سولفات سدیم

همه چیز درباره سولفات سدیم

سولفات سدیم یک ترکیب مهم سدیم است. این محصول، جامد بلوری سفید از فرمول Na₂SO₄ است. هیدرات، Na₂SO₄ • 10H₂O، به‌عنوان نمک گلاوبر شناخته می‌شود. سولفات سدیم عمدتاً برای تولید مواد شوینده و فرآیند خمیر کاغذ کرافت استفاده می‌شود، گرچه در بسیاری از کاربردهای دیگر قابل استفاده است.

تاریخچه

اگر بخواهید تمام ترکیبات یونی احتمالی را که می‌توانید به آن‌ها لقب “نمک معجزه آسا” دارد را در نظر بگیرید، به طور حتم طیف وسیعی از مدعیان وجود خواهد داشت. شاید سدیم کلرید، خوب باشد، به دلیل توانایی آن در بهبود طعم غذا، یا شاید سولفات مس به دلیل رنگ آبی خیره‌کننده آن به شکل بلور.اما آنچه ممکن است فوراً به ذهن خطور نکند سولفات سدیم است که ظاهراً به این دلیل نام‌گذاری شده است زیرا ملین خوبی ایجاد می‌کند.

سولفات سدیم پس از کاشف آن، یوهان گلاوبر، به عنوان نمک Glauber شناخته می‌شود، یک ترکیب غیر آلی ساده با فرمول Na₂SO₄ است.در سال 1625، یوهان رودولف گلاوبر سولفات سدیم را از آب چشمه‌ای در اتریش کشف کرد، بنابراین شکل هیدرات به عنوان نمک Glauber’s شناخته می‌شود.

وی به دلیل خواص دارویی آن، نام آن را sal mirabilis (نمک معجزه آسا) گذاشت.این بلورها تا دهه 1900 به عنوان یک ملین برای اهداف عمومی مورد استفاده قرار می‌گرفتند. با واکنش با کربنات پتاسیم یا پتاس، از نمک Glauber به عنوان ماده اولیه تولید صنعتی خاکستر سودا در قرن هجدهم استفاده شد. در قرن نوزدهم، تقاضا برای خاکستر سودا افزایش یافت، بنابراین فرآیند بزرگ Leblanc که سولفات سدیم مصنوعی تولید می‌کند، به روش اصلی تولید خاکستر سودا تبدیل شد.

چگونه می‌توان سولفات سدیم تهیه کرد؟

سولفات سدیم را می‌توان از طریق فرآیند مانهایم تهیه کرد که با واکنش زیر ایجاد می‌شود:

H₂SO₄ + 2NaCl → Na₂SO₄ + 2HCl

همانطور که در زیر نشان داده شده است، می‌توان آن را از طریق فرایند Hargreaves تهیه کرد:

₄NaCl + 2H₂O + 2SO₂ + O₂ → 2Na₂SO₄ + 4HCl

خواص فیزیکی و شیمیایی سولفات سدیم:

Na₂SO₄ از لحاظ شیمیایی بسیار پایدار است و در دمای معمولی نسبت به اکثر عوامل اکسید کننده یا کاهش‌دهنده غیر فعال است. در دمای بالا می‌توان آن را به سولفید سدیم کاهش داد.

این یک نمک خنثی است که محلول‌های آبی را با pH 7 تشکیل می‌دهد. بی‌طرفی چنین محلول‌هایی نشان‌دهنده این واقعیت است که Na₂SO₄به طور رسمی از اسید قوی (اسید سولفوریک) و یک باز قوی (هیدروکسید سدیم) مشتق می‌شود. سولفات‌سدیم یک سولفات معمولی یونی است که حاوی یون‌های Na ⁺ و یون -SO₄² است، که ویژگی قابل انحلال در آب را دارد.

فرمول مولکولی	Na₂SO₄
وزن مولکولی	142.04gm/mole (بی‌آب), 322.20gm /mole (10 آبه)
شکل ظاهری	جامد کریستالی سفید
بو	فاقد بو
نقطه جوش	14290C (بی‌آب)
نقطه اشتعال	8000C
نقطه ذوب	8840 C (بی‌آب), 32.40C (10 آبه)
چگالی	2.664gm/ml (بی‌آب), 1.464gm/ml (10 آبه)
ظریب شکست	1.468 (بی‌آب), 1.394 (10 آبه)
انحلال‌پذیری	قا‌بل حل در آب، گلیکول و هیدروژن یدید، در اتانول محلول نیست

میزان انحلال‌پذیری سولفات سدیم در آب

بیشتر ترکیبات سولفات فلزی برای استفاده‌هایی مانند تصفیه آب به راحتی در آب حل می‌شوند، بر خلاف فلوریدها و اکسیدها که غیرقابل حل هستند.

در دمای 0 درجه سانتی‌گراد، محلول بودن سولفات سدیم بی‌آب در آب 6/47 گرم در لیتر است. با گرم شدن تا 20 درجه سانتی‌گراد، میزان حلالیت آن به شدت افزایش می‌یابد و به 139 گرم در لیتر می‌رسد. سرانجام، در دمای 100 درجه سانتی‌گراد، حلالیت سولفات سدیم در آب مربوط به 427 گرم در لیتر است.

