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O sulfato de sódio

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O sulfato de sódio
Identificadores
Número CAS 7757-82-6 Sim Y,
7727-73-3 (forma deca-hidratada)
PubChem 24436
ChemSpider 22844 Sim Y
UNII 36KCS0R750 Sim Y
Chebi Chebi: 32149 Sim Y
ChEMBL CHEMBL233406 Sim Y
Número RTECS WE1650000
Código ATC A06 AD13, A12 CA02
Imagens-jmol 3D Imagem 1
Propriedades
Fórmula molecular Na 2 SO 4
Massa molar 142,04 g / mol (anidro)
322,20 g / mol (deca-hidratado)
Aparência sólido cristalino branco
higroscópico
Odor inodoro
Densidade 2,664 g / cm3 (anidro)
1,464 g / cm3 (deca-hidrato)
Ponto de fusão

884 ° C (anidro)
32,38 ° C (deca-hidrato)

Ponto de ebulição

1429 ° C (anidro)

Solubilidade em água anidro:
4,76 g / 100 mL (0 ° C)
42,7 g / 100 mL (100 ° C)
hepta:
19,5 g / 100 mL (0 ° C)
44 g / 100 ml (20 ° C)
Solubilidade insolúvel em etanol
solúvel em glicerol e iodeto de hidrogénio
?ndice de refracção (n D) 1.468 (anidro)
1.394 (deca-hidratado)
Estrutura
A estrutura de cristal orthorhombic ou hexagonal (anidro)
monoclinic (deca-hidratado)
Perigos
MSDS MSDS External
?ndice da UE Não listado
Principal Perigos Irritante
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
1
0
Ponto de centelha Não inflamável
Os compostos relacionados
Outros aniões Selenato de sódio
Telurato de sódio
Outros cátions Sulfato de lítio
Sulfato de potássio
Sulfato de rubídio
Sulfato de césio
Os compostos relacionados Bissulfato de sódio
O sulfito de sódio
Persulfato de sódio
Página Suplementar dados
Estrutura e
Propriedades
N, ε r, etc.
Termodinâmica
dados
Comportamento de fase
Sólido, líquido, gasoso
Os dados espectrais UV, IV, RMN , MS
Sim Y (Verificar) (O que é: Sim Y / N?)
Excepto quando indicado, os dados são dados para materiais no seu estado normal (a 25 ° C, 100 kPa)
Referências de Infobox

O sulfato de sódio é o de sódio sal de ácido sulfúrico . Quando anidro, que é um sólido de fórmula Na 2 SO 4 cristalino branco conhecido como o mineral thenardite; o decahidrato Na 2 SO 4 · 10H 2 O tem sido conhecido como sal de Glauber ou, historicamente, mirabilis sal desde o século 17. Um outro sólido é o hepta-hidrato, que transforma a mirabilite quando arrefecida. Com uma produção anual de 6 milhões toneladas, é um importante produto químico commodity.

O sulfato de sódio é utilizado principalmente para o fabrico de detergentes e no Processo Kraft de papel polpação. Cerca de dois terços da produção mundial é de mirabilite, o natural mineral a forma de deca-hidrato, e o restante a partir de subprodutos de processos químicos tais como ácido clorídrico produção.

História

O hidrato de sulfato de sódio é conhecido como sal de Glauber, após o holandês / alemão químico e boticário Johann Rudolf Glauber (1604-1670), que a descobriu em 1625 em água de nascente austríaca. Ele a chamou de mirabilis sal (sal milagrosa), por causa de suas propriedades medicinais: os cristais foram usados como um propósito geral laxante, alternativas até mais sofisticados surgiu na década de 1900.

No século 18, o sal de Glauber começou a ser utilizado como uma matéria-prima para o produção industrial de carbonato de sódio ( carbonato de sódio), por reacção com cloreto de potássio ( carbonato de potássio). A demanda por carbonato de sódio aumentou e fornecimento de sulfato de sódio teve a aumentar em linha. Portanto, no século XIX, o grande escala Processo Leblanc, produzindo sulfato de sódio sintético como um intermediário chave, tornou-se o principal método de produção de carbonato de sódio.

