مقالات آموزشیمواد اولیه دارویی و پزشکیمواد اولیه صنعتی

سولفات

سولفات Sulfate، به صورت Sulphate هم نوشته می‌شود، یکی از بی‌شمار ترکیبات شیمیایی مربوط به اسید سولفوریک H۲SO۴ است.

یک گروه از مشتقات اسید سولفوریک از نمک‌های حاوی یون سولفات ۲-(SO4) و یون‌های دارای بار مثبت مانند سدیم، منیزیم یا آمونیوم تشکیل شده است.

گروه دوم مشتقات از استرها تشکیل شده‌اند، که در آن اتم‌های هیدروژن اسید سولفوریک توسط گروه‌های ترکیبی حاوی کربن مانند متیل (CH۳) یا اتیل (C۲H۵) جایگزین شده‌اند.

تشکیل نمک‌های سولفات:

اسید سولفوریک دارای دو اتم هیدروژن متصل به اکسیژن است، در دو مرحله یونیزه می‌شود و یک اسید دیپروتیک (اسیدی است که می تواند دو پروتون یا اتم هیدروژن را در هر مولکول به یک محلول آبی اهدا کند) قوی است.

در محلول آبی، از دست دادن اولین هیدروژن (به صورت یون هیدروژن+H)، صد درصد ضروری است.

یونیزاسیون دوم به میزان حدود ۲۵ درصد انجام می شود، اما با این وجود HSO۴ یک اسید نسبتاً قوی محسوب می‌شود. از آنجا که H۲SO۴ یک اسید دیپروتیک است، دو سری نمک را تشکیل می‌دهد:

  • سولفات‌های هیدروژن HSO۴
  • سولفات‌ها ۲-SO۴

سایر توضیحات:

سولفات‌ها فلزات قلیایی خاکی کلسیم (Ca)، استرانسیوم (Sr)، باریم (Ba) و همچنین سرب (Pb) هستند که تقریباً نامحلول بوده و از طرفی این نمک‌ها به عنوان مواد معدنی طبیعی وجود دارند.

این مواد معدنی مهم شامل سنگ گچ (CaSO۴. ۲H۲O)، سلستین (SrSO۴)، باریت (BaSO۴) و آنگلزیت (PbSO۴) است.

این نمک‌های نامحلول با واکنش‌های متاتسیس (جانشینی دوگانه) در آزمایشگاه‌ها قابل تهیه هستند.

متاتسیس چیست؟

متاتسیس واکنشی است که در آن ترکیبات، آنیون و کاتیون خود را تبادل می‌کنند. به عنوان مثال، اگر محلول نیترات باریم ۲(Ba(NO۳، به محلول سولفات سدیم Na۲SO۴ اضافه شود، ته‌نشینی سولفات باریم BaSO۴ رخ می‌دهد.

این یک واکنش مهم است زیرا می‌تواند به عنوان یک تست کیفی و کمی برای یون سولفات و یون باریم مورد استفاده قرار گیرد. (آزمایش‌های کیفی برای تعیین وجود یا عدم وجود ماده‌ای کاربرد دارد، در حالی که آزمایش‌های کمی برای اندازه‌گیری مقدار ماده تشکیل‌دهنده استفاده می‌شود.)

علاوه بر واکنش‌های متاتسیس، نمک‌های سولفات به طور کلی می‌توانند با انحلال فلزات در H۲SO۴ آبی، خنثی‌سازی H۲SO۴ آبی با اکسیدهای فلزی یا هیدروکسیدها، اکسیداسیون سولفیدهای فلزی (یک سولفید حاوی ۲-S) یا سولفیت‌های فلزی ۲-SO۳، یا تجزیه نمک‌های اسیدهای فرار، مانند کربنات‌ها با H۲SO۴ آبی تهیه شوند.

