Натрия сульфат (Сернокислый натрий) – натриевая соль серной кислоты.

Физико-химические свойства.

Химическая формула Na 2 SO 4 - натрия сульфат (натрия сульфат безводный, натрий сернокислый безводный, тенардит). Бесцветные ромбические кристаллы. Плотность 2,7 г/см 3 . Температура плавления 884°С. Безводный сульфат натрия устойчив выше температуры 32,384 °C, ниже этой температуры в присутствии воды образуется кристаллогидрат Na 2 SO 4 ·10H 2 O (десятиводный сернокислый натрий).

Формула Na 2 SO 4 ×10H 2 O - десятиводный сернокислый натрий (натрия сульфат декагидрат, глауберовая соль, мирабилит). Большие бесцветные призматические кристаллы моноклинной системы, горько-соленого вкуса. Плотность 1,46 г/см 3 . Температура плавления 32,384 °C. Температура разложения 32,384 °C. На воздухе разлагается на безводный натрия сульфат и воду. Нормально растворим в этаноле. Хорошо растворим в воде.

Применение.

Применяется сульфат натрия как один из основных компонентов шихты в производстве стекла; при переработке древесины (сульфитная варка целлюлозы), при крашении хлопчатобумажных тканей, для получения вискозного шелка, различных химических соединений - силиката и сульфида натрия, сульфата аммония, соды, серной кислоты. Натрий сернокислый применяется в строительстве как противоморозная добавка и ускоритель схватывания бетонной смеси. Также сульфат натрия применяется в производстве синтетических моющих средств; растворы сульфата натрия используются в качестве аккумулятора тепла в устройствах, сохраняющих солнечную энергию.

Применение сульфата натрия в производстве стекла.

Сульфат натрия применяют преимущественно как осветляющую добавку в количестве от 3 до 10%, в зависимости от количества соды. Он вводится в состав сырья не только как источник Na 2 O , но и SO 3 , который необходим для повышения скорости осветления стекломассы. Ранее соотношение сульфата натрия и соды составляло 1:6, в настоящее время – 1:20. Это диктуется необходимостью уменьшения количества SO 2 в дымовых газах. Сульфат натрия в шихте листового и бесцветного тарного стекла характеризуется специфическими реакциями.

Например, в содовой шихте натрий-кальций силикатного стекла происходят следующие процессы:

…………………………………………………………………………………………………Температура, °С

Образование CaNa 2 (CO 3) 2 ……………………………………..……….ниже 600

CaNa 2 (CO 3) 2 + 2SiO 2 > CaSiO 3 + Na 2 SiO 3 + 2CO 2 ………………….. 600-830

Na 2 CO 3 + SiO 2 = Na 2 SiO 3 + CO 2 ………………………………………...720-830

Образование плавней и эвтектики

CaNa 2 (CO 3) 2 - Na 2 CO 3 …………………………………………………..740-800

Плавление двойного карбоната CaNa 2 (CO 3) 2 …………………………813

Плавление Na 2 CO 3 ……………………………………………………….855

Таким образом, появление расплава (эвтектика) в шихте при температуре ниже температуры плавления соды.

Общая схема термического разложения сульфата натрия происходит по реакции:

Na 2 SO 4 (расплав)> Na 2 O (расплав) + SO 2 (газ) + 1/2 (O 2).

Окончательное разложение при температуре выше 1400 °С.

Однако, несмотря на относительно низкую температуру плавления сульфата натрия (884 °С), реакция с компонентами шихты при данной температуре затруднена. Поэтому введена предварительная стадия «раскисления» сульфата натрия путем взаимодействия его с восстановителем. И тогда первые процессы, происходящие в шихте с сернокислым натрием, представлены следующим образом:

…………………………………………………………………………………………Температура, °С

Na 2 SO 4 + 2C = Na 4 S + 2CO 3 ……………………………………..………..740-800

Na 2 S + CaCO 3 = CaS + Na 2 CO 3 …………………………………………...740-800

Образование эвтектики:

