كبريتات الصوديوم (NA2SO4): التركيب ، الخصائص ، الاستخدامات ، الحصول - كيمياء - 2025

و كبريتات الصوديوم هو ملح غير عضوي وجود ل صيغة الكيميائية نا ₂ SO ₄. يتكون من مادة صلبة بيضاء ، موجودة في ثلاثة أشكال: اللامائية ، و هيبتاهيدراتي (نادرًا ما تكون متوفرة) و ديكاهيدراتي (المعروف باسم ملح جلوبير) ؛ هذا الأخير هو الشكل الأكثر وفرة من كبريتات الصوديوم.

تم اكتشاف كبريتات الصوديوم decahydrate ، Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O ، في عام 1625 بواسطة Glaubert في مياه الينابيع ، والذي أطلق عليه اسم ملح ميرابيليس (ملح معجزة) بسبب خصائصه الطبية.

مشاهدة الزجاج مع عينة من كبريتات الصوديوم. المصدر: Walkerma عبر Wikipedia.

كبريتات الصوديوم لها العديد من التطبيقات في صناعة النسيج والورق ، وكذلك في صناعة الزجاج. يمتد استخداماته إلى التطبيقات الحرارية ، والتي تشمل توفير الحرارة المحيطة وتبريد أجهزة الكمبيوتر المحمولة.

كبريتات الصوديوم مركب منخفض السمية وأفعاله الضارة هي في الأساس ميكانيكية وغير كيميائية. لأسباب تتعلق بالتبلور ، فإن هذا الملح ، مثل نظيره البوتاسيوم ، K ₂ SO ₄ ، له هياكل شبكية ومتعددة الأشكال.

بناء

ملح لا مائي

أيونات كبريتات الصوديوم اللامائية. المصدر: كلاوديو بيستيلي

الصيغة نا ₂ SO ₄ يشير في آن واحد أن نا ⁺ وSO ₄ ^2- الأيونات هي في نسبة 1: 2 في بلورات الملح. أي أنه لكل كاتيوني Na ⁺ يوجد أنيون SO ₄ ^2- يتفاعل معهم من خلال الجذب الكهروستاتيكي (الصورة العلوية).

بالطبع ، هذا ينطبق على Na ₂ SO ₄ اللامائي ، مع عدم وجود جزيئات ماء منسقة مع الصوديوم داخل البلورات.

كبريتات الصوديوم

على الرغم من كونه ملحًا بسيطًا على ما يبدو ، إلا أن وصفه معقد من الناحية الهيكلية. يقدم Na ₂ SO ₄ تعدد الأشكال ، حيث يحتوي على ما يصل إلى خمس مراحل بلورية: I و II و III و IV و V ، والتي تكون درجات حرارة انتقالها 180 و 200 و 228 و 235 و 883 درجة مئوية على التوالي.

على الرغم من عدم وجود مراجع تصادق على ذلك ، يجب أن يكون Na ₂ SO ₄ I هو الذي له بنية بلورية سداسية ، وأكثر كثافة مقارنةً بـ Na ₂ SO ₄ III المتعامد ، حيث تشكل بلورات Na ⁺ رباعي السطوح (NaO ₄) وثماني الوجوه التنسيق (NaO ₆) ؛ أي يمكن أن تكون محاطة بأربعة أو ستة أنيون SO ₄ ².

ملح مجفف

وفي الوقت نفسه ، فإن التركيب البلوري أحادي الميل لأهم هيدراته ، Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O ، أبسط. في ذلك، فإنه عمليا جزيئات الماء أن تتفاعل أو التنسيق مع نا ⁺ في نا (H ₂ O) ₆ ⁺ مضلع بثمانية أسطح ، مع SO ₄ ^2- مجرد توفير ما يكفي من الاستقرار على البلورة بحيث كان موجودا في المرحلة الصلبة.

ومع ذلك ، فإن نقطة انصهاره (32.38 درجة مئوية) أقل بكثير من تلك الخاصة بالملح اللامائي (884 درجة مئوية) توضح كيف تُضعف جزيئات الماء وروابطها الهيدروجينية التفاعلات الأيونية الأقوى في Na ₂ SO ₄.

الخصائص

الأسماء

- كبريتات الصوديوم (IUPAC)

-ملح الجلوبر (ديكاهيدرات)

-الملح العضلي (ديكاهيدراتي)

- كبريتات ثنائي الصوديوم.

الكتلة المولية

142.04 جم / مول (لا مائي)

322.20 جم / مول (ديكاهيدراتي)

مظهر جسماني

مادة صلبة بلورية بيضاء مسترطبة

رائحة

الحمام

المذاق

مر ومالح

كثافة

2664 جم / سم ³ (لا مائي)

1464 جم / سم ³ (ديكاهيدراتي)

لاحظ كيف تتسبب جزيئات الماء داخل البلورات في تمددها وبالتالي تقليل كثافتها.

