Сульфат натрію

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Сульфат натрію
Sodium sulfate.jpg
Sodium sulfate.svg
Назва за IUPAC Натрій сульфат
Ідентифікатори
Номер CAS 7757-82-6
Властивості
Молекулярна формула Na2SO4
Молярна маса 142,044 г/моль
Зовнішній вигляд білі кристали або порошок
Густина 2,664 г/см³
Тпл 884 °C[1]
Розчинність (вода) 28,1 г/100 г
Розчинність (етанол) нерозчинний
Показник заломлення (nD) 1,468
Структура
Кристалічна структура орторомбічна
Термохімія
Ст. ентальпія
утворення
ΔfHo298
-331,5 ккал/моль
Ст. ентропія So298 35,76 кал/(моль·K)
Теплоємність, cop 30,64 кал/(моль·K)
Пов'язані речовини
Інші аніони гідросульфат натрію, хлорид натрію
Якщо не зазначено інше, дані приведені для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Сульфа́т на́трію, на́трій сульфа́т — неорганічна сполука, натрієва сіль сульфатної кислоти складу Na2SO4.

Сульфат натрію широко застосовується для виробництва паперу за сульфатним методом, у виробництві соди, а також у скляній промисловості.

Поширення у природі[ред.ред. код]

Безводний сульфат натрію розповсюджений у земних надрах як мінерал тенардит, інколи із високим ступенем чистоти. Іншим поширеним джерелом даної солі є її кристалогідрат Na2SO4·10H2O, котрим є мінерал мірабіліт (глауберова сіль). Значні поклади мірабіліту знайдені у в затоці Кара-Богаз-Гол (Туркменістан).

Сульфат натрію утворює тверді розчини з іншими сульфатами, а також карбонатами і хлоридами. До таких мінералів відносяться:

Сульфат натрію також може бути знайдений і у морській воді. Так, вода із середньою солоністю у 35 містить близько 4,063 г/л сульфату натрію.

Світові запаси сульфату натрію оцінюються у 3,4 млрд. тонн.

Фізичні властивості[ред.ред. код]

Сульфат натрію є кристалами або порошкоподібною речовиною білого кольору. Він є гігроскопічним: вбираючи вологу та утворюючи декагідрат Na2SO4·10H2O, він суттєво збільшується у розмірах (до 4,17 разів). В охолоджених насичених розчинах також може існувати нестійкий гідрат Na2SO4·7H2O.

Речовина є добре розчинною у воді і малорозчинною в органічних розчинниках.

Розчинність Na2SO4 у воді (у відсотках)
20 °C 25 °C 30 °C 40 °C 50 °C 60 °C 70 °C 80 °C 90 °C 100 °C
16,13 21,94 29,22 32,35 31,55 30,90 30,39 30,02 29,79 29,67

При нагріванні до температур, менших за 884 °C, розкладання солі практично не відбувається, а при температурах близько 1200 °C втрати складатимуть кілька відсотків.

Отримання[ред.ред. код]

Промисловий сульфат натрію — нейтральна безводна натрієва сіль сірчаної кислоти (Na2SO4), яка задовольняє вимогам ГОСТ 6318-77 «Натрій сірчанокислий (сульфат натрію)»; виготовляється у вигляді порошкоподібного чи ґранульованого продукту і відпускається в розфасованому вигляді; зберігається в закритих складських приміщеннях, захищених від попадання вологи; постачається навалом і в мішках; застосовується в якості прискорювача тужавіння цементного розчину за температур вище 0°C.

Отримання з мінеральної сировини[ред.ред. код]

Окрім переробки мінералів, що містять сульфат натрію безпосередньо, існують інші способи добування солі з природної сировини. Основними є методи синтезу зі складових, що містять у собі компененти натрію у сульфату. Так, за методом Маннгейма широко розповсюджений хлорид натрію оброблюють концентрованою (93-96%) сульфатною кислотою:

\mathrm{ 2NaCl + H_2SO_{4(conc.)} \longrightarrow Na_2SO_4 + 2HCl }

Дана реакція знайшла застосунок у схемі промислового виробництва соди (карбонату натрію). Чистота кінцевого продукту складає 97—99,7%. Залишкові кількості сульфатної ислоти, які можуть залишатися у продукті, нейтралізуються додаванням незначної кількості карбонату натрію. Окрім сульфату натрію, продуктом взаємодії є газуватий хлороводень, котрий також має прикладне значення.

