Sulfat de sodi

De Viquipèdia
Salta a la navegació Salta a la cerca
Infotaula de compost químicSulfat de sodi
Substància químicacompost químic Modifica el valor a Wikidata
Massa molecular141,931268 Da Modifica el valor a Wikidata
Estructura química
Fórmula químicaNa₂O₄S i Na₂SO₄ Modifica el valor a Wikidata
Sodium sulfate.svg
SMILES canònic
Model 2D
[O-]S(=O)(=O)[O-].[Na+].[Na+] Modifica el valor a Wikidata
Identificador InChIModel 3D Modifica el valor a Wikidata
Propietat
Densitat2,68 g/cm³ Modifica el valor a Wikidata
Punt de fusió87 °C Modifica el valor a Wikidata
Entalpia estàndard de formació−1.387,9 kJ/mol Modifica el valor a Wikidata
NFPA 704.svg
0
1
0
 
Modifica el valor a Wikidata

El sulfat de sodi (antigament sulfat sòdic) és un compost químic, una sal de fórmula química , constituïda per cations sodi i anions sulfat . És una substància incolora, cristal·lina, amb bona solubilitat en aigua i poca solubilitat en la majoria dels dissolvents orgànics, amb excepció de la glicerina. El seu decahidrat és conegut des del segle XVII com a sal de Glauber, pel seu descobridor, l'alquimista Johann Rudolph Glauber. El sulfat de sodi s'empra com additiu als detergents i en la fabricació de vidre.

Històric[modifica]

Johann Rudolph Glauber

El sulfat de sodi és part essencial dels minerals trobats en moltes aigües minerals i té propietats astringents. Johann Rudolph Glauber (1604-1670) el descobrí el 1648 precisament a l'aigua mineral. Pel seu descobridor, el sulfat de sodi decahidratat es coneix com a sal de Glauber.[1]

El descobriment de Glauber del sulfat de sodi a l’aigua mineral es produí en un moment en què la medicina encara es basava en gran manera en assolir l’equilibri de quatre ‘humors’ imaginaris: sang, flema, bilis groga i bilis negra. Es considerava que la malaltia era el resultat del desequilibri dels humors, de manera que el pacient desafortunat se solia tractar amb extraccions de sang, un emètic per produir vòmits o un laxant per ‘purgar’ el cos de les substàncies desequilibrades. Quan el sulfat de sodi resultà ser un laxant relativament inofensiu, però dramàticament eficaç, començà a emprar-se com a medicina amb el nom de sal mirabilis (sal miraculosa).[1][2]

Estat natural i obtenció[modifica]

Sens dubte, l’aigua de la font va recollir el seu sulfat de sodi d’un mineral relativament comú amb el nom mirabilita, descobert el 1842, que és sulfat de sodi decahidratat , la vertadera sal de Glauber.[2] L'origen d’aquest mineral cal cercar-lo en els cations sodi alliberats per l’erosió de les roques ígnies, que reaccionen a l’aigua amb dipòsits de sofre.[1] La mirabilita és un mineral abundant, però esquiu, gràcies principalment a què la temperatura de deshidratació no està molt per sobre de la temperatura ambient. Es troba en dipòsits d’evaporita aquí a la Terra i també es creu que és una roca que forma minerals als satèl·lits gelats de Júpiter.[2]

Durant algun temps al segle XIX, el sulfat de sodi es fabricà a partir de clorur de sodi i àcid sulfúric en el procés de Leblanc, com a intermediari per satisfer una demanda creixent de carbonat de sodi , fins que la fabricació fou substituïda pel procés Solvay superior. La primera etapa del procés Leblanc consistia en la reacció:

La mirabilita es converteix fàcilment en sulfat de sodi anhidre, el mineral thenardita, ja que la forma hidratada és inestable en atmosfera seca.[1]

Actualment, la major part del sulfat de sodi s'obté de mines de glauberita i de l'explotació de llacs salats, essent-ne els principals productors les províncies xineses de Jiangsu i Sichuan, seguides d'Espanya, on es troba el jaciment més gran de glauberita de tot el món (a Cerezo del Río Tirón, Burgos). També s'obté com a subproducte en molts processos industrials on es neutralitza l'àcid sulfúric amb bases de sodi.