نقطة الانصهار

884 درجة مئوية (لا مائي)

32.38 درجة مئوية (ديكاهيدراتي)

نقطة الغليان

1429 درجة مئوية (لا مائي)

الذوبان في الماء

4.76 جم / 100 مل (0 درجة مئوية)

13.9 جم / 100 مل (20 درجة مئوية)

42.7 جم / 100 مل (100 درجة مئوية)

تتوافق جميع قيم الذوبان مع الملح اللامائي ، وهو قابل للذوبان تمامًا في الماء في جميع درجات الحرارة.

تزداد القابلية للذوبان بشكل مفاجئ بين 0 درجة مئوية و 38.34 درجة مئوية ، مع ملاحظة أنه في نطاق درجة الحرارة هذا تزداد قابلية الذوبان أكثر من 10 مرات. ومع ذلك ، من 32.38 درجة مئوية ، تكون القابلية للذوبان مستقلة عن درجة الحرارة.

يحدث أنه عند درجة حرارة 32.8 درجة مئوية ، تذوب كبريتات الصوديوم ديكاهيدراتي في مياهها البلورية. وهكذا يتم الوصول إلى توازن بين ملح ديكاهيدراتي والملح اللامائي والمحلول المشبع لكبريتات الصوديوم.

طالما يتم الحفاظ على الحالة ثلاثية الطور ، ستظل درجة الحرارة ثابتة ، مما يسمح بمعايرة درجة حرارة موازين الحرارة.

من ناحية أخرى ، فإن قابلية الذوبان في الملح المجفف هي:

19.5 جم / 100 مل (0 درجة مئوية)

44.0 جم / 100 مل (20 درجة مئوية)

لاحظ أنه عند درجة حرارة 20 درجة مئوية يكون ملح سباعي الهيدرات قابل للذوبان أكثر بثلاث مرات من الملح اللامائي.

معامل الانكسار

1468 (لا مائي)

1.394 (ديكاهيدراتي)

المزيد

مستقر في ظل ظروف التخزين الموصى بها. يتعارض مع الأحماض والقواعد القوية والألمنيوم والمغنيسيوم.

تقسيم

عند تسخينها للتحلل ، تنبعث منها دخان سام من أكسيد الكبريت وأكسيد الصوديوم.

الرقم الهيدروجيني

محلول مائي 5٪ له درجة حموضة 7.

التفاعلية

تنأى كبريتات الصوديوم في محلول مائي إلى 2 نا ⁺ وSO ₄ ^2- ، مما يسمح للأيون كبريتات إندماج مع با ²⁺ إلى راسب كبريتات الباريوم. يساعد عمليا في إزاحة أيونات الباريوم من عينات المياه.

يتم تحويل كبريتات الصوديوم إلى كبريتيد الصوديوم عن طريق التفاعل عند درجات حرارة مرتفعة مع الفحم:

Na ₂ SO ₄ + 2 C => Na ₂ S + 2 CO ₂

يتفاعل ملح Glaubert ، NaSO ₄.10H ₂ O مع كربونات البوتاسيوم لإنتاج كربونات الصوديوم.

التطبيقات

صناعة الورق

تستخدم كبريتات الصوديوم في صناعة لب الورق. يستخدم في إنتاج ورق الكرافت الذي لا يحتوي على مادة اللجنين ولا يخضع لعملية التبييض مما يعطيها مقاومة كبيرة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه في صناعة الكرتون.

منظفات

يتم استخدامه كمادة حشو للمنظفات المنزلية الاصطناعية ، ويتم إضافته إلى المنظفات لتقليل التوتر السطحي.

نظارات

يتم استخدامه في صناعة الزجاج لتقليل أو القضاء على وجود فقاعات هواء صغيرة في الزجاج المصهور. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يلغي تكوين الخبث أثناء عملية تكرير الزجاج المصهور.

صناعة المنسوجات

تستخدم كبريتات الصوديوم كمادة لاذعة ، لأنها تسهل تفاعل الأصباغ مع ألياف الأقمشة. يستخدم كبريتات الصوديوم ديكاهيدراتي في اختبار الصبغة.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام كبريتات الصوديوم كمخفف صبغ وعامل مساعد لطباعة الصبغة ؛ مثل الأصباغ المباشرة والأصباغ الكبريتية والعوامل الأخرى التي تعزز تلطيخ القطن. كما أنها تستخدم كعامل مثبط للأصباغ الحريرية المباشرة.

الدواء

يستخدم كبريتات الصوديوم ديكاهيدراتي كملين ، حيث يتم امتصاصه بشكل سيئ في الأمعاء ، وبالتالي يبقى في تجويف الأمعاء مما يؤدي إلى زيادة الحجم. هذا يحفز زيادة الانقباضات التمعجية التي تحث على طرد محتويات الأمعاء.

