Natriumsulfat: Formel, Egenskaper, Struktur, Tillämpningar

Natriumsulfat (dinatriumsalt av svavelsyra, dinatriumtetraoxidosulfat, sodasulfat, Glauber's salt, dåardit, mirabilit) är den oorganiska föreningen med formeln Na2S04 och dess relaterade hydrater. Alla former är vita fastämnen som är mycket lösliga i vatten.

Det anses vara en av de viktigaste kemiska produkterna som marknadsförs. Dess världsproduktion (nästan uteslutande i form av decahydrat) uppgår till cirka 6 miljoner ton per år.

Thenardite är det vattenfria natriumsulfatmineralet som produceras i torra förångningsmiljöer, i torra grottor, i gammal gruvverksamhet som utbrändhet och som en deposition kring fumaroler.

Det beskrevs först 1825 i Salinas Espartinas (Ciempozuelos, Madrid, Spanien) och namngavs sedanardita till förmån för den franska kemisten Louis Jacques Thénard (1777-1826).

Den nederländska / tyska kemisten och apotekaren Johann Rudolf Glauber (1604-1670) upptäckte 1625, i en österrikisk vårens vatten, natriumsulfatdekahydratet (senare kallat Glauber's salt). Han kallade det mirabilisalt (mirakulöst salt) på grund av dess medicinska egenskaper.

Mellan 1650 och 1660 började Glauber tillverka natriumsulfat från vanligt salt (NaCl) och koncentrerad svavelsyra. Denna process anses vara början av kemisk industri.

Dess kristaller användes som ett laxerande tills 20-talet.

På artonhundratalet började reaktionen av Glaubers salt med kaliumkarbonat (kaliumkarbonat) användas vid industriell produktion av soda (natriumkarbonat).

Det används för närvarande främst för tillverkning av tvättmedel och i Kraft-processen för produktion av pappersmassa (den dominerande metoden vid pappersproduktion).

Natriumsulfatmineraler finns i USA, Kanada, Spanien, Italien, Turkiet, Rumänien, Mexiko, Botswana, Kina, Egypten, Mongoliet och Sydafrika.

Huvudproducenterna är Kina (provinserna Jiangsu och Sichuan), följt av Spanien, där den största glauberitinsättningen i världen ligger (i Cerezo de Río Tirón, Burgos).

Den totala världsproduktionen av naturligt natriumsulfat uppskattas till cirka 8 miljoner ton, vilket erhålls som en biprodukt av andra industriella processer mellan 2 och 4 Mt.

Enligt Spanien, enligt information som publicerades i National Inventory of Sodium Sulphate Resources och andra uppdaterade data, beräknades beräknade lager av natriumsulfatmineraler i storleksordningen 730 Mt katalogiserad som "reserver" och 300 Mt mer katalogiserad som "andra resurser" .

I Europeiska unionen är Spanien för närvarande det enda landet med malmer av natriumsulfat (främst av Thenardite, Glauberite och Mirabilite).

Det finns för närvarande en allmän nedgång i efterfrågan på natriumsulfat inom textilsektorn.

Under de senaste åren har andra sektorer som tvättmedel upplevt viss tillväxt, i vissa regioner, på grund av deras låga pris som råvara.

De viktigaste expanderande marknaderna för natriumsulfat tvättmedel finns i Asien, Centralamerika och Sydamerika.

formler

2D-struktur

3D-struktur

särdrag

Fysikaliska och kemiska egenskaper

Natriumsulfat tillhör den reaktiva gruppen av natriumföreningar och hör även till gruppen av sulfater, väte sulfat och disulfater.

antändlighet

Det är ett icke brännbart ämne. Det finns ingen risk för explosion av dess pulver.

reaktivitet

Natriumsulfat är väldigt lösligt i vatten och hygroskopiskt. Det är mycket stabilt, är icke-reaktivt mot de flesta oxidationsmedel eller reduktionsmedel vid normala temperaturer. Vid höga temperaturer kan den omvandlas till natriumsulfid genom karbotermisk reduktion.

Kemiskt icke-reaktiva ämnen anses vara icke-reaktiva under typiska miljöförhållanden (även om de kan reagera under relativt extrema förhållanden eller i katalys). De är resistenta mot oxidation och reduktion (utom vid extrema förhållanden).

