Sulfato de sódio (Na2SO4): estrutura, propriedades, usos, produção - Ciência - 2023

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o sulfato de sódio é um sal inorgânico cuja fórmula química é Na₂SW₄. É constituído por um sólido branco, presente em três formas: anidro, o heptahidratado (pouco disponível) e o decahidrato (conhecido como sal de Glaubert); o último é a forma mais abundante de sulfato de sódio.

Sulfato de sódio decahidratado, Na₂SW₄10h₂Ou foi descoberto em 1625 por Glaubert na água da nascente, que o chamou de sal mirabilis (sal milagroso) devido às suas propriedades medicinais.

O sulfato de sódio tem inúmeras aplicações na indústria têxtil e de papel, bem como na fabricação de vidro. Seus usos se estendem a aplicações térmicas, que incluem o fornecimento de calor ambiente e resfriamento de laptops.

O sulfato de sódio é um composto de baixa toxicidade e suas ações deletérias são principalmente mecânicas e não químicas. Por razões cristalográficas, este sal, como sua contraparte de potássio, K₂SW₄, apresenta estruturas reticuladas e polimórficas.

Estrutura

Sal anidro

A fórmula Na₂SW₄ indica imediatamente que nos cristais de sal os íons Na⁺ Eu sou₄^2- eles estão em uma proporção de 1: 2; isto é, para cada dois Na cations⁺ há um ânion SO₄^2- interagindo com eles por meio de atração eletrostática (imagem superior).

Claro, isso se aplica ao Na₂SW₄ anidro, sem moléculas de água coordenadas com o sódio dentro dos cristais.

Apesar de ser um sal aparentemente simples, sua descrição é estruturalmente complexa. Então uma₂SW₄Apresenta polimorfismo, possuindo até cinco fases cristalinas: I, II, III, IV e V, cujas temperaturas de transição são 180, 200, 228, 235 e 883 ºC, respectivamente.

Embora não haja referências para atestá-lo, o Na₂SW₄Devo ser aquele com estrutura cristalina hexagonal, mais densa que o Na ortorrômbico₂SW₄III, em cujos cristais Na⁺ forma tetraedro (NaO₄) e octaedro (NaO₆) coordenação; ou seja, pode ser rodeado por quatro ou seis ânions SO₄^2-.

Sal desidratado

Enquanto isso, a estrutura cristalina monoclínica de seu hidrato mais importante, o Na₂SW₄10h₂Ou é mais simples. Nele, são praticamente as moléculas de água que interagem ou se coordenam com o Na⁺ no octaedra Na (H₂OU)₆⁺, com o SO₄^2- apenas fornecendo estabilidade suficiente ao cristal para que ele exista na fase sólida.

No entanto, seu ponto de fusão (32,38 ºC) muito inferior ao do sal anidro (884 ºC) mostra como as moléculas de água e suas ligações de hidrogênio enfraquecem as interações iônicas mais fortes no Na₂SW₄.

Propriedades

Nomes

-Sulfato de sódio (IUPAC)

-Sal de Glauber (decahidrato)

-Sal milagroso (decahidrato)

-Sulfato de sódio.

Massa molar

142,04 g / mol (anidro)

322,20 g / mol (decahidrato)

Aparência física

Sólido cristalino higroscópico branco

Odor

Banheiro

Sabor

Amargo e salgado

Densidade

2.664 g / cm³(anidro)

1.464 g / cm³ (decahidrato)

Observe como as moléculas de água dentro dos cristais fazem com que eles se expandam e, portanto, diminuam sua densidade.

Ponto de fusão

884 ºC (anidro)

32,38 ºC (decahidrato)

Ponto de ebulição

1.429 ºC (anidro)

Solubilidade em água

4,76 g / 100 ml (0 ºC)

13,9 g / 100 ml (20 ° C)

42,7 g / 100 ml (100 ° C)

Todos os valores de solubilidade correspondem ao sal anidro, que é bastante solúvel em água em todas as temperaturas.

A solubilidade aumenta abruptamente entre 0ºC e 38,34ºC, sendo que nesta faixa de temperatura a solubilidade aumenta mais de 10 vezes. Porém, a partir de 32,38ºC a solubilidade é independente da temperatura.

Acontece que a uma temperatura de 32,8 ºC o sulfato de sódio deca-hidratado se dissolve em sua própria água cristalina. Um equilíbrio é assim alcançado entre o sal deca-hidratado, o sal anidro e a solução saturada de sulfato de sódio.

Enquanto a condição trifásica for mantida, a temperatura permanecerá constante, o que permite que a temperatura dos termômetros seja calibrada.

Por outro lado, as solubilidades para o sal hepta-hidratado são:

19,5 g / 100 ml (0 ºC)

44,0 g / 100 ml (20 ° C)

Observe que a 20 ° C o sal heptahidratado é três vezes mais solúvel que o anidro.

Índice de refração

1.468 (anidro)

1.394 (decahidrato)

Estabilidade

Estável nas condições de armazenamento recomendadas. Incompatível com ácidos e bases fortes, alumínio e magnésio.

Decomposição

Quando aquecido até a decomposição, emite fumaça tóxica de óxido sulfuroso e óxido de sódio.

pH

Uma solução aquosa a 5% tem um pH de 7.

Reatividade

O sulfato de sódio se dissocia em solução aquosa em 2 Na⁺ Eu sou₄^2-, que permite que o íon sulfato se combine com o Ba²⁺ para precipitar o sulfato de bário. Praticamente ajuda a deslocar os íons de bário das amostras de água.