كبريتات الصوديوم هي ترياق للسيطرة على التسمم بالباريوم وملح الرصاص. ملح Glaubert فعال في القضاء على بعض الأدوية المفرطة في تناولها ؛ على سبيل المثال ، الباراسيتامول (أسيتامينوفين).

بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه لتزويد الإلكتروليتات الناقصة الموجودة في المحاليل متساوية التناسق.

عامل تجفيف

تستخدم كبريتات الصوديوم ، باعتبارها كاشفًا خاملًا ، لإزالة الماء من محاليل المركبات العضوية.

مواد خام

تُستخدم كبريتات الصوديوم كمادة خام لإنتاج العديد من المواد ، بما في ذلك: كبريتيد الصوديوم ، وكربونات الصوديوم ، وكبريتات الأمونيوم.

الحصول

يتم الحصول على كبريتات الصوديوم عن طريق استخراج المعادن والتفاعلات الكيميائية.

استخراج التعدين

هناك ثلاثة خامات أو معادن يتم استغلالها مع المحصول التجاري: الرانديت (Na ₂ SO ₄) ، الميرابيليت (Na ₂ SO ₄ · 10H ₂ O) والغلوباريت (Na ₂ SO ₄ · CaSO ₄).

في إسبانيا ، يتم استغلال رواسب الرواسب النانوية والميرابيليت عن طريق التعدين تحت الأرض للمعارض والأعمدة. وفي الوقت نفسه ، يتم الحصول على الجلوبيرايت في العراء ، عن طريق طوافات كبيرة توضع على الرواسب المعدنية.

يتم تحضير الأرض بتفجير منخفض الكثافة لإنتاج مسامية تسمح بترشيح كبريتات الصوديوم. تحدث مرحلة الإنتاج مع الري بالرش بالمياه العذبة للجلوبرايت ، حيث ينتشر الترشيح إلى أسفل.

يتم جمع محلول ملحي كبريتات الصوديوم ، مع ترك بقايا كبريتات الكالسيوم كملء.

الإنتاج الكيميائي

يتم الحصول على كبريتات الصوديوم أثناء إنتاج حمض الهيدروكلوريك من خلال عمليتين: عملية مانهايم وعملية هاردغريفز.

عملية مانهايم

يتم تنفيذه في أفران فولاذية كبيرة ومنصة تفاعل فولاذية بطول 6 أمتار. يحدث التفاعل بين كلوريد الصوديوم وحمض الكبريتيك:

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

عملية Hardgreaves

يتضمن تفاعل كلوريد الصوديوم وأكسيد الكبريت والأكسجين والماء:

4 كلوريد الصوديوم + 2 SO ₂ + O ₂ + 2 H ₂ O => 4 HCl + Na ₂ SO ₄

الآخرين

يتم إنتاج كبريتات الصوديوم في تفاعل التعادل بين هيدروكسيد الصوديوم وحمض الكبريتيك:

2 هيدروكسيد الصوديوم + H ₂ SO ₄ => Na ₂ SO ₄ + H ₂ O

كبريتات الصوديوم منتج ثانوي لإنتاج العديد من المركبات. يتم استخلاصه من النفايات السائلة التي يتم تصريفها أثناء إنتاج الفسكوز والسيلوفان. أيضا في إنتاج ثنائي كرومات الصوديوم والفينولات وحمض البوريك وكربامات الليثيوم.

المخاطر

تعتبر كبريتات الصوديوم من المركبات منخفضة السمية. ومع ذلك ، قد يسبب بعض الضرر للشخص الذي يستخدمه بشكل غير صحيح.

على سبيل المثال ، يمكن أن يسبب التلامس تهيج العين واحمرارها وألمها. يمكن أن يسبب تهيج الجلد والحساسية لدى بعض الناس. يمكن أن يؤدي تناوله إلى تهيج الجهاز الهضمي مع الغثيان والقيء والإسهال. وأخيرًا ، يتسبب استنشاقه في حدوث تهيج في الجهاز التنفسي.

المراجع

1. رجفة وأتكينز. (2008). الكيمياء غير العضوية. (طبعة رابعة). ماك جراو هيل.
2. ويكيبيديا. (2019). كبريتات الصوديوم. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
3. المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية. (2019). كبريتات الصوديوم. قاعدة بيانات PubChem. الرقم التعريفي للعميل = 24436. تم الاسترجاع من: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. BN Mehrotra. (1978). التركيب البلوري لـ Na ₂ SO ₄ III. تم الاسترجاع من: rruff-2.geo.arizona.edu
5. جلوبيرايت - ثينارديت (كبريتات الصوديوم).. تم الاسترجاع من: igme.es