Na 2 S – Na 2 SO 4 …………………….……………………………………....740

Na 2 S – NaCO 3 ………………………………………………….………….756

NaCO 3 – CaNa 2 (CO 3) 2 ……………………………………………………780

Na 2 SO 4 – CaCO 3 …………………………………………………………..795

Na 2 SO 4 – Na 2 SiO 3 ………………………………………………..………..865

Na 2 SO 4 + CaS + 2SiO 2 = Na 2 SiO 3 + CaSiO 3 + SO 2 + S……………….865

Na 2 SO 4 + Na 2 S + 2SiO 2 = 2Na 2 SiO 3 + SO 2 + S…………………………865

Эвтектика в сульфатной шихте появляется при той же температуре, что и в содовой. Однако, когда появляется N 2 S , то в смеси Na 2 SO 4 + Na 2 S + SiO 2 он играет роль плавня, реакция начинается при 500 °С и снижается начало реакции Na 2 SO 4 + SiO 2 до 650-700 °С.

При использовании сульфатов в качестве осветлителей в стекломассе проходят сложные окислительно-восстановительные процессы, связанные с присутствием в ней нескольких элементов переменной валентности, таких как C, S, Fe. Качество осветления зависит от правильного выбранного количества вводимого в шихту осветлителя и окислительно-восстановительного состояния (ОВС) стекломассы и шихты.

Применение сульфата натрия в производстве бетона.

Сульфат натрия используется как добавка в бетон для ускорения твердения в начальные сроки.

Оптимальное содержание добавки сернокислого натрия в бетонной смеси находится в пределах 1–2% от массы цемента.
Сульфат натрия вводится в бетонную смесь, как правило, в виде водного раствора 10% концентрации, плотностью 1,092 г/см 3 . Следовательно, для введения в бетон 3,1 кг соли в виде 10% раствора на 1 м 3 смеси его потребуется: 3,1/0,1092=28,4 л. В данном количестве водного раствора соли воды содержится: 1,092х28,4-3,1=27,9 л. Таким образом, количество воды затворения с учетом водного раствора добавки для приготовления 1 м 3 бетонной смеси составит: 155-27,9=127,1 л. Аналогичные расчеты производятся и при введении добавки в количествах 1,5 и 2,0% от массы цемента.

Применение сульфата натрия для аккумулирования тепловой энергии.

Безводный сульфат натрия для этих целей не используется. Для этого используется десятиводный сульфат натрия (Na 2 SO 4 ·10H 2 O), который называется глауберовая соль или мирабилит. Источником мирабилита могут быть минералы природного происхождения или реакция безводного сульфата натрия с водой.

Данный способ теплового аккумулирования основан на фазовых переходах различных материалов. По аналогии с системой "лед-вода", в которой переход из одного состояния в другое осуществляется при 0 °С с соответствующим выделением (поглощением) тепла, плавление мирабилита в собственной кристаллизационной воде происходит при 32,4 °С с поглощением тепла при соответствующей температуре в дневное время и последующим его выделением при кристаллизации в ночные часы. Это создает возможность поддержания в теплицах температурного режима, оптимального для выращивания растений, предохраняя их от перегрева в дневные часы и от заморозков ночью.

Для снижения (повышения) температуры воздуха на 10° в теплице 3х6х3 м с учетом аккумулирования тепла в грунте и материалом теплицы, необходимо около 25 кг мирабилита.

Размещение соли в теплице в нескольких специальных относительно несложных контейнерах может обеспечить снижение температурных перегрузок в ночное время и в период максимальной солнечной
активности. Применение системы с водяным теплообменником может значительно повысить эффективность этого метода аккумулирования тепла (холода) не только в необогреваемой частной, но и в промышленной обогреваемой, теплице.

Однако, данный способ аккумулирования тепловой энергии имеет свои особенности и недостатки. Изучение которых полностью еще не окончено.

Одним из существенных недостатков мирабилита, кроме склонности к переохлаждению, является инконгруэнтный характер плавления, в результате которого происходит расслаивание твердой и жидкой фаз с выпадением в осадок гептагидрата сульфата натрия. Вследствие этого уменьшается энтальпия фазового перехода с ростом числа циклов "плавление-кристаллизация" и снижается эффективность теплообмена, связанная с осаждением твердой фазы на теплопередающую поверхность. Стабилизировать обратимость фазового перехода можно введением гетерогенных добавок в сернокислый натрий, выполняющих роль центров кристаллизации.

Цена на сульфат натрия благоприятствуют использованию его в теплоаккумулирующих составах.

Применение натрия сульфата для сушки семян.

