NATRIUM SULFAT (NA2SO4): STRUKTUR, SIFAT, KEGUNAAN, MEMPEROLEH - KIMIA - 2026

The natrium sulfat adalah garam bukan organik mempunyai yang formula kimia Na ₂ SO ₄ . Ia terdiri daripada pepejal putih, terdapat dalam tiga bentuk: anhidrat, heptahidrat (hampir tidak ada) dan decahydrate (yang dikenali sebagai garam Glaubert); yang terakhir adalah bentuk natrium sulfat yang paling banyak.

Natrium sulfat decahydrate, Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O, ditemui pada tahun 1625 oleh Glaubert di mata air, yang menamakannya sebagai garam mirabilis (garam ajaib) kerana sifat perubatannya.

Tonton gelas dengan sampel natrium sulfat. Sumber: Walkerma melalui Wikipedia.

Natrium sulfat mempunyai banyak aplikasi dalam industri tekstil dan kertas, serta pembuatan kaca. Kegunaannya diperluas ke aplikasi termal, yang meliputi bekalan haba dan penyejukan komputer riba.

Natrium sulfat adalah sebatian beracun rendah dan tindakan berbahaya terutamanya mekanikal dan bukan bahan kimia. Atas sebab-sebab kristalografi, garam ini, seperti rakan kaliumnya, K ₂ SO ₄ , mempunyai struktur kisi dan polimorfik.

Struktur

Garam anhidrat

Ion natrium sulfat anhidrat. Sumber: Claudio Pistilli

Rumus Na ₂ SO ₄ menunjukkan sekaligus bahawa ion Na ⁺ dan SO ₄ ² berada dalam nisbah 1: 2 dalam kristal garam ; iaitu, untuk setiap dua kation Na ⁺ terdapat anion SO ₄ ^2- berinteraksi dengan mereka melalui tarikan elektrostatik (gambar atas).

Sudah tentu, ini berlaku untuk Na ₂ SO ₄ anhidrat, tanpa molekul air yang diselaraskan dengan natrium di dalam kristal.

Natrium sulfat

Walaupun merupakan garam yang kelihatan sederhana, keterangannya secara strukturnya kompleks. Na ₂ SO ₄ menghadirkan polimorfisme, yang memiliki hingga lima fasa kristal: I, II, III, IV dan V, yang suhu peralihannya masing-masing 180, 200, 228, 235 dan 883 ºC.

Walaupun tidak ada rujukan untuk mengesahkannya, Na ₂ SO ₄ I mestilah dengan struktur kristal heksagon, lebih padat dibandingkan dengan Na ₂ SO ₄ III ortorhombik , yang kristalnya Na ⁺ membentuk tetrahedra (NaO ₄ ) dan oktahedra koordinasi (NaO ₆ ); iaitu, ia dapat dikelilingi oleh empat atau enam SO ₄ ^2- anion .

Garam dehidrasi

Sementara itu, struktur kristal monoklinik hidrat terpentingnya, Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O, lebih sederhana. Di dalamnya, molekul air praktikalnya berinteraksi atau berkoordinasi dengan Na ⁺ di Na (H ₂ O) ₆ ⁺ oktahedra , dengan SO ₄ ^2- hanya memberikan kestabilan yang cukup pada kristal sehingga wujud dalam fasa pepejal.

Walau bagaimanapun, takat lebur (32.38ºC) jauh lebih rendah daripada rancangan garam kontang (884ºC) bagaimana molekul air dan ikatan hidrogen mereka melemahkan interaksi ionik lebih kukuh dalam Na ₂ SO ₄ .

Hartanah

Nama-nama

-Sodium sulfat (IUPAC)

-Garam garam (decahydrate)

- Garam ajaib (decahydrate)

-Disodium sulfat.

Jisim molar

142.04 g / mol (anhidrat)

322.20 g / mol (decahydrate)

Penampilan fizikal

Pepejal kristal hygroscopic putih

Bau

Tandas

Rasa

Pahit dan masin

Ketumpatan

2,664 g / cm ³ (anhidrat)

1,464 g / cm ³ (decahydrate)

Perhatikan bagaimana molekul air di dalam kristal menyebabkannya mengembang dan, oleh itu, mengurangkan ketumpatannya.