Propriedades físicas e químicas

O sulfato de sódio é quimicamente muito estável, sendo não reactivo para mais oxidantes ou agentes de redução, a temperaturas normais. A temperaturas elevadas, ele pode ser convertido para sulfureto de sódio por redução carbotérmica:

Na 2 SO 4 + 2 C → Na 2 S + 2 CO 2

?cido-base

O sulfato de sódio é um neutro sal, que forma soluções aquosas com um pH de 7. A neutralidade de tais soluções reflecte o facto de que o sulfato é derivado, formalmente, a partir do ácido forte de ácido sulfúrico . Além disso, o ião Na +, com somente uma única carga positiva, apenas fracamente polariza os seus ligandos de água. O sulfato de sódio reage com o ácido sulfúrico para se obter o sal do ácido bissulfato de sódio:

Na 2 SO 4 + H 2 SO 4 2 NaHSO4

O constante de equilíbrio para este processo depende concentração e temperatura.

Solução e de troca iônica

Sulfato de sódio tem características de solubilidade em água incomuns. A sua solubilidade em água sobe mais do que dez vezes entre 0 ° C e 32,384 ° C, onde se atinge um máximo de 497 g / L. Neste ponto, a curva de solubilidade muda declive, e a solubilidade torna-se praticamente independente da temperatura. Esta temperatura a 32,384 ° C, o que corresponde à libertação da água de cristalização e fusão do sal hidratado, serve como uma referência de temperatura precisas para termómetro calibração.

O sulfato de sódio é um típico iônica sulfato, contendo íons Na + e SO 4 2- íons. A existência de sulfato na solução é indicada pela formação de sulfatos insolúveis fácil quando estas soluções são tratadas com Ba2 + ou Pb 2+ sais:

Na 2 SO 4 + BaCl2 → 2 NaCl + BaSO4
Gráfico mostrando a solubilidade do Na2SO4 temperatura vs.

O sulfato de sódio exibe uma tendência para formar moderada sais duplos. A única alumes formados com metais trivalentes são comuns NaAl (SO4) 2 (instáveis acima de 39 ° C) e NACR (SO 4) 2, em contraste com sulfato de potássio e sulfato de amónio que formam muitos alumes estáveis. Sais duplos com alguns outros sulfatos de metal alcalino são conhecidos, incluindo Na 2 SO 4 · 3K 2 SO 4 que ocorre naturalmente como o mineral glaserite. Formação de glaserite por reacção de sulfato de sódio com cloreto de potássio foi usado como a base de um método para a produção sulfato de potássio, um fertilizante . Outros sais duplos incluem 3Na 2 SO 4 · CaSO4, 3Na 2 SO 4 · MgSO4 ( vanthoffite) e NaF · Na 2 SO 4.

Estrutura

Cristais consistem em [Na (OH 2) 6] + com os iões geometria molecular octaédrico, como visto por muitos sais de sulfato metálico. Estes catiões são ligadas aos aniões sulfato através ligações de hidrogênio. As distâncias Na-S são 240 pm. Duas moléculas de água por unidade de fórmula não são coordenados de Na +. Cristalina decahidrato sulfato de sódio também é incomum entre os sais hidratados em ter um mensurável entropia residual (entropia no zero absoluto ) de 6,32 J · K -1 · mol -1. Isto é atribuído à sua capacidade para distribuir a água muito mais rapidamente em comparação com a maioria dos hidratos.

Produção

A produção mundial de sulfato de sódio, principalmente sob a forma de deca-hidrato do ascende a cerca de 5,5-6.000.000 toneladas por ano (Mt / A). Em 1985, a produção foi de 4,5 Mt / a, metade de fontes naturais, e metade da produção química. Depois de 2000, a um nível estável até 2006, a produção natural tinha aumentado para 4 Mt / um, e produção de substâncias químicas diminuiu para 1,5 a 2 Mt / a, com um total de 5,5 a 6 Mt / a. Para todas as aplicações, produzida naturalmente e sulfato de sódio produzidos quimicamente são praticamente intercambiáveis.