За методом Гаргрівза сульфатну кислоту заміняє діоксид сірки при додатковому окиснення повітрям:

\mathrm{ 4NaCl + 2SO_2 + O_2 + 2H_2O \longrightarrow 2Na_2SO_4 + 4HCl }

Як побічний продукт виробництв[ред.ред. код]

У 1988 році світове виробництво Na2SO4 складало 4,6 млн. тонн, і майже половину цього складав сульфат натрію, отриманий як побічний продукт.

Виробництво віскози[ред.ред. код]

Докладніше у статті Віскоза

Однією зі стадій в методі отримання віскозних волокон є взаємодія лужної солі целюлози із сірковуглецем, в результаті якої утворюється ксантогенат, котрий оброблюють сульфатною кислотою:

\mathrm{ CelONa + CS_2 \longrightarrow CelOCS_2Na }
\mathrm{ 2CelOCS_2Na + H_2SO_4 \longrightarrow 2CelOH + CS_2 + Na_2SO_4}

В результаті реакції утворюється близько одного кілограму сульфату натрію на кожен кілограм цільового волокна.

Виробництво дихроматів[ред.ред. код]

Промислове добування [дихромати|дихроматів]] полягає у підкисленні розчину хромату натрію сульфатною кислотою:

\mathrm{ 2Na_2CrO_4 + H_2SO_4 \longrightarrow Na_2SO_4 + Na_2Cr_2O_7 + H_2O}

Якщо взаємодія проводиться при температурах, вищих за 324 °C, з розчину кристалізується сульфат натрію із чистотою понад 99%. Така сіль може містити до 0,2% дихромату; для очищення її додатково розчиняють, відновлюють дихромат діоксидом сірки і відфільтровують нерозчинний оксид хрому(III).

Інші виробництва[ред.ред. код]

\mathrm{ Na_2B_4O_7 + H_2SO_4 + 5H_2O \longrightarrow 4H_3BO_3 + Na_2SO_4 }
\mathrm{ 2NaClO_3 + SO_2 \longrightarrow 2ClO_2 + Na_2SO_4}
\mathrm{ 2HCOONa + H_2SO_4 \longrightarrow 2HCOOH + Na_2SO_4}

Хімічні властивості[ред.ред. код]

Сульфат натрію, утворений сильною основою і сильною кислотою, повністю дисоціює у воді (середовище нейтральне):

\mathrm{ Na_2SO_4 \leftrightarrows 2Na^+ + SO_4^{2-} }

При розчиненні твердої солі у концентрованій сульфатній кислоті, утворюється кисла сіль — гідросульфат натрію:

\mathrm{ Na_2SO_{4(s)} + H_2SO_{4(conc.)} \longrightarrow 2NaHSO_4}

Сполука здатна відновлюватися воднем і коксом:

\mathrm{ Na_2SO_4 + 4H_2 \xrightarrow{550-600^oC, \ Fe_2O_3} \ Na_2S + 4H_2O }
\mathrm{ Na_2SO_4 + C + CaCO_3 \xrightarrow{1000^oC} \ Na_2CO_3 + CaS + CO_2}

Сіль окиснюється під дією вільного фтору:

\mathrm{ Na_2SO_4 + 2F_2 \xrightarrow{100-150^oC} \ NaF + SO_2F_2 + O_2}

Na2SO4 вступає в реакції обміну, які ведуть до утворення малорозчинних продуктів взаємодії:

\mathrm{ Na_2SO_4 + BaCl_2 \longrightarrow BaSO_4 \downarrow + 2NaCl}

Застосування[ред.ред. код]

Сульфат натрію застосовується у виробництві паперу за сульфатним методом (крафт-процес), для синтезу соди. Також він використовується у виготовленні скла, ультрамарину, у виготовленні барвників.

Завдяки своїй високій гігроскопічності і нерозчинності в органічних розчинниках, сульфат використовується для їхнього зневоднення.

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. Вище цієї температури сульфат натрію розкладається.

Джерела[ред.ред. код]