w stosunku 1: 2 w kryształach soli ; Oznacza to, że na każde dwa kationy Na ⁺ przypada anion SO ₄ ^2- oddziałujący z nimi poprzez przyciąganie elektrostatyczne (górne zdjęcie).

Oczywiście dotyczy to bezwodnego Na ₂ SO ₄ , bez cząsteczek wody skoordynowanych z sodem w kryształach.

Siarczan sodu

Chociaż jest pozornie prostą solą, jej opis jest strukturalnie złożony. Na ₂ SO ₄ wykazuje polimorfizm, mający do pięciu faz krystalicznych: I, II, III, IV i V, których temperatury przemiany wynoszą odpowiednio 180, 200, 228, 235 i 883 ºC.

Chociaż nie ma żadnych odniesień potwierdzających to, Na ₂ SO ₄ I musi być tym o heksagonalnej strukturze krystalicznej, gęstszej w porównaniu do ortorombowego Na ₂ SO ₄ III, w którego kryształach Na ⁺ tworzy czworościany (NaO ₄ ) i oktaedry koordynacyjne (NaO ₆ ); to znaczy może być otoczony przez cztery lub sześć anionów SO ₄ ^2- .

Sól odwodniona

Tymczasem jednoskośna struktura krystaliczna jego najważniejszego hydratu, Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O, jest prostsza. W nim praktycznie to cząsteczki wody oddziałują lub koordynują z Na ⁺ w oktaedrach Na (H ₂ O) ₆ ⁺ , przy czym SO ₄ ^2- zapewnia kryształowi wystarczającą stabilność, tak że istnieje on w fazie stałej.

Jednak jego temperatura topnienia (32,38ºC) znacznie niższa niż w przypadku soli bezwodnej (884ºC) pokazuje, jak cząsteczki wody i ich wiązania wodorowe osłabiają silniejsze oddziaływania jonowe w Na ₂ SO ₄ .

Nieruchomości

Nazwy

-Siarczan sodu (IUPAC)

-Sól Glaubera (dziesięciowodzian)

-Miraculous sól (dekawodzian)

-Siarczan disodu.

Masa cząsteczkowa

142,04 g / mol (bezwodna)

322,20 g / mol (dekawodzian)

Wygląd fizyczny

Białe higroskopijne krystaliczne ciało stałe

Zapach

Toaleta

Smak

Gorzkie i słone

Gęstość

2664 g / cm ³ (bezwodna)

1,464 g / cm ³ (dekawodzian)

Zwróć uwagę, jak cząsteczki wody wewnątrz kryształów powodują ich rozszerzanie się, a tym samym zmniejszają ich gęstość.

Temperatura topnienia

884 ºC (bezwodny)

32,38 ºC (dekawodzian)

Temperatura wrzenia

1,429 ºC (bezwodny)

Rozpuszczalność w wodzie

4,76 g / 100 ml (0 ºC)

13,9 g / 100 ml (20 ° C)

42,7 g / 100 ml (100 ° C)

Wszystkie wartości rozpuszczalności odpowiadają bezwodnej soli, która jest dobrze rozpuszczalna w wodzie we wszystkich temperaturach.

Rozpuszczalność wzrasta gwałtownie między 0ºC a 38,34ºC, obserwując, że w tym zakresie temperatur rozpuszczalność wzrasta ponad 10-krotnie. Jednak od 32,38ºC rozpuszczalność jest niezależna od temperatury.

Zdarza się, że w temperaturze 32,8ºC dekahydrat siarczanu sodu rozpuszcza się we własnej krystalicznej wodzie. W ten sposób osiąga się równowagę między solą dekahydratu, solą bezwodną i nasyconym roztworem siarczanu sodu.

Dopóki utrzymywany jest stan trójfazowy, temperatura pozostanie stała, co pozwala na kalibrację temperatury termometrów.

Z drugiej strony rozpuszczalności heptahydratu soli są następujące:

19,5 g / 100 ml (0 ºC)

44,0 g / 100 ml (20 ° C)

Należy zauważyć, że w 20 ° C sól heptahydratu jest trzy razy bardziej rozpuszczalna niż sól bezwodna.

Współczynnik załamania światła

1,468 (bezwodny)

1,394 (dekawodzian)

Stabilność

Stabilny w zalecanych warunkach przechowywania. Niekompatybilny z mocnymi kwasami i zasadami, aluminium i magnezem.

Rozkład

Po podgrzaniu do rozkładu wydziela toksyczny dym tlenku siarki i tlenku sodu.

pH

5% wodny roztwór ma pH 7.

Reaktywność

Siarczan sodu dysocjuje w roztworze wodnym na 2 Na ⁺ i SO ₄ ^2- , co umożliwia jonowi siarczanowemu łączenie się z Ba ^{2+ w} celu wytrącenia siarczanu baru. Praktycznie pomaga wypierać jony baru z próbek wody.

Siarczan sodu przekształca się w siarczek sodu w reakcji w podwyższonej temperaturze z węglem:

Na ₂ SO ₄ + 2 C => Na ₂ S + 2 CO ₂

Sól Glauberta, NaSO ₄ .10H ₂ O, reaguje z węglanem potasu, tworząc węglan sodu.

