Le sulfate de sodium
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| Le sulfate de sodium | |
|---|---|
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Autres noms Thénardite (minérale) | |
| Identificateurs | |
| Numéro CAS | 7757-82-6  7727-73-3 (décahydrate) |
| PubChem | 24436 |
| ChemSpider | 22844 |
| UNII | 36KCS0R750 |
| ChEBI | CHEBI: 32149 |
| ChEMBL | CHEMBL233406 |
| Numéro RTECS | WE1650000 |
| Code ATC | A06 A12 CA02 |
| images de Jmol-3D | Image 1 |
SMILES
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InChI
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| Propriétés | |
| Formule moléculaire | Na 2 SO 4 |
| Masse molaire | 142,04 g / mol (anhydre) 322,20 g / mol (décahydraté) |
| Apparence | solide cristallin blanc hygroscopique |
| Odeur | inodore |
| Densité | 2,664 g / cm 3 (anhydre) 1,464 g / cm 3 (décahydraté) |
| Point de fusion | 884 ° C (anhydre) |
| Point d'ébullition | 1429 ° C (anhydre) |
| Solubilité dans l'eau | anhydre: 4,76 g / 100 ml (0 ° C) 42,7 g / 100 ml (100 ° C) heptahydraté: 19,5 g / 100 ml (0 ° C) 44 g / 100 ml (20 ° C) |
| Solubilité | insoluble dans l'éthanol soluble dans glycérol et l'iodure d'hydrogène |
| Indice de réfraction (n D) | 1,468 (anhydre) 1,394 (décahydrate) |
| Structure | |
| Crystal structure | orthorhombique ou hexagonal (anhydre) monoclinique (décahydrate) |
| Risques | |
| FS | MSDS externe |
| Indice de l'UE | Non listé |
| Principal dangers | Irritant |
| NFPA 704 |  0 1 0 |
| Point d'éclair | Ininflammable |
| Des composés apparentés | |
| D'autres anions | sélénate de sodium tellurate de sodium |
| D'autres cations | le sulfate de lithium sulfate de potassium sulfate de rubidium sulfate de césium |
| Des composés apparentés | Le bisulfate de sodium Le sulfite de sodium le persulfate de sodium |
| Page de données supplémentaire | |
| Structure et propriétés | n, ε r, etc. |
| Thermodynamique données | comportement de phase Solide, liquide, gaz |
| Les données spectrales | UV, IR, RMN , MS |
 (Vérifier) (Qu'est-ce que:  /  Sauf indication contraire, les données sont données pour le matériel dans leur état standard (à 25 ° C, 100 kPa) | |
| Références d'Infobox | |
Le sulfate de sodium est le sodium de sel de l'acide sulfurique . Quand anhydre, ce est un solide blanc cristallin de formule Na 2 SO 4 connu sous le nom minéral thénardite; la décahydraté Na 2 SO 4 · 10H 2 O a été connu comme le sel de Glauber ou, historiquement, mirabilis sal depuis le 17ème siècle. Un autre solide est l'heptahydrate, qui se transforme en mirabilite lorsqu'il est refroidi. Avec une production annuelle de 6.000.000 tonnes, ce est un grand produit chimique de base.
Le sulfate de sodium est utilisé principalement pour la fabrication de détergents et dans le Procédé Kraft de papier la réduction en pâte. Environ les deux tiers de la production mondiale est de mirabilite, le naturel minéral sous forme de décahydrate, et le reste à partir de sous-produits de des procédés chimiques tels que l'acide chlorhydrique production.
Histoire
L'hydrate de sulfate de sodium est connu comme le sel de Glauber après le néerlandais / allemand chimiste et apothicaire Johann Rudolf Glauber (1604-1670), qui l'a découvert en 1625 dans l'eau de source autrichienne. Il l'a appelé mirabilis sal (sel miraculeuse), en raison de ses propriétés médicinales: les cristaux ont été utilisés comme un objectif général laxatif, alternatives jusqu'à plus sophistiqués est née dans les années 1900.