Takat lebur

884 ºC (anhidrat)

32.38 ºC (decahydrate)

Takat didih

1,429 ºC (anhidrat)

Keterlarutan air

4.76 g / 100 ml (0 ºC)

13.9 g / 100 ml (20 ° C)

42.7 g / 100 ml (100 ° C)

Semua nilai kelarutan sesuai dengan garam anhidrat, yang cukup larut dalam air pada semua suhu.

Kelarutan meningkat secara tiba-tiba antara 0ºC dan 38.34ºC, dengan memperhatikan bahawa dalam julat suhu ini kelarutan meningkat lebih dari 10 kali. Walau bagaimanapun, dari 32.38ºC kelarutan tidak bergantung pada suhu.

Ia berlaku bahawa pada suhu 32.8 ºC, natrium sulfat decahydrate larut dalam air kristalnya sendiri. Oleh itu, keseimbangan dicapai antara garam decahydrate, garam anhidrat dan larutan tepu natrium sulfat.

Selagi keadaan tiga fasa dikekalkan, suhu akan tetap berterusan, yang membolehkan suhu termometer dikalibrasi.

Sebaliknya, kelarutan untuk garam heptahidrat adalah:

19.5 g / 100 ml (0 ºC)

44.0 g / 100 ml (20 ° C)

Perhatikan bahawa pada suhu 20 ° C garam heptahidrat adalah tiga kali lebih larut daripada garam anhidrat.

Indeks biasan

1,468 (anhidrat)

1.394 (decahydrate)

Kestabilan

Stabil dalam keadaan penyimpanan yang disyorkan. Tidak serasi dengan asid dan basa kuat, aluminium dan magnesium.

Penguraian

Apabila dipanaskan hingga penguraian ia mengeluarkan asap toksik sulfur oksida dan natrium oksida.

pH

Larutan berair 5% mempunyai pH 7.

Kereaktifan

Natrium sulfat terurai dalam larutan berair menjadi 2 Na ⁺ dan SO ₄ ^2- , yang membolehkan ion sulfat bergabung dengan Ba ²⁺ untuk memendapkan barium sulfat. Ia secara praktikal membantu menggantikan ion barium dari sampel air.

Natrium sulfat diubah menjadi natrium sulfida dengan bertindak balas pada suhu tinggi dengan arang batu:

Na ₂ SO ₄ + 2 C => Na ₂ S + 2 CO ₂

Garam Glaubert, NaSO ₄ .10H ₂ O bertindak balas dengan kalium karbonat untuk menghasilkan natrium karbonat.

Permohonan

Industri kertas

Natrium sulfat digunakan dalam pembuatan pulpa kertas. Ia digunakan dalam pembuatan kertas Kraft, yang tidak mengandung lignin dan tidak mengalami proses pemutihan, yang memberikan ketahanan yang besar. Di samping itu, ia digunakan dalam pembuatan kadbod.

Bahan pencuci

Ini digunakan sebagai bahan pengisi untuk detergen rumah tangga sintetik, ditambahkan ke detergen untuk mengurangkan ketegangan permukaan.

Cermin mata

Ini digunakan dalam pembuatan kaca untuk mengurangi atau menghilangkan kehadiran gelembung udara kecil di kaca cair. Selain itu, ia menghilangkan pembentukan sanga semasa proses penyempurnaan kaca lebur.

Industri tekstil

Natrium sulfat digunakan sebagai mordant, kerana memudahkan interaksi pewarna dengan serat fabrik. Natrium sulfat decahydrate digunakan dalam ujian pewarna.

Selain itu, natrium sulfat digunakan sebagai pelarut pewarna dan agen pencetakan pewarna; seperti pewarna langsung, pewarna sulfur, dan agen lain yang mendorong pewarnaan kapas. Ia juga digunakan sebagai agen penahan untuk pewarna sutera langsung.