Натрия сульфат применяют для химической сушки семян бобовых перед закладкой семян на хранение. Перед обработкой семян определяют их влажность. Для снижения влажности на каждый процент влажности берут 1,3-1,5% (по массе) натрия сульфата. Высушенные семена можно хранить до весны без отделения сульфата натрия. Всхожесть семян от этого не снижается.

Получение.

Промышленный способ получения сульфата натрия - взаимодействие NaCl с H 2 SO 4 в специальных «сульфатных» печах при 500-550 °C.

Сульфат натрия - это бесцв. кристаллы; известен в четырех полиморфных модификациях;

Физические свойства
показатели преломления: меньший Np = 1,469, средний Nm = 1,476, больший Ng = 1,481;
кристаллизуется из водных р-ров выше 32,384 °С. В интервале от -1,2 до 32,4 °С кристаллизуется декагидрат, от -3,5 до 24,25 °С- также метастабильный гептагидрат. Р-римость безводного Н.с. в воде 21,9% по массе (25 °С). Т. кип. насыщ. водного р-ра (29,7% по массе Н.с.) 102,88°С.
Плохо раств. в водно-спиртовых средах; р-римость при 20 °С в этаноле 0,439% по массе, метаноле-2,40%.
С K2SO4, Li2SO4 и рядом др. образует непрерывный ряд твердых р-ров, с сульфатами Sc и Y-двойные соли, с SrSO4 - эвтектику.

Примененеие
В мире большое количество сульфата натрия использовались ранее при производстве синтетических моющих средств СМС, однако во многих странах в последние годы произошёл переход на концентрированные (компактные) стиральные порошки, в которых сульфат либо не используется, либо используется в небольших количествах. Второе по количеству применение сульфата натрия — стекольное производство. Также это вещество используют для получении сульфатной целлюлозы, в текстильной, кожевенной промышленности и в цветной металлургии. В медицине и ветеринарии ранее широко использовался в качестве солевого слабительного средства, применяется также как компонент в средствах для промывания носа.

Сульфат натрия (натриевая соль серной кислоты или сернокислый натрий) с химической формулой Na2O4. Это белый или слабо желтоватый порошок, который широко используется в разных отраслях промышленности.

Основные характеристики:

• в воде имеет свойство к растворению;
• взрыво- и пожаробезопасное химическое вещество;
• пылевоздушная смесь не взрывоопасна;
• не горюч;
• не слеживается;
• малогигроскопичен;
• бесцветные кристаллы;
• температурная устойчивость (32 градуса);
• безводный.

Сегодня сульфат натрия используют во многих видах промышленности:

• в изготовлении стекла и переработке древесины;
• фотографический вид сульфат натрия используют в кино- и фотоделе;
• в текстильной, бумажной, кожевенной, металлургической, легкой промышленности и цветной металлургии;
• для получения сульфатной целлюлозы и вискозного шелка;
• в бытовой химии (например, как добавка к порошкам, моющим и чистящим средствам, шампуням, зубным пастам);
• в ветеринарной, фармацевтической, медицинской (например, как средство для промывания носа, как солевое слабительное средство при отравлениях, для очищения крови и желудка);
• в строительстве в качестве морозостойкого вещества;
• как химическое вещество используется в лабораториях в качестве обезвоживающего компонента.

Относится к третьему классу опасности воздействия на организм человека. При сильном нагревании тара с химическим веществом может взорваться. При работе с этим химическим веществом рекомендуется специальная одежда и противопыльные респираторы для работников на производстве. Нельзя допускать попадания в глаза, дыхательные пути и кожу человека. Если избежать попадания не удалось, то срочно нужно промыть проточной водой участки тела, а глаза закапать 3% раствором альбуцида.

Сульфат натрия – это лекарственное средство, оказывающее слабительное действие. Выпускается в форме порошка для приготовления раствора для внутреннего применения.

Фармакологическое действие Сульфата натрия

Сульфат натрия является солевым слабительным средством, действие которого обусловлено медленной абсорбцией соли в кишечнике, за счет чего происходит накопление воды, что стимулирует раздражение рецепторов слизистой оболочки кишечника. При применении Сульфата натрия отмечается усиление перистальтики, происходит разжижение и выведение содержимого кишечника.

Раствор Натрия сульфата, в отличие от слабительных препаратов растительного происхождения, очищает кишечник по всей длине.

