Siarczan sodu: Wzór, właściwości, struktura, zastosowania

Siarczan sodu (sól disodowa kwasu siarkowego, tetraoksydosiarczan disodu, siarczan sody, sól Glaubera, potemardyt, mirabilit) jest związkiem nieorganicznym o wzorze Na 2 SO 4 i związanymi z nim hydratami. Wszystkie formy są białymi ciałami stałymi, które są wysoce rozpuszczalne w wodzie.

Jest uważany za jeden z głównych produktów chemicznych sprzedawanych na rynku. Jego światowa produkcja (prawie wyłącznie w postaci dekahydratu) wynosi około 6 milionów ton rocznie.

Thenardite jest bezwodnym minerałem siarczanu sodu, który powstaje w suchych środowiskach wyparnych, w suchych jaskiniach, w starych kopalniach jako wykwity i jako osad wokół fumaroli.

Po raz pierwszy został opisany w 1825 roku w Salinas Espartinas (Ciempozuelos, Madryt, Hiszpania) i został nazwany thenardita na cześć francuskiego chemika Louisa Jacquesa Thénarda (1777-1826).

Holenderski / niemiecki chemik i aptekarz Johann Rudolf Glauber (1604-1670) odkrył w 1625 r. W wodzie austriackiej wiosny dekahydrat siarczanu sodu (później znany jako sól Glaubera). Nazwał to solą mirabilis (cudowna sól), ze względu na swoje właściwości lecznicze.

W latach 1650–1660 Glauber zaczął wytwarzać siarczan sodu z soli kuchennej (NaCl) i stężonego kwasu siarkowego. Ten proces jest uważany za początek przemysłu chemicznego.

Jego kryształy były używane jako środek przeczyszczający aż do XX wieku.

W XVIII wieku reakcja soli Glaubera z potażem (węglan potasu) zaczęła być stosowana w przemysłowej produkcji sody kalcynowanej (węglanu sodu).

Jest obecnie stosowany głównie do produkcji detergentów oraz w procesie Kraft do produkcji masy papierniczej (dominująca metoda w produkcji papieru).

Złoża mineralne siarczanu sodu znajdują się w Stanach Zjednoczonych, Kanadzie, Hiszpanii, Włoszech, Turcji, Rumunii, Meksyku, Botswanie, Chinach, Egipcie, Mongolii i RPA.

Głównymi producentami są Chiny (prowincje Jiangsu i Syczuan), a następnie Hiszpania, gdzie znajduje się największy depozyt glauberytu na świecie (w Cerezo de Río Tirón, Burgos).

Całkowita światowa produkcja naturalnego siarczanu sodu szacowana jest na około 8 milionów ton, a uzyskana jako produkt uboczny innych procesów przemysłowych od 2 do 4 Mt.

W Hiszpanii, zgodnie z informacjami opublikowanymi w Krajowym spisie zasobów siarczanu sodu i innymi zaktualizowanymi danymi, szacunkowe zapasy minerałów siarczanowych sodu rzędu 730 Mt skatalogowanych jako „rezerwy” i 300 Mt bardziej skatalogowanych jako „inne zasoby”,

W Unii Europejskiej Hiszpania jest obecnie jedynym krajem z rudami siarczanu sodu (głównie z Thenardite, Glauberite i Mirabilite).

Obecnie obserwuje się ogólny spadek popytu na siarczan sodu w sektorze tekstylnym.

W ostatnich latach inne sektory, takie jak detergenty, odnotowały pewien wzrost w niektórych regionach ze względu na niską cenę jako surowiec.

Główne rozwijające się rynki detergentów siarczanowych sodu znajdują się w Azji, Ameryce Środkowej i Ameryce Południowej.

Wzory

Struktura 2D

Struktura 3D

Funkcje

Właściwości fizyczne i chemiczne

Siarczan sodu należy do reaktywnej grupy związków sodu i również należy do grupy siarczanów, wodorosiarczanów i disiarczanów.

Palność

Jest to substancja niepalna. Nie ma ryzyka wybuchu jego proszków.

Reaktywność

Siarczan sodu jest bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie i higroskopijny. Jest bardzo stabilny, nie reaguje z większością środków utleniających lub redukujących w normalnych temperaturach. W wysokich temperaturach można go przekształcić w siarczek sodu przez redukcję karbotermiczną.

Substancje niereaktywne chemicznie uważa się za niereaktywne w typowych warunkach środowiskowych (chociaż mogą reagować w stosunkowo ekstremalnych warunkach lub w katalizie). Są odporne na utlenianie i redukcję (z wyjątkiem ekstremalnych warunków).

Niebezpieczne reakcje chemiczne

Gdy aluminium stapia się z siarczanem sodu lub potasu, następuje gwałtowna eksplozja.

Toksyczność

Substancje niereaktywne chemicznie są uważane za nietoksyczne (chociaż substancje gazowe w tej grupie mogą działać jak substancje duszące).

Chociaż siarczan sodu jest ogólnie uważany za nietoksyczny, należy obchodzić się z nim ostrożnie. Proszek może powodować astmę lub tymczasowe podrażnienie oczu. Ryzyka tego można uniknąć dzięki zastosowaniu ochrony oczu i maski papierowej.