Indústria química

Cerca de um terço de sulfato de sódio o mundo é produzido como subproduto de outros processos na indústria química. A maior parte desta produção é quimicamente inerente ao processo primário, e apenas marginalmente económicas. Pelo esforço da indústria, portanto, a produção de sulfato de sódio como subproduto está em declínio.

O mais importante de produção de sulfato de sódio durante química é ácido clorídrico a produção, quer a partir de cloreto de sódio (sal) e ácido sulfúrico , no Processo de Mannheim, ou a partir de dióxido de enxofre no Processo de Hargreaves. O sulfato de sódio resultante destes processos são conhecidos como bolo de sal.

Mannheim: 2 NaCl + H 2 SO 4 → 2 HCl + Na 2 SO 4
Hargreaves: NaCl 4 + 2 SO2 + O2 + 2 H2O → 4 HCl + 2 Na 2 SO 4

A segunda maior produção de sulfato de sódio são os processos em que o ácido sulfúrico é excedente neutralizada por hidróxido de sódio , tal como aplicado em larga escala na produção de rayon. Este método é também uma preparação laboratorial regularmente aplicada e conveniente.

2 (NaOH aq) + H 2 SO 4 (aq) → Na 2 SO 4 (aq) + 2H 2 O ( l )

No laboratório, ele também pode ser sintetizado a partir da reacção entre de bicarbonato de sódio e sulfato de magnésio.

2NaHCO 3 + MgSO4 → Na 2 SO 4 + Mg (OH) 2 + 2CO 2

Anteriormente, sulfato de sódio também foi um subproduto do fabrico de dicromato de sódio, em que o ácido sulfúrico é adicionado a solução de cromato de sódio formando o dicromato de sódio, ou ácido crómico posteriormente. Alternativamente, o sulfato de sódio é ou foi formado na produção de carbonato de lítio, agentes quelantes, resorcinol, ácido ascórbico, sílica pigmentos, ácido nítrico , e fenol .

Massa de sulfato de sódio é normalmente purificado via a forma deca-hidrato, desde que a forma anidra tende a atrair ferro compostos e compostos orgânicos . A forma anidra é facilmente produzido a partir da forma hidratada por aquecimento suave.

Sulfato de sódio importante subproduto produtores de 50-80 Mt / a em 2006 incluem Elementis Chromium (indústria cromo, Castelo Hayne, NC, EUA), a Lenzing AG (200 Mt / a, indústria rayon, Lenzing, ?ustria), Addiseo (ex- Rhodia, indústria metionina, Les Roches-Roussillon, França), Elementis (indústria cromo, Stockton-on-Tees, Reino Unido), Shikoku Chemicals (Tokushima, Japão) e visko-R (indústria rayon, Rússia).

Aplicações

O sulfato de sódio utilizado para secar um líquido orgânico. Aqui se aglomera forma, indicando a presença de água no líquido orgânico.
Por continuação da aplicação de sulfato de sódio o líquido pode ser trazido até à secura, aqui indicada pela ausência de aglutinação.

Indústrias de commodities

Com US fixando o preço em US $ 30 por tonelada em 1970, em 2006 até US $ 90 por tonelada para a qualidade do bolo de sal e US $ 130 para notas melhores, sulfato de sódio é um material muito barato. O uso maior é como carga em casa lavanderia em pó detergentes, consumindo aprox. 50% da produção mundial. Este uso está diminuindo como os consumidores domésticos estão cada vez mais migrando para compactar ou detergentes líquidos que não incluem o sulfato de sódio.

Outro ex-major utilização de sulfato de sódio, nomeadamente os EUA eo Canadá, está no Processo de Kraft para a produção de polpa de madeira. Organics presentes no "licor negro" deste processo são queimados para produzir calor, necessária para accionar a redução de sulfato de sódio para sulfeto de sódio. No entanto, este processo está a ser substituído por processos mais recentes; uso de sulfato de sódio em os EUA ea indústria de celulose canadense diminuiu de 1,4 Mt / a em 1970 para apenas aprox. 150 mil toneladas em 2006.

