NATRI SUNFAT (NA2SO4): CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT, CÔNG DỤNG, THU ĐƯỢC - HÓA HỌC - 2026

Các sulfate natri là muối vô cơ có các công thức hóa học Na ₂ SO ₄ . Nó bao gồm một chất rắn màu trắng, hiện diện ở ba dạng: khan, heptahydrat (hiếm có) và decahydrat (được gọi là muối của Glaubert); thứ hai là dạng natri sunfat dồi dào nhất.

Natri sulfat decahydrat, Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O, được phát hiện vào năm 1625 bởi Glaubert trong nước suối, người đã đặt tên cho nó là muối mirabilis (muối kỳ diệu) do các đặc tính y học của nó.

Kính đồng hồ bằng một mẫu natri sunfat. Nguồn: Walkerma qua Wikipedia.

Natri sunfat có nhiều ứng dụng trong ngành công nghiệp dệt và giấy, cũng như trong sản xuất thủy tinh. Công dụng của nó được mở rộng sang các ứng dụng nhiệt, bao gồm việc cung cấp nhiệt xung quanh và làm mát máy tính xách tay.

Natri sulfat là một hợp chất có độc tính thấp và tác hại của nó chủ yếu là cơ học và phi hóa học. Vì lý do tinh thể học, muối này, giống như đối tác của nó, K ₂ SO ₄ , có cấu trúc mạng tinh thể và đa hình.

Kết cấu

Muối khan

Các ion natri sunfat khan. Nguồn: Claudio Pistilli

Công thức Na ₂ SO ₄ chỉ ra rằng ion Na ⁺ và SO ₄ ^2- theo tỉ lệ 1: 2 trong tinh thể muối ; tức là cứ hai cation Na ⁺ thì có một anion SO ₄ ^2- tương tác với chúng thông qua lực hút tĩnh điện (hình trên).

Tất nhiên, điều này áp dụng cho Na ₂ SO ₄ khan, không có phân tử nước nào phối hợp với natri trong tinh thể.

Natri sunfat

Mặc dù là một loại muối có vẻ đơn giản, nhưng mô tả về cấu trúc của nó rất phức tạp. Na ₂ SO ₄ thể hiện tính đa hình, có tới năm pha tinh thể: I, II, III, IV và V, có nhiệt độ chuyển tiếp tương ứng là 180, 200, 228, 235 và 883 ºC.

Mặc dù không có tài liệu tham khảo nào chứng nhận điều đó, nhưng Na ₂ SO ₄ I phải là chất có cấu trúc tinh thể hình lục giác, đặc hơn so với Na ₂ SO ₄ III trực thoi , trong đó tinh thể Na ⁺ tạo thành tứ diện (NaO ₄ ) và khối bát diện phối trí (NaO ₆ ); nghĩa là, nó có thể được bao quanh bởi bốn hoặc sáu anion SO ₄ ^2- .

Muối khử nước

Trong khi đó, cấu trúc tinh thể đơn tà của hiđrat quan trọng nhất của nó, Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O, đơn giản hơn. Trong đó, thực tế là các phân tử nước tương tác hoặc phối hợp với Na ⁺ trong khối bát diện Na (H ₂ O) ₆ ⁺ , với SO ₄ ^2- chỉ cần cung cấp đủ độ ổn định cho tinh thể để nó tồn tại trong pha rắn.

Tuy nhiên, điểm nóng chảy của nó (32,38ºC) thấp hơn nhiều so với điểm nóng chảy của muối khan (884ºC) cho thấy cách các phân tử nước và liên kết hydro của chúng làm suy yếu các tương tác ion mạnh hơn trong Na ₂ SO ₄ .

Tính chất

Tên

-Snatri sulfat (IUPAC)

-Glauber's muối (decahydrate)

-Muối thần kỳ (decahydrate)

-Disnatri sunfat.

Khối lượng phân tử

142,04 g / mol (khan)

322,20 g / mol (decahydrat)

Ngoại hình

Chất rắn kết tinh hút ẩm màu trắng

Mùi

Phòng vệ sinh

Nếm thử

Đắng và mặn

Tỉ trọng

2,664 g / cm ³ (khan)

1,464 g / cm ³ (decahydrat)

Lưu ý cách các phân tử nước bên trong tinh thể khiến chúng nở ra và do đó, làm giảm mật độ của chúng.