Propietats generals[modifica]

Estructura de la mirabilita

El sulfat de sodi es presenta com un sòlid cristal·lí incolor o blanc i és inodor. Té gust salí. Cristal·litza en el sistema ortoròmbic, grup puntual mmm.[3] El seu punt de fusió és de 884 °C i la seva densitat 2,671 g/cm³. En escalfar-se es descompon en òxids de sofre i de sodi. És soluble en aigua dissociant-se en ions i . La seva solubilitat en aigua és de 28,1 g en 100 g d'aigua a 25 °C. és soluble en glicerina i insoluble en etanol.[4]

El sulfat de sodi decahidratat (Na2SO4.10H2O) es dissol en aigua per refredament de la solució per efecte entròpic. La sal deshidratada, en canvi, allibera energia (exotèrmica) en hidratar-se i dissoldre's. En refredar-se una solució saturada, sovint s'observa sobresaturació. La mirabilita té una fascinant estructura cristal·lina; és una estructura en capes amb cadenes d’octaedres de sodi al llarg de l’eix c que estan separats per tetraedres de sulfat que es connecten entre si mitjançant enllaços per pont d’hidrogen.[2]

Aplicacions[modifica]

El sulfat de sodi anhidre té propietats higroscòpiques i, per tant, és utilitzat com dessecant al laboratori o a la indústria química. S'utilitza en la fabricació de la cel·lulosa i com a additiu en la fabricació del vidre. També s'afegeix als detergents per millorar el seu comportament mecànic i hi pot representar una part important del pes total.

Detergents[modifica]

Detergent en pols

El sulfat de sodi s’utilitza com a farciment o substrat en moltes formulacions de detergents en pols, granulars o sòlids. A Amèrica del Nord (Canadà, Estats Units i Mèxic) la caixa mitjana de detergent per a roba de la dècada de 1990 contenia un 20-25 % de sulfat de sodi i algunes marques en contenien fins a un 50 %. És un diluent excel·lent i un material normalitzador, que proporciona bones propietats de flux i millora lleugerament l’eficiència del detergent estabilitzant les propietats col·loidals de la "brutícia" eliminats. També redueix la concentració crítica de micel·les del tensioactiu orgànic, reduint la força a la qual es pot aconseguir un bon rentat. Es processa fàcilment, és neutre, compatible amb tots els altres ingredients detergents, no corrosiu, gairebé inert, no tòxic i no és perillós per al medi ambient. Pot ser molt pur i blanc per ajudar a fer el detergent més atractiu i també es pot produir amb la mida de partícula uniforme desitjada per barrejar-se bé amb els altres materials o dissoldre’s i assecar-se fàcilment per polvorització com a agent de suport. El seu únic inconvenient és que pot ajudar lleugerament a la reposició del sòl eliminat, cosa que redueix una mica la seva contribució neta a l'eficiència del rentatge.[5]

L’ús més gran del sulfat de sodi en aquesta aplicació depèn del mercat de detergents en pols "caixa gran" i aquesta forma de venda d'agents de neteja té molts competidors. Els detergents líquids, els “superconcentrats” d’alta resistència i moltes formulacions especials, com per exemple amb oxidants o enzims, han anat augmentant en popularitat i utilitzen poc o cap quantitat de sulfat de sodi. No obstant això, també hi ha hagut una reformulació del pirofosfat tetrasòdic en lloc del tripolifosfat sòdic (STPP) per tal de reduir possibles problemes ambientals, i això requereix més sulfat de sodi. També s'ha utilitzat per substituir lleugerament zeolites i tensioactius a un preu més alt quan és possible a causa del seu menor cost.[5]

Vidre[modifica]