O vidro indústria fornece outra aplicação significativa para o sulfato de sódio, como a segunda maior aplicação na Europa. O sulfato de sódio é utilizado como um clarificante, para ajudar a remover pequenas bolhas de ar a partir de vidro fundido. É fundentes do vidro, e previne a formação de espuma da massa fundida de vidro durante a refinação. A indústria do vidro na Europa tem sido consumir 1970-2006 um estábulo 110 mil toneladas anuais.

O sulfato de sódio é importante no fabrico de têxteis , particularmente no Japão, onde é maior a pedido. Sulfato de sódio ajuda na "nivelamento", reduzindo cargas negativas em fibras de modo que os corantes podem penetrar uniformemente. Ao contrário da alternativa de cloreto de sódio , não corroa o recipientes de aço inoxidável usado no tingimento. Esta aplicação no Japão e US consumido em 2006 cerca de 100 mil toneladas.

Armazenagem térmica

A alta capacidade de armazenamento de calor na mudança de fase do estado sólido para líquido, e a temperatura de mudança de fase vantajosa de 32 ° C (90 ° F), faz com que este material especialmente apropriado para armazenar o calor solar de baixa qualidade para libertação posterior em aplicações de aquecimento de espaços. Em algumas aplicações, o material é incorporado em ladrilhos térmicos que são colocados em um espaço de sótão, enquanto em outras aplicações, o sal é incorporado nas células rodeadas por água aquecida pelo sol. A mudança de fase permite uma redução substancial da massa de material necessário para o armazenamento de calor eficaz (o calor de fusão de sulfato de sódio deca-hidratado é de 25,53 kJ / mol, ou cerca de 19 cal / g), com a vantagem adicional de consistência de uma temperatura tão como material de suficiente tempo na fase apropriada é disponível.

Aplicações em pequena escala

No laboratório, sulfato anidro de sódio é amplamente usado como um inerte agente de secagem, para remover vestígios de água a partir de soluções orgânicas. É mais eficiente, mas mais lento de acção, do que o agente semelhante sulfato de magnésio. Ela só é eficaz inferior a cerca de 30 ° C, mas pode ser usado com uma variedade de materiais desde que seja quimicamente inerte relativamente. O sulfato de sódio é adicionado à solução até que os cristais não se aglutinarem; os dois clipes de vídeo (veja acima) demonstram como os cristais se aglutinam quando ainda molhado, mas alguns cristais fluir livremente uma vez que uma amostra é seca.

Sal de Glauber, o deca-hidratado, foi usado historicamente como um laxante. É eficaz para a remoção de certas drogas, tais como acetaminofeno a partir do corpo, por exemplo, depois de uma dose excessiva.

Em 1953, o sulfato de sódio foi proposto para o calor de armazenamento em passiva sistemas de aquecimento solar. Isso leva vantagem de suas propriedades de solubilidade pouco usuais, eo calor elevado de cristalização (78,2 kJ / mol).

Outros usos para sulfato de sódio incluem De-gear janelas, em purificadores de tapete, fabrico de amido, e, como um aditivo para alimentos para o gado.

Ultimamente, sulfato de sódio foi encontrado eficaz na dissolução de ouro micrometre muito finamente galvanizado que é encontrada em hardware electroplated ouro em produtos eletrônicos, tais como pins e outros conectores e switches. É mais seguro e mais barato do que os outros reagentes utilizados para recuperação de ouro, com pouca preocupação com reações adversas ou efeitos na saúde.

Pelo menos uma empresa, a Thermaltake, faz uma esteira computador laptop frio (iXoft Notebook Cooler) usando sulfato de sódio deca-hidratado dentro de um bloco de plástico acolchoado. O material se transforma lentamente para recircula líquido e, igualando a temperatura laptop e agindo como um isolamento.

Segurança

Embora o sulfato de sódio é geralmente considerado como não tóxico, que deve ser manuseado com cuidado. A poeira pode causar asma temporária ou irritação ocular; este risco pode ser prevenida através da protecção do olho e uma máscara de papel. Transporte não é limitado, e nenhum Frase de risco ou Frase de segurança aplicáveis.

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