Farliga kemiska reaktioner

När aluminium smälter samman med natrium eller kaliumsulfat, uppstår en våldsam explosion.

toxicitet

Kemiskt icke-reaktiva ämnen anses vara giftfria (även om gasformiga ämnen i denna grupp kan fungera som smittämnen).

Även om natriumsulfat generellt anses vara giftfritt, måste det hanteras med försiktighet. Pulvret kan orsaka astma eller tillfällig ögonirritation. Denna risk kan undvikas genom användning av ögonskydd och en pappersmask.

tillämpningar

Dess huvudsakliga tillämpningar är i tillverkningen av:

tvättmedelpulver.
pappersmassa
textilier.
glas.
syntes av enzymer (vinframställning).
människa och djurmat.
apoteksprodukter.
grundläggande kemi i allmänhet.
stålprocesser.
Diskmedelpulver

Natriumsulfat är ett mycket billigt material. Den största användningen är som fyllmedel i hushållspulveringsmedel som förbrukar ca. 50% av världsproduktionen. De nya kompakta eller flytande tvättmedlen innehåller inte natriumsulfat, så denna användning minskar.

En annan användning av natriumsulfat som minskar i betydelse, särskilt i USA. och Kanada, finns i Kraft-processen för tillverkning av vedmassa. Förskott i processens termiska effektivitet minskade drastiskt behovet av natriumsulfat.

Glasindustrin ger en annan viktig tillämpning för natriumsulfat. Det är den näst största applikationen i Europa. Natriumsulfat används för att eliminera små luftbubblor från smält glas.

I Japan är den största tillämpningen av natriumsulfat vid tillverkning av textilier. Natriumsulfat hjälper färgämnena att tränga jämnt in i fibrerna och korroderar inte behållarna i rostfritt stål som används vid färgning (till skillnad från natriumklorid, vilket är den alternativa metoden).

Natriumsulfat är speciellt lämpat för lagring av lågkvalitativ solvärme (för senare frisättning i värmeapplikationer) på grund av sin höga värmelagringskapacitet under fasförändringen från fast till flytande som ges vid 32 ° C .

Vid kylning reducerar en blandning med natriumklorid (NaCl) vanligt salt smältpunkten till 18 ° C.

I laboratoriet används vattenfritt natriumsulfat i stor utsträckning som ett inert torkmedel för att avlägsna spår av vatten från organiska lösningar. Dess verkan är långsammare än magnesiumsulfat, men den kan användas med en mängd olika material eftersom det är kemiskt ganska inert.

Natriumsulfatdekahydrat (Glaubers salt) användes historiskt som ett laxermedel. Det är effektivt för eliminering av vissa läkemedel som acetaminofen (acetaminofen) från kroppen efter en överdosering.

Andra tillämpningar för natriumsulfat innefattar dess användning som tillsatsmedel vid framställning av mattfräschare, som tillsatsmedel i nötkreaturfoder och vid tillverkning av stärkelse.

Kliniska effekter

För dess terapeutiska tillämpningar hör natriumsulfat till kategorin saltlösning och katartiska laxermedel som används vid behandling av förstoppning.

Saline cathartics är salter som behåller vätskor i tarmarna genom den osmotiska verkan av det icke absorberade saltet, vilket indirekt ger upphov till peristaltisk ökning.

Saline cathartics absorberas dåligt av mag-tarmkanalen, därför är systemisk toxicitet osannolik om inte stora mängder har intagits. Stora exponeringar kan emellertid orsaka dehydrering och elektrolytförändringar som är sekundära för föreningarnas osmotiska effekter.

Kroniskt laxermedel missbruk kan inträffa hos patienter med ätstörningar, Munchausen syndrom eller faktiska sjukdomar. I allmänhet upplever patienter illamående, kräkningar och diarré i samband med magkramper. Svåra effekter kan inkludera dehydrering, hypotension, hypernatremi och elektrolytavvikelser.

Säkerhet och risker

Fareutlåtanden från det globalt harmoniserade systemet för klassificering och märkning av kemiska produkter (SGA).

Det globalt harmoniserade systemet för klassificering och märkning av kemikalier (SGA) är ett internationellt överenskommet system som skapats av FN för att ersätta de olika klassificerings- och märkningsstandarder som används i olika länder genom användning av konsekventa globala kriterier (FN United, 2015).

Faroklasserna (och deras motsvarande kapitel i GHS), klassificerings- och märkningsstandarderna och rekommendationerna för natriumsulfat är följande (European Chemicals Agency, 2017, United Nations, 2015, PubChem, 2017):