Botelles de vidre

S'empren quantitats petites de sulfat de sodi en la fabricació de vidre, amb una mitjana aproximada de l'1 % de la càrrega del vidre envàs i del 0,5 % del vidre pla. Proporciona diversos avantatges; per exemple, una petita quantitat és útil per reaccionar amb i, per tant, limitar la formació d'escumes de sílice a la superfície de la fosa. Una petita quantitat també tendeix a augmentar la velocitat de fusió de la càrrega original, ajuda a reduir la quantitat de sòlids petits no fosos a la massa fosa (i per tant inhibeix la cristal·lització) i millora la treballabilitat (reduint la viscositat) del vidre d'alta sílice i el vidre es formen en formes més complexes. Aquests factors ajuden en el procés de formació millorant l'alliberament i l'eliminació de la "fina", o fins a cert punt la solució) dels gasos que queden atrapats al lot o generats durant la fusió. Quan s’utilitzen quantitats més grans de sulfat de sodi, sovint s’afegeix carboni amb ell per ajudar a produir SO2, que ajuda a eliminar petites bombolles de gas arrossegades a la massa fosa. El sulfat de sodi en general suprimeix el color rosat de qualsevol impuresa de seleni que pugui haver-hi i és un ingredient necessari per a algunes ulleres especials (és a dir, vidre per a algunes bombetes i gots: 72,5% Si02, 15,9% Na20, 6,5% CaO, 3,0% MgO, 1,3% AI2O3, 0,3% K2O i 0,3% SO2). Normalment també és lleugerament menys costós que la sosa i es pot utilitzar com a substitució d’una petita quantitat al lot.[5]

Indústria tèxtil[modifica]

El sulfat de sodi s’utilitza en moltes aplicacions per a la tintura de tèxtils. Quan la llana o el cotó es tenyeixen de colors àcids a temperatures properes al punt d’ebullició, el bany de tintura pot contenir fins a un 5-10 % de sulfat de sodi (del pes de la fibra introduïda al bany). S'utilitza més sulfat de sodi amb colors foscos que quan es tenyeixen teixits de colors més clars. Alguns agents de retardació i retardació de colorants catiònics per a acrílics i mescles de fibres també es poden utilitzar amb fins a un 10 % de sulfat de sodi del pes de la fibra. El sulfat de sodi ajuda a produir un color més "nivell" i una millor distribució del colorant a la fibra (millorant la "normalització" del colorant), permetent una força de colorant més diluïda però igualment eficaç i formant una solució de força iònica més uniforme. Normalment augmenta la solubilitat del colorant en la solució, però en presència del teixit ajuda a "salar" el colorant i a unir-lo a la fibra. Es pot barrejar amb colorants concentrats abans d’afegir-los a les tines per fer-los més fàcils de mesurar i precipita amb alguns contaminants orgànics. Finalment, és molt menys corrosiu per a l’equip de tintura que la sal o altres soluts que s’han utilitzat en el passat amb els mateixos propòsits.[5]

Indústria paperera el 1973

Indústria paperera[modifica]

El mètode dominant de convertir les estelles de fusta en paper és el procés kraft també anomenat del sulfat. La principal matèria primera química utilitzada en aquest procés és el sulfat de sodi, tot i que es converteix en la solució real de pasta a principalment hidròxid de sodi, sulfur de sodi i carbonat de sodi.[5]

Referències[modifica]

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 «Sodium sulfate». Royal Society of Chemistry, 01-07-2015. [Consulta: 19 juliol 2021].
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 crystallography365. «Mirabilite: “The Miracle Salt”» (en anglès), 08-05-2014. [Consulta: 20 juliol 2021].
  3. None Available. «Materials Data on Na2SO4 by Materials Project» (en anglès). LBNL Materials Project; Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States), 2017. DOI: 10.17188/1208392. [Consulta: 20 juliol 2021].
  4. PubChem. «Sodium sulfate» (en anglès). [Consulta: 19 juliol 2021].
  5. 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 Garrett, Donald E. The Uses of Sodium Sulfate (en anglès). Elsevier, 2001, p. 289–302. DOI 10.1016/b978-012276151-5/50006-1. ISBN 978-0-12-276151-5. 

Referències externes[modifica]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Sulfat de sodi