O sulfato de sódio é convertido em sulfeto de sódio reagindo a temperaturas elevadas com carvão:

N / D₂SW₄ + 2 C => Na₂S + 2 CO₂

Sal de Glaubert, NaSO₄.10H₂Ou reage com carbonato de potássio para produzir carbonato de sódio.

Formulários

Indústria de papel

O sulfato de sódio é utilizado na fabricação de polpa de papel. É utilizado na produção de papel Kraft, que não contém lignina ou é submetido ao processo de branqueamento, o que lhe confere grande resistência. Além disso, é utilizado na fabricação de papelão.

Detergentes

É utilizado como material de enchimento para detergentes domésticos sintéticos, sendo adicionado ao detergente para reduzir a tensão superficial.

Óculos

É usado na fabricação de vidro para reduzir ou eliminar a presença de pequenas bolhas de ar no vidro fundido. Além disso, elimina a formação de escória durante o processo de refino do vidro fundido.

Indústria têxtil

O sulfato de sódio é utilizado como mordente, pois facilita a interação dos corantes com as fibras dos tecidos. O sulfato de sódio deca-hidratado é usado no teste de tintura.

Além disso, o sulfato de sódio é usado como diluente de tinta e agente auxiliar de impressão de tinta; como corantes diretos, corantes de enxofre e outros agentes que promovem a mancha de algodão. Também é usado como agente retardante para tinturas diretas de seda.

Remédio

O sulfato de sódio deca-hidratado é usado como laxante, pois é pouco absorvido no intestino e, portanto, permanece na luz do intestino causando aumento de volume. Isso estimula um aumento das contrações peristálticas que induzem a expulsão do conteúdo intestinal.

O sulfato de sódio é um antídoto para controlar o envenenamento por bário e sal de chumbo. O sal de Glaubert é eficaz na eliminação de certos medicamentos excessivamente ingeridos; por exemplo, paracetamol (acetoaminofeno).

Além disso, é usado para fornecer eletrólitos deficientes presentes em soluções isoosmóticas.

Agente de secagem

O sulfato de sódio, sendo um reagente inerte, é utilizado para eliminar a água de soluções de compostos orgânicos.

Matéria prima

O sulfato de sódio é usado como matéria-prima para a produção de inúmeras substâncias, incluindo: sulfeto de sódio, carbonato de sódio e sulfato de amônio.

Obtendo

O sulfato de sódio é obtido por extração mineral e por reações químicas.

Extração de mineração

Existem três minérios ou minerais que são explorados comercialmente: a tenardita (Na₂SW₄), mirabilita (Na₂SW₄10h₂O) e glaubarita (Na₂SW₄·Caso₄).

Na Espanha, os depósitos de tenardita e mirabilita são explorados por mineração subterrânea de galerias e pilares. Já a glauberita é obtida a céu aberto, por meio de grandes jangadas que são colocadas no depósito mineral.

O terreno é preparado com jateamento de baixa intensidade para produzir uma porosidade que permite a lixiviação do sulfato de sódio. A fase de produção ocorre com a irrigação por aspersão com água doce da glauberita, cuja lixiviação se espalha para baixo.

A salmoura de sulfato de sódio é coletada, deixando o resíduo de sulfato de cálcio como enchimento.

Produção química

O sulfato de sódio é obtido durante a produção de ácido clorídrico por dois processos: o processo Mannheim e o processo Hardgreaves.

Processo Mannheim

É realizado em grandes fornos siderúrgicos e com uma plataforma de reação de aço de 6 m. A reação ocorre entre o cloreto de sódio e o ácido sulfúrico:

2 NaCl + H₂SW₄ => 2 HCl + Na₂SW₄

Processo Hardgreaves

Envolve a reação de cloreto de sódio, óxido de enxofre, oxigênio e água:

4 NaCl + 2 SO₂ + O₂ + 2 H₂O => 4 HCl + Na₂SW₄

Outras

O sulfato de sódio é produzido na reação de neutralização entre o hidróxido de sódio e o ácido sulfúrico:

2 NaOH + H₂SW₄ => Na₂SW₄ + H₂OU

O sulfato de sódio é um subproduto da produção de vários compostos. É extraído dos resíduos líquidos descarregados durante a produção de viscose e celofane. Também na produção de dicromato de sódio, fenóis, ácido bórico e carbamato de lítio.

Riscos

O sulfato de sódio é considerado um composto de baixa toxicidade. No entanto, pode causar alguns danos à pessoa que o usa de forma inadequada.

Por exemplo, o contato pode causar irritação nos olhos, vermelhidão e dor. Na pele, pode causar irritação e alergia em algumas pessoas. Sua ingestão pode causar irritação do trato digestivo com náuseas, vômitos e diarréia. E, finalmente, sua inalação produz irritação no trato respiratório.

Referências

Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (Quarta edição). Mc Graw Hill.
Wikipedia. (2019). Sulfato de sódio. Recuperado de: en.wikipedia.org
Centro Nacional de Informações sobre Biotecnologia. (2019). Sulfato de sódio. Banco de dados PubChem. CID = 24436. Recuperado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
B. N. Mehrotra. (1978). A estrutura cristalina do Na₂SW₄III. Recuperado de: rruff-2.geo.arizona.edu
Glauberite-Tenardita (sulfato de sódio). [PDF]. Recuperado de: igme.es