Natri sunfat là gì? Tinh chất, điều chế, ứng dụng của Na2SO4

 

Natri sunfat là gì?

Natri sunfat là một hợp chất muối vô cơ của natri được tạo thành từ axit sunfuric và có công thức hóa học là Na₂SO₄. Khi ở dạng khan, nó là một tinh thể rắn màu trắng, không mùi, có tính hút ẩm cao, tan trong nước và glyxerin. Ngoài việc tồn tại ở dạng khan, natri sunfat cũng tồn tại ở cả dạng ngậm nước với công thức hóa học là Na₂SO₄.10H₂O.

Cấu trúc hóa học của natri sunfat

Trong tự nhiên, muối sunfat được tìm thấy ở các mỏ khoáng vật mirabilite. Nó còn được gọi với một số cái tên khác như sodium sunphat, laterardit, sodium sulfate, muối của Glauber, disodium sulfate, mirabilite,….

Tính chất của natri sunfat  

Để hiểu rõ hơn về natri sunfat, chúng ta sẽ cùng đi tìm hiểu các tính chất vật lý và hóa học của chất này. Cụ thể là:

Tính chất vật lý

– Natri sunfat khan có màu trắng, không mùi, có vị đắng, không tan trong ethanol nhưng tan nhanh trong nước. Độ tan khi ở dạng khan là 4.76 g/100 ml (0 °C) và khi ở dạng decahiđrat là 42.7 g/100 ml (100 °C).

– Khối lượng mol của natri sunfat dạng khan và dạng decahiđrat lần lượt là 42.04 g/mol và 322.20 g/mol.

– Khối lượng riêng của natri sunfat dạng khan và dạng decahiđrat lần lượt là 2.664 g/cm3 và 1.464 g/cm3

– Điểm nóng chảy của natri sunfat dạng khan và dạng decahiđrat lần lượt là 884 °C và 32.38 °C

– Điểm sôi đối với Na₂SO₄ dạng khan là 1429 °C.

Tính chất hóa học

Tính chất hóa học của natri sunfat

– Na₂SO₄ có tính bền vững nên nó không bị oxy hóa khử ở nhiệt độ thường mà chỉ bị khử khi ở nhiệt độ cao.

Na₂SO₄ + 2C → Na₂S + 2CO₂

– Natri sunfat có thể tác dụng với axit sunfuric để tạo thành muối axit natri bisunfat. Tùy vào nồng độ và nhiệt độ của phản ứng mà hệ số cân bằng sẽ khác nhau.

Na₂SO₄ + H₂SO₄ ⇌ 2 NaHSO₄

– Natri sunfat là một muối ion điển hình với 2 ion là Na⁺ và SO₄²⁻. Để nhận biết sự có mặt của SO₄^2- trong dung dịch, bạn chỉ cần cho dung dịch này tác dụng với muối Ba²⁺ hoặc Pb²⁺. Nếu có kết tủa sau phản ứng thì dung dịch đó có chứa sunfat.

BaCl₂ + Na₂SO₄ → 2NaCl + BaSO₄↓

Cách điều chế muối natri sunfat

Natri sunfat có rất nhiều cách để điều chế. Chúng ta có thể lấy từ tự nhiên hoặc thông qua các phương trình điều chế trong phòng thí nghiệm hoặc trong sản xuất công nghiệp. Cụ thể là:

Trong tự nhiên

Trong tự nhiên, muối natri sunfat có thể được tìm thấy dễ dàng trong các khoáng vật thiên nhiên mirabilite (chiếm 2/3 sản lượng của toàn thế giới). Loại muối khan này có thể xuất hiện ở những nơi khô hạn dưới dạng khoáng vật thenardite. Khi ở trong không khí ẩm, nó sẽ chuyển dần sang dạng mirabilite dần dần trong không khí ẩm.

Natri sunfat có thể được tìm thấy trong tự nhiên

Ngoài ra, natri sunfat còn được tìm thấy dưới dạng glauberite, một loại khoáng vật của canxi natri sunfat.

Trong phòng thí nghiệm

Muối natri sunfat được điều chế từ phản ứng giữa natri bicacbonat và magie sunfat.

MgSO₄ + 2NaHCO₃ → Na₂SO₄ + Mg(OH)₂ + 2CO₂

Trong công nghiệp

Khoảng 1/3 lượng muối Na₂SO₄ được sản xuất trên thế giới là sản phẩm phụ các ngành công nghiệp hóa học khác. Trước đây, nó thường là phụ phẩm của quá trình sản xuất natri dicromat. Trong quá trình này, H₂SO₄ được thêm vào natri cromat để tạo natri dicromat, sau đó là axit cromic. Ngoài ra natri sunfat còn được tạo ra từ quá trình sản xuất natri sunfat hoặc sản xuất lithi cacbonat,  resorcinol, axit ascorbic, chất tạo phức, chất tạo màu silica, phenol và axit nitric.

Cho đến nay, lượng natri sunfat là phụ phẩm của các quá trình sản xuất công nghiệp đang giảm dần. Phần lớn natri sunfat thu được là từ quá trình sản xuất axit clohydric, từ natri chloride và axit, trong quá trình Mannheim hoặc từ lưu huỳnh dioxit trong quá trình Hargreaves. Na₂SO₄ thu được từ 2 quá trình này được gọi là bánh muối.