Ubat

Natrium sulfat decahydrate digunakan sebagai pencahar, kerana kurang diserap dalam usus, dan oleh itu kekal di lumen usus menyebabkan peningkatan jumlah. Ini merangsang peningkatan kontraksi peristaltik yang mendorong pengusiran kandungan usus.

Natrium sulfat adalah penawar untuk mengawal keracunan barium dan garam plumbum. Garam Glaubert berkesan untuk menghilangkan ubat-ubatan tertentu yang berlebihan; sebagai contoh, paracetamol (acetoaminophen).

Selain itu, ia digunakan untuk membekalkan elektrolit kekurangan yang terdapat dalam larutan isoosmotik.

Ejen pengeringan

Natrium sulfat, sebagai reagen lengai, digunakan untuk menghilangkan air dari larutan sebatian organik.

Bahan mentah

Natrium sulfat digunakan sebagai bahan mentah untuk pengeluaran banyak bahan, termasuk: natrium sulfida, natrium karbonat, dan amonium sulfat.

Mendapatkan

Natrium sulfat diperoleh dengan pengekstrakan perlombongan dan tindak balas kimia.

Pengekstrakan perlombongan

Terdapat tiga bijih atau mineral yang dieksploitasi dengan hasil komersial: thenardite (Na ₂ SO ₄ ), mirabilite (Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O) dan glaubarite (Na ₂ SO ₄ · CaSO ₄ ).

Di Sepanyol, simpanan thenardit dan mirabilit dieksploitasi oleh perlombongan bawah tanah galeri dan tiang. Sementara itu, glauberit diperoleh di tempat terbuka, dengan menggunakan rakit besar yang diletakkan di simpanan mineral.

Tanah disiapkan dengan letupan intensiti rendah untuk menghasilkan keliangan yang memungkinkan pencucian natrium sulfat. Fasa pengeluaran berlaku dengan penyiraman glauberite penyiram air tawar, pencucian yang menyebar ke bawah.

Air garam natrium sulfat dikumpulkan, menjadikan sisa kalsium sulfat sebagai pengisian.

Pengeluaran bahan kimia

Natrium sulfat diperoleh semasa penghasilan asid hidroklorik dengan dua proses: proses Mannheim dan proses Hardgreaves.

Proses Mannheim

Ia dilakukan dalam tungku keluli besar dan dengan platform reaksi keluli 6 m. Tindak balas berlaku antara natrium klorida dan asid sulfurik:

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

Proses Hardgreaves

Ia melibatkan tindak balas natrium klorida, sulfur oksida, oksigen, dan air:

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

Yang lain

Natrium sulfat dihasilkan dalam tindak balas peneutralan antara natrium hidroksida dan asid sulfurik:

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

Natrium sulfat adalah hasil sampingan dari pengeluaran sebilangan besar sebatian. Ia diekstrak dari sisa cair yang dikeluarkan semasa penghasilan viskosa dan selofan. Juga dalam penghasilan natrium dikromat, fenol, asid borik dan litium karbamat.

Risiko

Natrium sulfat dianggap sebatian ketoksikan rendah. Walau bagaimanapun, ia boleh menyebabkan bahaya kepada orang yang menggunakannya dengan tidak betul.

Contohnya, hubungan boleh menyebabkan kerengsaan mata, kemerahan dan sakit. Pada kulit boleh menyebabkan kerengsaan dan alergi pada sesetengah orang. Pengambilannya dapat menyebabkan kerengsaan saluran pencernaan dengan mual, muntah dan cirit-birit. Dan akhirnya, penyedutannya menimbulkan kerengsaan pada saluran pernafasan.

Rujukan

1. Shiver & Atkins. (2008). Kimia bukan organik. (Edisi keempat). Bukit Mc Graw.
2. Wikipedia. (2019). Natrium sulfat. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
3. Pusat Maklumat Nasional Bioteknologi. (2019). Natrium sulfat. Pangkalan Data PubChem. CID = 24436. Dipulihkan dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. BN Mehrotra. (1978). Struktur kristal Na ₂ SO ₄ III. Dipulihkan dari: rruff-2.geo.arizona.edu
5. Glauberite-Thenardite (natrium sulfat). . Dipulihkan dari: igme.es