Aplikacje

Przemysł papierniczy

Do produkcji masy papierniczej stosuje się siarczan sodu. Wykorzystywany jest do produkcji papieru Kraft, który nie zawiera ligniny i nie jest poddawany procesowi bielenia, co nadaje mu dużą odporność. Ponadto jest używany do produkcji tektury.

Detergenty

Służy jako wypełniacz do syntetycznych detergentów domowych, dodawany do detergentu w celu zmniejszenia napięcia powierzchniowego.

Okulary

Jest stosowany w produkcji szkła w celu zmniejszenia lub wyeliminowania obecności małych pęcherzyków powietrza w stopionym szkle. Dodatkowo eliminuje tworzenie się żużla podczas rafinacji roztopionego szkła.

Przemysł włókienniczy

Siarczan sodu jest stosowany jako zaprawa, ponieważ ułatwia interakcję barwników z włóknami tkanin. W teście z barwnikiem stosuje się dekahydrat siarczanu sodu.

Ponadto siarczan sodu jest stosowany jako rozcieńczalnik barwnika i środek pomocniczy w drukowaniu barwników; takie jak barwniki bezpośrednie, barwniki siarkowe i inne czynniki sprzyjające barwieniu bawełny. Jest również stosowany jako opóźniacz do bezpośrednich barwników jedwabiu.

Medycyna

Dekahydrat siarczanu sodu jest stosowany jako środek przeczyszczający, ponieważ jest słabo wchłaniany w jelicie, a zatem pozostaje w świetle jelita powodując zwiększenie objętości. Stymuluje to wzrost skurczów perystaltycznych, które powodują wydalanie treści jelitowej.

Siarczan sodu jest antidotum do zwalczania zatrucia solą baru i ołowiu. Sól Glauberta skutecznie eliminuje niektóre nadmiernie przyjmowane leki; na przykład paracetamol (acetoaminofen).

Ponadto służy do uzupełniania niedoborów elektrolitów obecnych w roztworach izoosmotycznych.

Środek suszący

Siarczan sodu jako odczynnik obojętny służy do usuwania wody z roztworów związków organicznych.

Surowiec

Siarczan sodu jest stosowany jako surowiec do produkcji wielu substancji, w tym: siarczku sodu, węglanu sodu, siarczanu amonu.

Otrzymywanie

Siarczan sodu uzyskuje się w wyniku wydobycia i reakcji chemicznych.

Wydobycie górnicze

Istnieją trzy rudy lub minerały, które są eksploatowane z komercyjnym plonem: następnieardyt (Na ₂ SO ₄ ), mirabilit (Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O) i glaubaryt (Na ₂ SO ₄ · CaSO ₄ ).

W Hiszpanii złoża thenardyt i mirabilitu są eksploatowane przez podziemne wydobycie chodników i filarów. Tymczasem glauberyt pozyskuje się na otwartej przestrzeni za pomocą dużych tratw umieszczanych na złożu mineralnym.

Teren jest przygotowywany za pomocą piaskowania o niskiej intensywności, aby uzyskać porowatość, która umożliwia wypłukiwanie siarczanu sodu. Faza produkcji odbywa się podczas nawadniania glauberytu za pomocą tryskacza słodkowodnego, którego wypłukiwanie rozprzestrzenia się w dół.

Zbiera się solankę siarczanu sodu, pozostawiając pozostałość siarczanu wapnia jako wypełnienie.

Produkcja chemiczna

Siarczan sodu uzyskuje się podczas produkcji kwasu solnego dwoma procesami: procesem Mannheim i procesem Hardgreaves.

Proces Mannheim

Odbywa się to w dużych stalowych piecach i 6-metrowej stalowej platformie reakcyjnej. Reakcja zachodzi między chlorkiem sodu i kwasem siarkowym:

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

Proces Hardgreaves

Polega na reakcji chlorku sodu, tlenku siarki, tlenu i wody:

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

Inni

Siarczan sodu powstaje w reakcji neutralizacji pomiędzy wodorotlenkiem sodu a kwasem siarkowym:

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

Siarczan sodu jest produktem ubocznym powstawania wielu związków. Jest pozyskiwany z ciekłych odpadów odprowadzanych podczas produkcji wiskozy i celofanu. Również w produkcji dichromianu sodu, fenoli, kwasu borowego i karbaminianu litu.

Ryzyka

Siarczan sodu jest uważany za związek o niskiej toksyczności. Może jednak wyrządzić krzywdę osobie, która używa go nieprawidłowo.

Na przykład kontakt może powodować podrażnienie oczu, zaczerwienienie i ból. Na skórze u niektórych osób może powodować podrażnienia i alergie. Jego połknięcie może spowodować podrażnienie przewodu pokarmowego z nudnościami, wymiotami i biegunką. I wreszcie, jego wdychanie powoduje podrażnienie dróg oddechowych.

Bibliografia

1. Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. (Czwarta edycja). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Siarczan sodu. Odzyskane z: en.wikipedia.org
3. Narodowe Centrum Informacji Biotechnologicznej. (2019). Siarczan sodu. Baza danych PubChem. CID = 24436. Odzyskany z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. BN Mehrotra. (1978). Struktura krystaliczna Na ₂ SO ₄ III. Odzyskany z: rruff-2.geo.arizona.edu
5. Glauberite-Thenardyt (siarczan sodu). . Odzyskany z: igme.es