• Quá trình Mannheim: 2NaCl + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2HCl
• Quá trình Hargreaves: 4NaCl + O₂ + 2SO₂ + 2H₂O → 2 Na₂SO₄ + 4HCl

Nguồn sản xuất natri sunfat lớn thứ 2 đến từ quá trình trung hòa axit sunfuric bằng natri hidroxit, được áp dụng quy mô lớn trong công nghiệp sản xuất tơ nhân tạo.

Nguồn sản xuất natri sunfat lớn thứ 2 đến từ quá trình trung hòa axit sunfuric bằng natri hidroxit

2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H2O

Trong sản xuất Na₂SO₄, natri sunfat dạng khối thường được tinh chế từ dạng decahiđrat vì đây là dạng khan có khuynh hướng thu hút các hợp chất chứa sắt và hợp chất hữu cơ. Để điều chế dạng khan, bạn có thể thực hiện bằng cách làm nóng nhẹ dạng ngậm nước.

Ứng dụng của natri sunfat

Natri sunfat được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống, từ phòng thí nghiệm tới sản xuất công nghiệp. Chi tiết là:

Trong phòng thí nghiệm

Natri sunfat khan được ứng dụng như một chất làm khô trơ, giúp loại bỏ dấu vết của nước ra khỏi các loại chất lỏng hữu cơ.

Trong công nghiệp

Sản xuất thủy tinh 

Natri sunphat được sử dụng với vai trò là một trong những hợp chất chính để sản xuất thủy tinh, giúp ngăn ngừa sự hình thành cặn bã và loại bỏ các bong bóng khí nhỏ, ngăn ngừa sự tạo bọt của thủy tinh nóng chảy trong quá trình tinh chế. Bên cạnh đó, natri sunfat cũng có vai trò là một tác nhân làm mịn thủy tinh nóng chảy.

Sản xuất chất tẩy rửa

Natri sunfat có thể dễ dàng phân li khi tham gia các phản ứng hóa học và có giá thành rẻ nên nó thường được sử dụng như một chất độn trong công nghiệp sản xuất tẩy rửa, điển hình là bột giặt, chiếm tới 50% số sản phẩm được sản xuất ra. Tuy nhiên, vì gây hại cho môi trường và người tiêu dùng đang có xu hướng chuyển từ bột giặt sang các loại chất tẩy dạng lỏng hay dạng rắn không chứa natri sunfat mà lượng sản phẩm tẩy rửa có thành phần natri sunfat đã giảm đi rất nhiều.

Natri sunfat được dùng trong sản xuất bột giặt

Sản xuất nước soda

Vào thế kỉ 18, natri sufat được dùng làm vật liệu thô để sản xuất soda trong công nghiệp bằng cách cho nó phản ứng với kali cacbonat.

Sản xuất bột giấy

Natri sunfat đóng vai trò là chất trung gian trong chu trình Kraft để sản xuất bột giấy. Vảy gỗ được nung nóng với natri sunfat tạo thành natri sulfic sẽ bẻ gãy các liên kết xenlulo trong gỗ, giúp vảy gỗ trở nên mềm và dễ tạo thành bột gỗ hơn.

Các chất hữu cơ có mặt trong “nước đen” từ quá trình sản xuất giấy sẽ được đốt để tạo nhiệt, cần chuyển hóa Na₂SO₄ thành Na₂SO₃.

Trong ngành dệt

Na₂SO₄ là một hợp chất giúp làm bằng phẳng và loại bỏ các điện tích âm có trên sợi vải, giúp thuốc nhuộm dễ dàng thấm sâu và đều hơn vào sợi vải. Ưu điểm của natri sunfat so với natri chloride là nó không ăn mòn các bình nhuộm làm bằng thép không gỉ.

Trong lĩnh vực y tế

Trong y tế, natri sunfat là được sử dụng như một loại thuốc nhuận tràng, giúp làm sạch ruột trước khi nội soi, phẫu thuật hoặc làm một số thủ tục nhất định.

Một số lưu ý quan trong trong việc sử dụng và bảo quản natri sunfat

Một số vấn đề cần lưu ý khi sử dụng và bảo quản natri sunfat

Natri sunfat về cơ bản là không có độc nhưng khi sử dụng, chúng ta vẫn cần lưu ý một số vấn đề như sau:

Bụi của natri sunfat có thể gây ra kích ứng mắt hoặc hen suyễn tam thời khi tiếp xúc. Chính vì vậy mà khi làm việc với hóa chất này, người lao động cần phải mang đồ bảo hộ như mặt nạ, kính mắt,…

– Khi tiếp xúc với Na₂SO₄ nên dùng bảo hộ mắt và mặt nạ giấy.

– Natri sunfat cần được bảo quản ở nơi khô ráo, thoáng mát, tránh ánh sáng trực tiếp và nhiệt độ cao. Cách bảo quản này sẽ đảm bảo hiệu quả sử dụng của hóa chất trong thời gian dài.

Bài viết trên của chắc hẳn đã giúp các bạn hiểu rõ hơn về natri sunfat là gì rồi đúng không. Có thể thấy rằng, natri sunfat là một hợp chất có vai trò quan trọng trong thực tế. Chính vì vậy, việc tìm mua hóa chất đúng địa chỉ là rất cần thiết và cần được chú ý. Hãy liên hệ với những đơn vị có uy tín để mua được sản phẩm chính hãng, chất lượng bạn nhé.