Au 18ème siècle, le sel de Glauber a commencé à être utilisé comme matière première pour la la production industrielle de carbonate de sodium ( carbonate de sodium), par réaction avec de la potasse ( le carbonate de potassium). La demande de carbonate de soude et de l'offre accrue de sulfate de sodium dû augmenter en ligne. Par conséquent, dans le dix-neuvième siècle, la grande échelle Procédé Leblanc, production de sulfate de sodium synthétique comme un intermédiaire clé, est devenu la principale méthode de production de carbonate de soude.
PROPRIETES physiques et chimiques
Le sulfate de sodium est chimiquement très stable, non réactif vers plus ou l'oxydation d'agents réducteurs à des températures normales. A des températures élevées, il peut être converti en sulfure de sodium par réduction carbothermique:
- Na 2 SO 4 + 2 C → Na 2 S + 2 CO 2
Acide-base
Le sulfate de sodium est un neutre sel qui forme des solutions aqueuses avec un pH de 7. La neutralité de ces solutions reflète le fait que le sulfate est dérivé formellement de l'acide fort de l'acide sulfurique . En outre, l'ion Na +, avec seulement une seule charge positive, polarise que faiblement ses ligands d'eau. Le sulfate de sodium réagit avec l'acide sulfurique pour donner le sel d'acide le bisulfate de sodium:
- Na 2 SO 4 + H 2 SO 4 ⇌ 2 NaHSO 4
Le la constante d'équilibre de ce processus dépend de la concentration et la température.
échange de solution et de l'ion
Le sulfate de sodium a des caractéristiques inhabituelles de solubilité dans l'eau. Sa solubilité dans l'eau augmente plus que décuplé entre 0 ° C à 32,384 ° C, où elle atteint un maximum de 497 g / L. À ce stade, la courbe de solubilité change la pente et la solubilité devient presque indépendante de la température. Cette température à 32,384 ° C, correspondant à la sortie de l'eau cristalline et la fusion du sel hydraté, sert de référence précise de la température de thermomètre étalonnage.
Le sulfate de sodium est un exemple typique ionique sulfate, contenant des ions Na + et SO 4 2- ions. L'existence de sulfate en solution est indiquée par la formation facile de sulfates insolubles lorsque ces solutions sont traitées avec Ba 2+ ou Pb 2+ sels:
- Na 2 SO 4 + BaCl 2 → 2 NaCl + BaSO 4
Le sulfate de sodium affiche une tendance modérée pour former les sels doubles. Le seul aluns formés avec des métaux trivalents sont communs NaAl (SO 4) 2 (instable au-dessus de 39 ° C) et NACR (SO 4) 2, à la différence de le sulfate de potassium et du sulfate d'ammonium qui forment de nombreux aluns stables. Les sels doubles avec d'autres sulfates de métaux alcalins sont connus, y compris Na 2 SO 4 · 3K 2 SO 4 qui se produit naturellement comme le minéral glasérite. Formation de glasérite par réaction de sulfate de sodium avec le chlorure de potassium a été utilisé comme la base d'un procédé de production sulfate de potassium, un engrais . Autres sels doubles comprennent 3Na 2 SO 4 · CaSO 4, 3Na 2 SO 4 · MgSO 4 ( vanthoffite) et NaF · Na 2 SO 4.
Structure
Cristaux sont constitués de [Na (OH 2) 6] + ions avec géométrie moléculaire octaédrique, comme on le voit depuis plusieurs sels de sulfate métallique. Ces cations sont liés aux anions sulfates par des liaisons hydrogène. Les distances sont Na-O 240 h. Deux molécules d'eau par unité de formule ne sont pas coordonnés à Na +. Cristalline du sulfate de sodium décahydraté est également inhabituel parmi les sels hydratés à avoir une mesurable entropie résiduelle (entropie au zéro absolu ) de 6,32 J · K -1 · mol -1. Ce est attribuée à sa capacité de distribuer de l'eau beaucoup plus rapidement par rapport à la plupart des hydrates.
Production
La production mondiale de sulfate de sodium, principalement sous la forme de la décahydraté se élève à environ 5,5 à 6.000.000 tonnes par an (Mt / a). En 1985, la production était de 4,5 Mt / a, la moitié provenant de sources naturelles, et la moitié de la production chimique. Après 2000, à un niveau stable jusqu'en 2006, la production naturelle était passé à 4 Mt / a, et la production chimique a diminué à 1,5 à 2 Mt / a, avec un total de 5,5 à 6 Mt / a. Pour toutes les applications, produite naturellement et le sulfate de sodium produit chimiquement sont pratiquement interchangeables.