Używa

Jego główne zastosowania to:

  • proszek detergentowy.
  • miazga papierowa
  • tekstylia
  • szkło
  • synteza enzymów (produkcja wina).
  • żywność dla ludzi i zwierząt.
  • produkty apteczne.
  • podstawowa chemia w ogóle.
  • procesy stalowe.
  • Proszek do prania

Siarczan sodu jest bardzo tanim materiałem. Jego największym zastosowaniem jest wypełniacz w domowych detergentach w proszku, zużywający ok. 50% światowej produkcji. Nowe kompaktowe lub płynne detergenty nie zawierają siarczanu sodu, więc to zastosowanie maleje.

Kolejne zastosowanie siarczanu sodu, którego znaczenie maleje, zwłaszcza w USA. i Kanada, jest w procesie Kraft do produkcji pulpy drzewnej. Postępy w sprawności cieplnej procesu drastycznie zmniejszyły zapotrzebowanie na siarczan sodu.

Przemysł szklarski dostarcza kolejnego ważnego zastosowania dla siarczanu sodu. Jest to druga co do wielkości aplikacja w Europie. Siarczan sodu służy do eliminacji małych pęcherzyków powietrza ze stopionego szkła.

W Japonii największym zastosowaniem siarczanu sodu jest produkcja tekstyliów. Siarczan sodu pomaga barwnikom wnikać równomiernie we włókna i nie powoduje korozji pojemników ze stali nierdzewnej stosowanych do barwienia (w przeciwieństwie do chlorku sodu, który jest alternatywną metodą).

Siarczan sodu jest szczególnie odpowiedni do przechowywania ciepła słonecznego niskiej jakości (do późniejszego uwalniania w zastosowaniach grzewczych) ze względu na jego wysoką zdolność magazynowania ciepła podczas zmiany fazy ze stałej na ciekłą, która jest podawana w temperaturze 32 ° C,

W przypadku zastosowań do chłodzenia mieszanina z pospolitą solą chlorku sodu (NaCl) obniża temperaturę topnienia do 18 ° C.

W laboratorium bezwodny siarczan sodu jest szeroko stosowany jako obojętny środek suszący, aby usunąć ślady wody z roztworów organicznych. Jego działanie jest wolniejsze niż w przypadku siarczanu magnezu, ale może być stosowane z różnymi materiałami, ponieważ jest chemicznie dość obojętne.

Dekahydrat siarczanu sodu (sól Glaubera) był historycznie stosowany jako środek przeczyszczający. Jest skuteczny w eliminacji niektórych leków, takich jak acetaminofen (acetaminofen) z organizmu po przedawkowaniu.

Inne zastosowania siarczanu sodu obejmują jego zastosowanie jako dodatku do produkcji odświeżaczy dywanów, jako dodatku do paszy dla bydła i do produkcji skrobi.

Efekty kliniczne

Do zastosowań terapeutycznych siarczan sodu należy do kategorii soli fizjologicznej i przeczyszczających środków przeczyszczających stosowanych w leczeniu zaparć.

Środki przeczyszczające solą fizjologiczną są solami, które zatrzymują płyny w jelicie przez działanie osmotyczne niezabsorbowanej soli, powodując pośrednio wzrost perystaltyki.

Środki przeczyszczające w postaci soli fizjologicznej są słabo wchłaniane przez przewód pokarmowy, dlatego toksyczność układowa jest mało prawdopodobna, chyba że zostaną połknięte ogromne ilości. Jednak duże narażenie może powodować odwodnienie i zmiany elektrolitowe wtórne do efektów osmotycznych związku.

Przewlekłe nadużywanie środków przeczyszczających może wystąpić u pacjentów z zaburzeniami odżywiania, zespołem Munchausena lub zaburzeniami sztucznymi. Na ogół pacjenci doświadczają nudności, wymiotów i biegunki związanej ze skurczami brzucha. Ciężkie skutki mogą obejmować odwodnienie, niedociśnienie, hipernatremię i zaburzenia elektrolitowe.

Bezpieczeństwo i ryzyko

Zwroty wskazujące rodzaj zagrożenia w Globalnie Zharmonizowanym Systemie Klasyfikacji i Oznakowania Produktów Chemicznych (SGA).

Globalnie Zharmonizowany System Klasyfikacji i Oznakowania Chemikaliów (SGA) to międzynarodowo uzgodniony system stworzony przez ONZ, mający na celu zastąpienie różnych standardów klasyfikacji i oznakowania stosowanych w różnych krajach poprzez stosowanie spójnych kryteriów globalnych (Organizacja Narodów Zjednoczonych United, 2015).

Klasy zagrożeń (i odpowiadający im rozdział GHS), normy klasyfikacji i oznakowania oraz zalecenia dotyczące siarczanu sodu są następujące (Europejska Agencja Chemikaliów, 2017, Organizacja Narodów Zjednoczonych, 2015, PubChem, 2017):

Klasy zagrożenia GHS

H315: Działa drażniąco na skórę [Ostrzeżenie Działanie żrące / drażniące na skórę - Kategoria 2].

H317: Może powodować reakcję alergiczną skóry [Działanie uczulające na skórę, Kategoria 1].

H319: Działa drażniąco na oczy [Ostrzeżenie Poważne uszkodzenie oczu / działanie drażniące na oczy - Kategoria 2A].

H412: Działa szkodliwie na organizmy wodne, powodując długotrwałe niekorzystne skutki [Stwarzające zagrożenie dla środowiska wodnego, zagrożenie długoterminowe - kategoria 3].

(PubChem, 2017)

Kody rad ostrożnościowych

P261, P264, P272, P273, P280, P302 + P352, P305 + P351 + P338, P321, P332 + P313, P333 + P313, P337 + P313, P362, P363 i P501.