نمونه واکنش سولفات سدیم با سایر ترکیبات

سولفات سدیم با مقدار معادل اسید سولفوریک واکنش می‌دهد و غلظت تعادلی از نمک اسید سدیم هیدروژن سولفات ایجاد می‌کند:

(Na₂SO₄ (aq) + H₂SO₄ (aq) → 2 NaHSO₄ (aq

در واقع تعادل بسیار پیچیده و وابسته به غلظت و دما است و سایر نمک‌های اسیدی نیز وجود دارند.

Na₂SO₄ یک سولفات یونی معمولی است، حاوی یون های ⁺Na و یون‌های ⁻SO₄². محلول های آبی وقتی با نمک‌های ⁺Ba² یا ⁺Pb² ترکیب شوند، رسوباتی تولید می‌کنند که سولفات‌های نامحلول را تشکیل می‌دهند:

(Na₂SO₄ (aq) + BaCl₂ (aq) → 2 NaCl (aq) + BaSO₄ (s

واکنش سولفات سدیم با کلرید باریم

سولفات سدیـم در واکنش جابجایی مضاعف با کلرید باریم واکنش داده و سولفات باریم و کلرید سدیم تشکیل می‌دهد. معادله شیمیایی این واکنش به شکل زیر است:

BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄ + 2NaCl

این واکنش به این دلیل رخ می‌دهد که سولفات سدیم یک سولفات یونی با پیوند الکترواستاتیک است.

عمده کاربردها در صنایع مختلف:

بیشتر ما از محصولات حاوی سولفات سدیم استفاده کرده‌ایم، اگرچه به طرز عجیبی در نقشی وجود دارد که عملکرد عملی ندارد.مواد شوینده پودر شده برای شستن لباس‌ها معمولاً دارای سولـفات سدیم هستند تا به طور عمده محصول را تولید کنند و تولید کنندگان مواد شوینده را به بزرگترین کاربر این ترکیب تبدیل کنند.

هیچ کاری برای شستشو انجام نمی‌دهد، اما به عنوان ماده‌ای بسیار ارزان و خنثی با pH که به راحتی در آب گرم حل می‌شود، به سادگی از سیستم عبور می‌کند و محصول را برای تولید در واحد وزن کم هزینه می‌کند.

مورد استفاده به عنوان یک پراکنده‌کننده در مواد شوینده پودر لباسشویی خانگی است.
مورد استفاده در فرآیند کرافت برای تولید خمیر چوب.
مورد استفاده در صنعت شیشه به عنوان جلوگیری از تشکیل حباب در شیشه همچنین شیشه را شست‌وشو داده و مانع از تشکیل ذوب شیشه در حین پالایش می‌شود.
مورد استفاده برای تولید پارچه برای گرفتن بار منفی روی الیاف پارچه.

سولفات سدیم به دو شکل فرم بدون آب و نمک سدیم اسید سولفوریک است. سولفات سدیم بدون آب در آب برای تولید یون‌های سدیم و یون‌های سولفاتیک به‌کار می‌رود. یون سدیم کاتیون اصلی مایع خارج سلولی است و نقش مهمی در درمان اختلالات مایع و الکترولیتی دارد.

سولفات سدیم بدون آب یک الکترولیت بازسازی‌کننده است که در محلول‌های ایزوموتیک استفاده می‌شود به طوری که مصرف این محصول باعث ایجاد تعادل الکترولیتی نرمال نمی‌شود و همچنین منجر به جذب و دفع آب و یون‌ها نیز نمی‌شود.

منابع سولفات سدیم

سدیم ششمین عنصر فراوان در پوسته زمین است. ذخایر معدنی حاوی سولفات سدیم از نظر زمین‌شناسی جوان هستند، عمدتاً در عصر پس از یخبندان.
سولفات سدیم از نظر رواج گسترده است و جزء مشترک آب دریا و بسیاری از دریاچه‌های شور یا قلیایی است.
ذخایر اقتصادی سولفات سدیم طبیعی در سراسر جهان 3.3 میلیارد تن تخمین زده شده است.
با تولید جهانی سولفات سدیم طبیعی به طور متوسط حدود 2.6 میلیون تن در سال، تجهیزات برای تأمین تقاضای پیش‌بینی‌شده برای چندین قرن کافی هستند.
مقدار سولفات سدیم مصنوعی به طول عمر شرکت‌های تولیدی بازیابی شده توسط محصول سولفات بستگی دارد.
فرورفتگی‌های سطحی یا دریاچه‌هایی که فاقد محل خروجی هستند و از طریق آب چشمه‌هایی که بر روی سنگ‌های آتشفشانی حاوی مواد معدنی سولفید جریان دارند تغذیه می‌شوند، اغلب نمک‌های محلول سولفید تولید می‌کنند که در اثر تماس با هوا اکسید شده و سولفات تولید می‌کنند.

عملکرد سولفات ها در بدن انسان

در سطح رژیم غذایی، دفع به طور عمده از طریق ادرار است. سولفات‌ها در تمام سلول‌های بدن یافت می‌شوند که بیشترین غلظت را در بافت‌های همبند، استخوان و غضروف‌ها دارند. سولفات‌ها در چندین مسیر مهم متابولیکی، از جمله درگیر در فرآیندهای سم‌زدایی، نقش دارند.