L'industrie chimique
Environ un tiers de sulfate de sodium dans le monde est produit comme sous-produit d'autres processus dans l'industrie chimique. La plupart de cette production est chimiquement inhérente au processus primaire, et seulement marginalement économique. Par l'effort de l'industrie, par conséquent, la production de sulfate de sodium comme sous-produit est en déclin.
La plus importante production de sulfate de sodium pendant chimique est l'acide chlorhydrique production, soit à partir de chlorure de sodium (sel) et l'acide sulfurique , dans la Procédé Mannheim, ou à partir de le dioxyde de soufre dans le Procédé Hargreaves. Le sulfate de sodium résultant de ces procédés sont connus en tant que gâteau de sel.
- Mannheim: 2 NaCl + H 2 SO 4 → 2 HCl + Na 2 SO 4
- Hargreaves: 4 NaCl + 2 SO 2 + O 2 + 2 H 2 O → 4 HCl + 2 Na 2 SO 4
La deuxième grande production de sulfate de sodium sont les procédés où l'acide sulfurique est excédent neutralisé par l'hydroxyde de sodium , telle qu'elle est appliquée sur une grande échelle dans la production de rayonne. Cette méthode est également une préparation de laboratoire appliquée régulièrement et pratique.
- 2 (NaOH aq) + H 2 SO 4 (aq) → Na 2 SO 4 (aq) + 2 H 2 O ( l )
En laboratoire, il peut également être synthétisé à partir de la réaction entre bicarbonate de sodium et sulfate de magnésium.
- 2NaHCO 3 + MgSO 4 → Na 2 SO 4 + Mg (OH) 2 + 2CO 2
Autrefois, le sulfate de sodium est également un sous-produit de la fabrication de le dichromate de sodium, où l'acide sulfurique est ajouté à une solution de chromate de sodium formant du dichromate de sodium ou l'acide chromique par la suite. Alternativement, le sulfate de sodium est ou a été formé dans la production de le carbonate de lithium, des agents chélatants, le résorcinol, l'acide ascorbique, la silice , les pigments de l'acide nitrique et le phénol .
Sulfate de sodium en vrac est généralement purifié via le formulaire de décahydraté, puisque la forme anhydre a tendance à attirer fer composés et composés organiques . La forme anhydre est facilement produit à partir de la forme hydratée par le réchauffement douce.
Sulfate de sodium sous-produit majeur producteurs de 50-80 Mt / a en 2006 comprennent Elementis Chromium (industrie de chrome, Castle Hayne, NC, États-Unis), Lenzing AG (200 Mt / a, industrie de la rayonne, Lenzing, Autriche), Addiseo (anciennement Rhodia, l'industrie de la méthionine, Les Roches-Roussillon, France), Elementis (industrie de chrome, Stockton-on-Tees, Royaume-Uni), Shikoku Chemicals (Tokushima, Japon) et Visko-R (industrie de la rayonne, la Russie).
Applications
industries des produits de base
Avec les prix américains à 30 $ la tonne en 1970, en 2006 jusqu'à 90 $ la tonne pour la qualité de gâteau de sel et 130 $ pour de meilleures notes, le sulfate de sodium est un matériau très pas cher. L'utilisation est plus grand comme charge dans la maison poudre buanderie détergents, consommant environ. 50% de la production mondiale. Cette utilisation est en déclin en tant que consommateurs domestiques sont de plus en plus optent pour compacter ou de détergents liquides qui ne contiennent pas de sulfate de sodium.
Une autre utilisation anciennement majeur pour le sulfate de sodium, notamment aux États-Unis et au Canada, est dans le Procédé kraft pour la fabrication de la pâte de bois. Organics présents dans la «liqueur noire» de ce processus sont brûlés pour produire de la chaleur, nécessaire pour conduire le réduction de sulfate de sodium à sulfure de sodium. Cependant, ce processus est remplacé par des processus nouveaux; utilisation de sulfate de sodium dans les États-Unis et de l'industrie canadienne des pâtes a baissé de 1,4 Mt / a en 1970 à seulement env. 150 000 tonnes en 2006.