Độ nóng chảy

884 ºC (khan)

32,38 ºC (khử nước)

Điểm sôi

1,429 ºC (khan)

Khả năng hòa tan trong nước

4,76 g / 100 ml (0 ºC)

13,9 g / 100 ml (20 ° C)

42,7 g / 100 ml (100 ° C)

Tất cả các giá trị độ tan đều tương ứng với muối khan, muối này rất dễ tan trong nước ở mọi nhiệt độ.

Độ tan tăng đột ngột trong khoảng 0ºC đến 38,34ºC, quan sát thấy trong khoảng nhiệt độ này độ tan tăng hơn 10 lần. Tuy nhiên, từ 32,38ºC độ hòa tan không phụ thuộc vào nhiệt độ.

Điều xảy ra rằng ở nhiệt độ 32,8 ºC, natri sunfat decahydrat hòa tan trong nước kết tinh của chính nó. Do đó đạt được trạng thái cân bằng giữa muối decahydrat, muối khan và dung dịch bão hòa natri sunfat.

Miễn là điều kiện ba pha được duy trì, nhiệt độ sẽ không đổi, cho phép hiệu chỉnh nhiệt độ của nhiệt kế.

Mặt khác, khả năng hòa tan của muối heptahydrat là:

19,5 g / 100 ml (0 ºC)

44,0 g / 100 ml (20 ° C)

Lưu ý rằng ở 20 ° C, muối heptahydrat hòa tan nhiều hơn muối khan ba lần.

Chỉ số khúc xạ

1,468 (khan)

1,394 (decahydrat)

Ổn định

Ổn định trong điều kiện lưu giữ được khuyến nghị. Không tương thích với axit và bazơ mạnh, nhôm và magiê.

Sự phân hủy

Khi đun nóng để phân hủy nó thải ra khói độc của oxit lưu huỳnh và oxit natri.

độ pH

Dung dịch nước 5% có pH = 7.

Phản ứng

Natri sunfat phân ly trong dung dịch nước thành 2 Na ⁺ và SO ₄ ^2- , cho phép ion sunfat kết hợp với Ba ²⁺ tạo kết tủa bari sunfat. Thực tế, nó giúp dịch chuyển các ion bari khỏi các mẫu nước.

Natri sulfat được chuyển thành natri sulfua bằng cách phản ứng ở nhiệt độ cao với than:

Na ₂ SO ₄ + 2 C => Na ₂ S + 2 CO ₂

Muối của Glaubert, NaSO ₄ .10H ₂ O phản ứng với kali cacbonat tạo ra natri cacbonat.

Các ứng dụng

Công nghiệp giấy

Natri sunfat được sử dụng trong sản xuất bột giấy. Nó được sử dụng trong sản xuất giấy Kraft, loại giấy không chứa lignin và không qua quá trình tẩy trắng, nên nó có khả năng chống chịu rất tốt. Ngoài ra, nó còn được sử dụng trong sản xuất bìa cứng.

Chất tẩy rửa

Nó được sử dụng như một vật liệu phụ cho chất tẩy rửa gia dụng tổng hợp, được thêm vào chất tẩy rửa để giảm sức căng bề mặt.

Kính

Nó được sử dụng trong sản xuất thủy tinh để giảm hoặc loại bỏ sự hiện diện của các bọt khí nhỏ trong thủy tinh nóng chảy. Ngoài ra, nó giúp loại bỏ sự hình thành xỉ trong quá trình tinh chế thủy tinh nóng chảy.

Ngành dệt may

Natri sunfat được sử dụng làm chất kết dính, vì nó tạo điều kiện thuận lợi cho sự tương tác của thuốc nhuộm với sợi vải. Natri sulfat decahydrat được sử dụng trong thử nghiệm thuốc nhuộm.

Ngoài ra, natri sunfat được sử dụng làm chất pha loãng thuốc nhuộm và chất phụ trợ in thuốc nhuộm; chẳng hạn như thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm lưu huỳnh và các tác nhân khác thúc đẩy quá trình nhuộm bông. Nó cũng được sử dụng như một chất làm chậm cho thuốc nhuộm lụa trực tiếp.