Слабительный эффект лекарства наступает уже через 4-6 часов после его применения.

Сульфат натрия можно применять для снятия отеков, так как он помогает выводить из организма желчь.

Показания к применению Сульфата натрия

Сульфат натрия назначают для терапии острых . Эффективно применяют средство для подготовки пациентов к проведению терапевтических и диагностических процедур, а также перед осуществлением хирургических манипуляций на кишечнике.

Так как Сульфат натрия способствует задержке всасывания и поступления ядов в системный кровоток, лекарство рекомендуют для устранения пищевых отравлений.

Видео: ch0704 Электролиз водного раствора сульфата натрия

Способ применения и дозировка

Взрослым Сульфат натрия назначают в количестве 15-30 г порошка. Для детей дозировка препарата назначается из расчета 1 г вещества на 1 год жизни. Для приготовления раствора лекарственный порошок разводят теплой кипяченой водой (примерно 1/4 стакана).

Принимать средство необходимо натощак, запивая стаканом чистой воды.

Побочные действия

При применении Сульфат натрия может вызывать расстройства функций системы пищеварения, тошноту, кишечные колики и обильное мочеиспускание.

Противопоказания

Сульфат натрия не назначается людям с воспалительными заболеваниями брюшной полости, к которым относятся язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, язвенный , .

Противопоказан препарат в период беременности, лактации, при менструации, а также людям с острым , кахексией, гипотензией.

Аналоги

По химическому составу и терапевтическому действию аналогами Сульфата натрия являются натрий сернокислый и глауберова соль.

Дополнительная информация

Эффективно применение лекарства при подготовке организма к лечебному голоданию, так как при содержании остатков пищи в кишечнике возможно ухудшение состояния в начале голодания.

В соответствии с инструкцией к Сульфату натрия, хранить препарат необходимо в сухом, темном, прохладном и недоступном для детей месте и при тщательно закрытой упаковке. Срок годности неограничен.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Сульфат натрия представляет собой вещество белого цвета (рис. 1), кристаллы которого плавятся без разложения. Хорошо растворяется в воде (не гидролизуется).

Кристаллизуется из водных растворов с десятью молекулами воды (Na 2 SO 4 ×10H 2 O) и в таком виде называется глауберовой солью по имени немецкого врача и химика И.Р. Глаубера, который первым получил её действием серной кислоты на хлорид натрия.

Рис. 1. Сульфат натрия. Внешний вид.

Таблица 1. Физические свойства сульфата натрия.

Получение сульфата натрия

Основной промышленный способ получения сульфата натрия мало чем отличается, от того, что использовал И.Р. Глаубер, когда впервые получил эту соль. Реакция обмена между серной кислотой и хлоридом натрия, проводимая при нагревании до 500 o С в специальной печи:

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

Кроме этого сульфат натрия встречается в природе в виде минерала тенардита (безводный) и мирабилита (гидрат).

Химические свойства сульфата натрия

В водном растворе сульфат натрия диссоциирует на ионы:

Na 2 SO 4 ↔ 2Na + + SO 4 2- .

Твердый сульфат натрия взаимодействует с концентрированнойсерной кислотой

Na 2 SO 4 + H 2 SO 4 (conc) = 2NaHSO 4 (solution) .

Вступает в реакции обмена с кислотными оксидами (1), гидроксидами (2) и солями (3):

Na 2 SO 4 + SO 3 = Na 2 S 2 O 7 (1);

Na 2 SO 4 + Ba(OH) 2 = BaSO 4 ↓ + 2NaOH (2);

Na 2 SO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 ↓ + 2NaCl (3).

Сульфат натрия восстанавливается водородом (4) и углеродом (5):

Na 2 SO 4 + 4H 2 = Na 2 S + 4H 2 O (t = 550 - 600 o C6 kat = Fe 2 O 3) (4);

Na 2 SO 4 + 2C + CaCO 3 = Na 2 CO 3 + CaS + CO 2 (t = 1000 o C) (5).

Применение сульфата натрия

Безводный сульфат натрия применяется для изготовления стекла. Раньше эту соль использовали в качестве одного из составляющих стиральных порошков и другим моющих средств. Кроме этого сульфат натрия нашел применение в текстильной промышленности, кожевенном деле, производстве цветных металлов, а также в химическом анализе.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

ПРИМЕР 2