برخی از نمک‌های مهم سولفات محلول:

  •  نمک گلوبر (سولفات سدیم) Na۲SO۴ . ۱۰H۲O
  •  نمک اپسوم (سولفات منیزیم) MgSO۴ . ۷H۲O
  •  زاج آبی (سولفات مس) CuSO۴ · ۵H۲O
  •  زاج سبز (سولفات آهن) FeSO۴ . ۷H۲O
  •  زاج سفید (سولفات روی) ZnSO۴ . ۷H۲O

سولفات سدیم Na۲SO۴:

سدیم سولـفات نمک سدیم سولفوریک اسید است، یک ماده جامد کریستالی یا پودری سفید است که در ساخت کاغذ کرافت، مقوا، شیشه و مواد شوینده و به عنوان ماده اولیه تولید مواد شیمیایی مختلف به کار می‌رود. این ماده یا از طریق رسوب کلرید سدیم با اسید سولفوریک به صورت مصنوعی تیمار می‌شود یا از رسوبات سولـفات سدیم‌های معدنی میرابیلیت و تناردیت (کریستال سفید بی‌آب) به‌دست می‌آید.

محصول کریستالی آبدار Na۲SO۴ . ۱۰H۲O است که معمولاً به نام نمک گلوبر شناخته می‌شود.

کاربرد:

سدیم تیوسولفات (هیپوسولفیت سدیم) Na۲S۲O۳، معمولاً توسط عکاسان استفاده می‌شود.

سولفات منیزیم MgSO۴:

یک ماده معدنی طبیعی است که برای کنترل سطوح پایین منیزیم خون استفاده می‌شود. تزریق سولـفات منیزیم برای نفریت حاد کودکان و جلوگیری از بروز حمله ناگهانی در پره اکلامپسی شدید، اکلامپسی یا توکسمی حاملگی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کاربرد صنعتی:

از این ماده به عنوان کود شیمیایی در خاک‌های دارای کمبود منیزیم دارند نیز استفاده می‌شود.

سولفات مس CuSO۴:

معمولاً به عنوان زاج آبی شناخته می‌شود، مهم‌ترین نمک مس است. معمولاً به صورت CuSO۴ . ۵H۲O متبلور می‌شود و رنگ آبی روشن دارد.

این نمک با تیمار اکسیدهای مس با اسید سولفوریک تهیه می‌شود. گرچه به راحتی در آب حل می‌شود، اما در الکل نامحلول است.

نمک بی‌آب دارای خاصیت نم‌گیری (هیگروسکوبیک) است و به عنوان ماده خشک‌کننده کاربرد است.

کاربرد:

سولـفات مس یک نمک اساسی در پالایش الکترولیتی مس است و همچنین در تهیه رنگ‌دانه‌ها کاربرد گسترده‌ای دارد.

سولفات مس

سولفات آهن FeSO۴:

فروس‌سولفات نوعی آهن است. افراد به طور معمول از غذاهایی که می‌خورند آهن دریافت می‌کنند. در بدن افراد آهن به هموگلوبین و میوگلوبین تبدیل می‌شود. هموگلوبین اکسیژن را از طریق خون به بافت‌ها و اندام‌ها منتقل می‌کند. میوگلوبین به سلول‌های عضلانی کمک می‌کند تا اکسیژن را ذخیره کنند.

کاربرد:

سولـفات آهن یک ماده معدنی ضروری برای بدن است. سولـفات آهن برای درمان کم‌خونی ناشی از فقر آهن (کمبود گلبول‌های قرمز خون ناشی از کمبود شدید آهن در بدن) استفاده می‌شود.

سولـفات آهن خشک یا آبدار ۱۸ درصد برای کودهای کشاورزی و به منظور تأمین آهن خاک به‌کار می‌رود. بدون سولفات آهن در خاک زمین‌های کشاورزی، گیاهان دچار مرگ تدریجی می‌شوند. لازم به ذکر است که سولـفات آهن ۲ ظرفیتی به‌دلیل رطوبت کم پرکاربردترین نوع سولفات آهن در کشاورزی است.

سولفات روی ZnSO۴:

روی یک ماده معدنی طبیعی است و برای رشد و همچنین برای توسعه و سلامت بافت‌های بدن از اهمیت بالایی برخوردار است.

