Кіріспе
Натрий сульфаты (сода сульфаты немесе натрий сульфаты деп те аталады) – Na2SO4 формуласына және бірнеше байланысты гидраттарға ие бейорганикалық қосылыс. Барлық түрлері суда жақсы еритін ақ түсті қатты заттар болып табылады. Жылдық өндірісі 6 миллион тоннаға жететін декагидрат – маңызды химиялық тауар. Ол негізінен ұнтақ үй шаруашылығына арналған жуғыш заттарды жасауда және қағаз өндірісіндегі Крафт процесінде күшті сілтілі сульфидтер алу үшін толтырғыш ретінде қолданылады.
Sodium sulfate (also known as sodium sulphate or sulfate of soda) is the inorganic compound with formula Na2SO4 as well as several related hydrates. All forms are white solids that are highly soluble in water. With an annual production of 6 million tonnes, the decahydrate is a major commodity chemical product. It is mainly used as a filler in the manufacture of powdered home laundry detergents and in the Kraft process of paper pulping for making highly alkaline sulfides.
Нысандар
Сусыз натрий сульфаты, сирек кездесетін минерал тенардит ретінде белгілі, органикалық синтезде кептіргіш зат ретінде қолданылады. Гептагидрат натрий сульфаты – өте сирек кездесетін форма. Декагидрат натрий сульфаты, мирабилит минералы ретінде танымал, химия өнеркәсібінде кеңінен қолданылады. Ол Глаубер тұзы деп те аталады.
Тарих
Натрий сульфатының декагидраты голланд-неміс химигі және дәріханашы Иоганн Рудольф Глаубердің (1604–1670 жж.) құрметіне, 1625 жылы Австрия бұлақ суында табылғандықтан Глаубер тұзы деп аталады. Ол оны емдік қасиеттеріне байланысты sal mirabilis (таңғажайып тұз) деп атады: кристалдары 1900 жылдарға дейін жалпы қолданылатын іш жүректік ретінде пайдаланылды, содан кейін одан да жетілдірілген препараттар енгізілді. Дегенмен, кейін Ж. Кункель бұл тұздың 16 ғасырдың ортасында Саксонияда құпия медицина ретінде белгілі болғанын айтты. 18 ғасырда Глаубер тұзы калий карбонатымен (калий карбонаты) реакция арқылы сода күлін (натрий карбонаты) өнеркәсіптік түрде өндіру үшін шикізат ретінде қолданыла бастады. Сода күліне деген сұраныс артқандықтан, натрий сульфатының көлемі де артты. Сондықтан 19 ғасырда синтетикалық натрий сульфатын негізгі аралық өнім ретінде шығаратын ірі Лебланк процесі сода күлін өндірудің басты әдісіне айналды.
Физикалық қасиеттері
Натрий сульфатының суда ерігіштігі ерекше қасиеттерге ие. Оның судағы ерігіштігі 0 °C-тан 32,384 °C-қа дейін он еседен астам артады, осы температурада 49,7 г/100 мл ең жоғары шегіне жетеді. Осы нүктеде ерігіштік қисығы бағытын өзгертеді және ерігіштік температураға дерлік тәуелді болмайды. Кристаллдық судың бөлінуіне және гидратталған тұздың еруіне сәйкес келетін 32,384 °C температурасы термометрді калибрлеу үшін нақты температуралық эталон ретінде қолданылады.
Құрылымы
Декагидраттың кристалдары октаэдрлі молекулалық геометриясы бар [Na(OH2)6]+ иондарынан тұрады. Бұл октаэдрлер қабырғаларымен ортақ, сондықтан 10 су молекуласының 8-і натриймен байланысқан, ал қалған 2-і сульфатқа сутек байланысы арқылы байланысқан интерстициалдық болып табылады. Бұл катиондар сульфат аниондарымен сутек байланыстары арқылы байланысады. Na–O арақашықтығы шамамен 240 пм-ге тең. Кристалдық натрий сульфаты декагидраты гидратталған тұздардың арасында 6,32 Дж/(К·моль) өлшенетін қалдық энтропиясымен (абсолюттік нөлдегі энтропия) ерекшеленеді. Бұл оның көптеген гидраттарға қарағанда суды әлдеқайда жылдам тарату қабілетімен байланысты.
Өндіріс
Натрий сульфатының әлемдік өндірісі, көбінесе декагидрат түрінде, жыл сайын шамамен 5,5-6 миллион тоннаны (млн т/ж) құрайды. 1985 жылы өндіріс 4,5 млн т/ж болды, оның жартысы табиғи көздерден, екінші жартысы химиялық өндірістен алынды. 2000 жылдан кейін 2006 жылға дейін тұрақты деңгейде болған табиғи өндіріс 4 млн т/ж-ға дейін өсті, ал химиялық өндіріс 1,5-2 млн т/ж-ға дейін азайды, жалпы көлемі 5,5-6 млн т/ж-ға жетті. Барлық қолданыс салаларында табиғи және химиялық жолмен өндірілген натрий сульфаты іс жүзінде бір-бірімен алмастырылады.
Шағын ауқымды қолдану
Зертханада сусыз натрий сульфаты органикалық ерітінділерден судың іздерін алу үшін инертті кептіру құралы ретінде кеңінен қолданылады. Ол магний сульфатына қарағанда тиімдірек, бірақ әрекеті баяу. Оның тиімділігі шамамен 30°C төмен температурада ғана байқалады, бірақ химиялық тұрғыдан инертті болғандықтан, оны әртүрлі материалдармен қолдануға болады. Ерітіндіге натрий сульфаты кристаллдар біріне-бірі жабыспайынша қосылады; екі бейнероликте (жоғарыда көрсетілгендей) кристаллдардың әлі ылғалды болғанда қалай жабысатыны, ал үлгі құрғағаннан кейін кейбір кристалдардың еркін ағып тұратыны көрсетілген. Глаубер тұзы, декагидраты, слабительное ретінде қолданылады. Ол денеден парацетамол (ацетаминофен) сияқты белгілі бір дәрілерді шығаруға көмектеседі, сондықтан оны дозадан асып кеткен жағдайда қолдануға болады. 1953 жылы натрий сульфаты пассивті күн жылыту жүйелерінде жылуды сақтау үшін ұсынылған. Бұл оның ерекше ерігіштік қасиеттерін және кристалданудың жоғары жылуын (78,2 кДж/моль) пайдаланады. Натрий сульфатының басқа да қолданылулары: терезелерді мұздан тазалау, крахмал өндіру, кілемдерді жаңарту құралдарына қоспа ретінде және мал азығына қоспа ретінде қолданылады. Thermaltake сияқты кем дегенде бір компания, натрий сульфаты декагидратын пластикалық төсемеге орналастырып, ноутбуктерді салқындату төсемін (iXoft Notebook Cooler) шығарады. Материал біртіндеп сұйыққа айналып, айналымға түсіп, ноутбук температурасын теңестіреді және оқшаулағыш ретінде қызмет етеді.
Қауіпсіздік
Натрий сульфаты көбінесе зиянсыз деп есептелсе де, оны сақтықпен қолдану керек. Шаңы уақытша астма немесе көзге тітіркену тудыруы мүмкін; осы қауіптен сақтану үшін көзді қорғау құралдарын және қағаз масканы пайдалану қажет. Тасымалдауға ешқандай шектеу қойылмаған, және ешқандай қауіптің немесе қауіпсіздік шараларының сөздері қолданылмайды.