Le verre industrie fournit une autre application importante pour le sulfate de sodium, en tant que deuxième plus grande application en Europe. Le sulfate de sodium est utilisé en tant que agent de clarification, pour aider à éliminer les petites bulles d'air de verre fondu. Il fluidifie le verre, et empêche la formation d'écume du verre fondu au cours du raffinage. L'industrie du verre en Europe a consommé 1970-2006 une écurie 110 000 tonnes par an.
Le sulfate de sodium est important dans la fabrication de textiles , en particulier au Japon, où elle est la plus grande demande. Le sulfate de sodium contribue à "nivellement", réduire les charges négatives sur les fibres de sorte que les colorants peuvent pénétrer uniformément. Contrairement à la solution de chlorure de sodium , il ne se corrode pas la des récipients en acier inoxydable utilisés dans la teinture. Cette application au Japon et des États-Unis consommé en 2006 environ 100 000 tonnes.
Stockage thermique
La capacité de stockage de chaleur dans le changement de phase de l'état solide à l'état liquide, et la température de changement de phase avantageuse de 32 ° C (90 ° F) rend ce matériau particulièrement approprié pour le stockage de la chaleur solaire de bas grade pour plus tard dans les applications de chauffage des locaux. Dans certaines applications, le matériau est incorporé dans tuiles thermiques qui sont placés dans un grenier tandis que dans d'autres applications, le sel est incorporé dans les cellules entourées par l'eau chauffée par le soleil. Le changement de phase permet une réduction importante de la masse de matière nécessaire pour le stockage de chaleur efficace (la chaleur de fusion du sulfate de sodium décahydraté est 25,53 kJ / mole ou environ 19 cal / g), avec l'avantage supplémentaire d'une consistance de température à long matériau que suffisante dans la phase appropriée est disponible.
Applications à petite échelle
Au laboratoire, le sulfate de sodium anhydre est largement utilisé comme un gaz inerte agent de séchage, pour éliminer les traces d'eau à partir de solutions organiques. Il est plus efficace, mais plus lente à action, que l'agent similaire sulfate de magnésium. Ce est seulement efficace inférieure à environ 30 ° C, mais il peut être utilisé avec une variété de matériaux car il est relativement inerte chimiquement. Le sulfate de sodium est ajouté à la solution jusqu'à ce que les cristaux se agglutinent plus ensemble; les deux clips vidéo (voir ci-dessus) montrent comment les cristaux se agglutinent quand encore humide, mais certains cristaux circuler librement une fois un échantillon est sec.
Le sel de Glauber, le décahydrate, a été historiquement utilisé en tant que laxatif. Il est efficace pour l'élimination de certains médicaments tels que l'acétaminophène à partir du corps, par exemple, après un surdosage.
En 1953, le sulfate de sodium a été proposé de chaleur dans le stockage passif systèmes de chauffage solaire. Cette méthode tire parti de ses propriétés de solubilité inhabituelles, et la forte chaleur de cristallisation (78,2 kJ / mol).
D'autres utilisations pour le sulfate de sodium comprennent des fenêtres de dégivrage, dans assainisseurs de tapis, fabrication d'amidon, et en tant qu'additif pour l'alimentation du bétail.
Dernièrement, le sulfate de sodium a été trouvé efficace pour dissoudre très finement galvanisé or du micromètre qui se trouve dans le matériel électrolytique d'or sur les produits électroniques tels que les pins et autres connecteurs et commutateurs. Il est plus sûr et moins cher que les autres réactifs utilisés pour la récupération de l'or, avec peu d'intérêt pour les effets indésirables ou des effets sur la santé.
Au moins une entreprise, ThermalTake, rend un tapis de refroidissement ordinateur portable (iXoft de Notebook Cooler) en utilisant du sulfate de sodium décahydraté l'intérieur d'un pad en plastique matelassé. Le matériau tourne lentement au liquide et recircule, température d'égalisation portable et agissant comme un isolant.
Sécurité
Bien que le sulfate de sodium est généralement considéré comme non toxique, il doit être manipulé avec soin. La poussière peut causer de l'asthme temporaire ou une irritation des yeux; ce risque peut être évité en utilisant des lunettes de protection et un masque de papier. Transport ne est pas limitée, et ne Phrase de risque ou Phrase de sécurité se applique.