سولـفات روی یک ماده کریستالی بی‌رنگ است و برای درمان و جلوگیری از کمبود روی استفاده می‌شود.

این نمک به صورت یک، شش و هفت‌آبه و یا نمک بدون آب وجود دارد که رایج‌ترین و پرکاربردترین آن نمک هفت‌آبه می‌باشد.

کاربرد:

بیشترین میزان سولـفات روی تولید شده در صنعت، به صورت کود شیمیایی استفاده می‌شود. گیاهانی مانند:

  • برنج
  • گندم
  • مرکبات
  • انگور و…

حساسیت زیادی به کمبود این عنصر دارند و زردی برگ‌های جوان و کاهش تولید محصول در این گیاهان نشان‌دهنده کمبود روی می‌باشد.

در تولید تولید خوراک دام و طیور، تولید انواع الکترولیت‌ها، چربی‌گیرها و رنگ‌برها  نیز از این ماده استفاده می‌شود

از سولفات روی با خلوص خیلی زیاد در صنعت داروسازی و پزشکی استفاده می‌شود.

سایر توضیحات:

H۲SO۴ خالص تحت خودیونش گسترده قرار می‌گیرد که گاهی اوقات به این حالت اتوپروتولیز (فرآیندیست که طی آن یک مولکول با آزاد سازی یک پروتون در نقش اسید برونستد عمل کرده و مولکول مشابه دیگری با جذب این پروتون نقش باز برونستد را ایفا می‌کند) گفته می‌شود.

۲H۲SO۴ → (H۳SO۴)+ + HSO۴

واکنش اتوپروتولیز تنها یکی از واکنش‌های تعادلی است که در H۲SO۴ خالص رخ می‌دهد تا به آن هدایت الکتریکی بسیار بالایی بدهد.

سه واکنش تعادل اضافی وجود دارد که به دلیل خود کم آبی یونی (ionic self-dehydration) اسید سولفوریک اتفاق می‌افتد.

۲HSO۴ ⇌ H۳O+ + HS۲O۷
H۲O + H۲SO۴ ⇌ H۳O+ + HSO۴
H۲S۲O۷ + H۲SO۴ ⇌ H۳SO۴+ + HS۲O۷

مقدار اسید سولفوریک مورد استفاده در صنعت از سایر ترکیبات تولیدی فراتر می‌رود. در ایالات متحده تقریباً ۶۷ درصد از اسید برای تبدیل سنگ فسفات به اسید فسفریک استفاده می‌شود. سپس اسید فسفریک به کودهای فسفاته تبدیل می‌شود.

سایر کاربردها:

از دیگر کاربردهای عمده آن می‌توان به پالایش نفت، از بین‌بردن ناخالصی‌های بنزین و نفت سفید، اسیدشویی فولاد (تمیز کردن سطح آن) و ساخت سایر مواد شیمیایی مانند اسیدهای نیتریک و هیدروکلریک اشاره کرد.

همچنین در تولید رنگ‌ها، پلاستیک‌ها، مواد منفجره و منسوجات استفاده می‌شود.

سولفات در طبیعت:

سولـفات معمولاً به عنوان یک یون اصلی در آب‌های دریاچه ایجاد می‌شود. در شرایط بی‌هوازی که در آن باکتری‌ها در اکسیداسیون مواد بیولوژیکی پایدار حضور دارند، سولفید هیدروژن تولید می‌شود.

هنگامی که شرایط کمبود شدید اکسیژن در آب‌های عمیق دقیقاً بالای رسوبات وجود داشته باشد و آب به اندازه کافی اسیدی شود تا آهن موجود را رسوب کند، سولفید هیدروژن ایجاد می‌شود.

بوی خاص و نامطبوع این گاز اغلب با “مرگ” یک دریاچه مشخص می‌شود. دریاچه بزرگ سودا در نوادا، از نظر این ماده بسیار غنی است.

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
برای مشاوره تماس بگیرید