Сульфат натрия представляет собой неорганическую соль, имеющую химическую формулу Na 2 SO 4. Он состоит из белого твердого вещества, присутствующего в трех формах: безводной, гептагидрата (почти недоступного) и декагидрата (который известен как соль Глауберта); последняя является наиболее распространенной формой сульфата натрия.
Сульфат натрия имеет многочисленные применения в текстильной и бумажной промышленности, а также в производстве стекла. Его применение распространяется на тепловые приложения, которые включают подачу тепла окружающей среды и охлаждение ноутбуков.
Сульфат натрия является соединением низкой токсичности, и его вредное действие в основном механическое и нехимическое. По кристаллографическим причинам эта соль, как и ее калиевый аналог, K 2 SO 4, имеет решетчатую и полиморфную структуры.
Структура
Безводная соль
Безводные ионы сульфата натрия. Источник: Клаудио Пистилли
Формула Na 2 SO 4 сразу указывает на то, что ионы Na + и SO 4 2- находятся в кристаллах соли в соотношении 1:2; то есть на каждые два катиона Na + имеется анион SO 4 2-, взаимодействующий с ними посредством электростатического притяжения (верхнее изображение).
Конечно, это относится к безводному Na 2 SO 4, в котором молекулы воды не координируются с натрием внутри кристаллов.
Несмотря на кажущуюся простоту соли, ее описание структурно сложное. Na 2 SO 4 обладает полиморфизмом, имея до пяти кристаллических фаз: I, II, III, IV и V, температуры перехода которых составляют 180, 200, 228, 235 и 883 ºC соответственно.
Хотя нет ссылок, подтверждающих это, Na 2 SO 4 I должен иметь гексагональную кристаллическую структуру, более плотную по сравнению с орторомбической Na 2 SO 4 III, в кристаллах которого Na + образует тетраэдры (NaO 4) и координационные октаэдры (NaO 6); то есть он может быть окружен четырьмя или шестью анионами SO 4 2-.
Обезвоженная соль
Между тем, моноклинная кристаллическая структура его наиболее важного гидрата, Na 2 SO 4 · 10H 2 O, проще. В нем практически молекулы воды взаимодействуют или координируются с + Na в октаэдрах Na (H 2 O) 6 +, при этом SO 4 2- просто обеспечивает кристаллу достаточную стабильность, чтобы он существовал в твердой фазе.
Однако его температура плавления (32,38 ° C) намного ниже, чем у безводной соли (884 ° C), показывает, как молекулы воды и их водородные связи ослабляют более сильные ионные взаимодействия в Na 2 SO 4.
Свойства
Названия
-Сульфат натрия (IUPAC)
-Глауберова соль (десятигидрат)
-Чудодейственная соль (десятигидрат)
-Динатриевый сульфат.
Молярная масса
142,04 г / моль (безводный)
322,20 г / моль (декагидрат)
Внешний вид
Белое гигроскопичное твердое кристаллическое вещество
Запах
Туалет
Вкус
Горький и соленый
Плотность
2,664 г / см 3 (безводный)
1,464 г / см 3 (декагидрат)
Обратите внимание, как молекулы воды внутри кристаллов вызывают их расширение и, следовательно, уменьшение плотности.
Температура плавления
884 ºC (безводный)
32,38 ºC (декагидрат)
Температура кипения
1,429 ºC (безводный)
Растворимость в воде
4,76 г / 100 мл (0 ºC)
13,9 г / 100 мл (при 20 ° C)
42,7 г / 100 мл (при 100 ° C)
Все значения растворимости соответствуют безводной соли, которая хорошо растворима в воде при любых температурах.
Растворимость резко возрастает между 0ºC и 38,34 ºC, при этом в этом температурном диапазоне растворимость увеличивается более чем в 10 раз. Однако, начиная с 32,38 ºC, растворимость не зависит от температуры.
Случается, что при температуре 32,8 ºC декагидрат сульфата натрия растворяется в собственной кристаллической воде. Таким образом, достигается равновесие между десятиводной солью, безводной солью и насыщенным раствором сульфата натрия.
До тех пор, пока поддерживается трехфазный режим, температура будет оставаться постоянной, что позволяет калибровать температуру термометров.
С другой стороны, растворимость гептагидратированной соли составляет:
19,5 г / 100 мл (0 ºC)
44,0 г / 100 мл (при 20 ° C)
Обратите внимание, что при 20 ° C гептагидратная соль в три раза более растворима, чем безводная.