Thuốc

Natri sulfat decahydrat được sử dụng như một loại thuốc nhuận tràng, vì nó được hấp thu kém trong ruột, và do đó vẫn tồn tại trong lòng ruột gây tăng thể tích. Điều này kích thích sự gia tăng các cơn co thắt nhu động gây ra sự tống xuất các chất trong ruột.

Natri sulfat là thuốc giải độc để kiểm soát ngộ độc bari và muối chì. Muối của Glaubert có hiệu quả trong việc loại bỏ một số loại thuốc uống quá mức; ví dụ, paracetamol (acetoaminophen).

Ngoài ra, nó được sử dụng để cung cấp các chất điện phân bị thiếu hụt có trong các dung dịch đẳng trương.

Chất làm khô

Natri sulfat, là một thuốc thử trơ, được sử dụng để loại bỏ nước khỏi các dung dịch của các hợp chất hữu cơ.

Nguyên liệu thô

Natri sunfat được sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất nhiều chất, bao gồm: natri sunfua, natri cacbonat và amoni sunfat.

Thu được

Natri sunfat thu được bằng cách khai thác mỏ và phản ứng hóa học.

Khai thác khai thác

Có ba loại quặng hoặc khoáng sản được khai thác với sản lượng thương mại: thenardit (Na ₂ SO ₄ ), mirabilit (Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O) và glaubarit (Na ₂ SO ₄ · CaSO ₄ ).

Ở Tây Ban Nha, mỏ thenardite và mirabilite được khai thác bằng cách khai thác hầm lò các phòng trưng bày và cột trụ. Trong khi đó, glauberit được lấy ở ngoài trời bằng các bè lớn được đặt trên mỏ khoáng sản.

Đất được chuẩn bị bằng phương pháp nổ mìn cường độ thấp để tạo độ xốp cho phép rửa trôi natri sunfat. Giai đoạn sản xuất xảy ra khi tưới glauberit bằng vòi phun nước ngọt, quá trình rửa trôi của glauberit sẽ lan xuống dưới.

Nước muối natri sunfat được thu gom, để lại cặn canxi sunfat làm đầy.

Sản xuất hóa chất

Natri sunfat thu được trong quá trình sản xuất axit clohydric bằng hai quy trình: quy trình Mannheim và quy trình Hardgreaves.

Quy trình Mannheim

Nó được thực hiện trong các lò luyện thép lớn và với bệ phản ứng thép dài 6 m. Phản ứng xảy ra giữa natri clorua và axit sunfuric:

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

Quy trình Hardgreaves

Nó liên quan đến phản ứng của natri clorua, oxit lưu huỳnh, oxy và nước:

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

Khác

Natri sulfat được tạo ra trong phản ứng trung hòa giữa natri hydroxit và axit sulfuric:

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

Natri sunfat là sản phẩm phụ của quá trình sản xuất nhiều hợp chất. Nó được chiết xuất từ ​​chất thải lỏng thải ra trong quá trình sản xuất visco và giấy bóng kính. Cũng trong sản xuất natri dicromat, phenol, axit boric và liti cacbamat.

Rủi ro

Natri sulfat được coi là một hợp chất có độc tính thấp. Tuy nhiên, nó có thể gây ra một số tác hại cho người sử dụng không đúng cách.

Ví dụ, tiếp xúc có thể gây kích ứng mắt, đỏ và đau. Trên da nó có thể gây kích ứng và dị ứng ở một số người. Ăn phải nó có thể gây kích ứng đường tiêu hóa với buồn nôn, nôn mửa và tiêu chảy. Và cuối cùng, việc hít phải nó tạo ra kích ứng ở đường hô hấp.

Người giới thiệu

1. Rùng mình & Atkins. (2008). Hóa học vô cơ . (Tái bản lần thứ tư). Đồi Mc Graw.
2. Wikipedia. (2019). Natri sunfat. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
3. Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia. (2019). Natri sunfat. Cơ sở dữ liệu PubChem. CID = 24436. Được khôi phục từ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. BN Mehrotra. (1978). Cấu trúc tinh thể của Na ₂ SO ₄ III. Đã khôi phục từ: rruff-2.geo.arizona.edu
5. Glauberite-Thenardite (natri sunfat). . Phục hồi từ: igme.es