Natrium sulfat adalah garam natrium dari asam sulfat. Ketika anhidrat, itu adalah padatan kristalin putih susu formula Na2SO4 dikenal sebagai thenardite mineral; yang decahydrate Na2SO4 · 10H2O telah dikenal sebagai garam Glauber atau, historis, sal mirabilis sejak abad ke-17. Padat lain adalah heptahidrat, yang mengubah untuk mirabilite ketika didinginkan. Dengan produksi tahunan sebesar 6 juta ton, itu adalah bahan kimia komoditas utama dan salah satu garam paling merusak dalam konservasi struktur: ketika tumbuh di pori-pori batu-batu itu bisa mencapai tingkat tinggi tekanan, menyebabkan struktur untuk retak.
Natrium sulfat terutama digunakan untuk pembuatan deterjen dan dalam proses Kraft pulping dari kertas. Sekitar dua-pertiga dari produksi dunia adalah dari mirabilite, bentuk mineral alami decahydrate, dan sisanya dari oleh-produk dari proses kimia seperti produksi asam klorida.
SEJARAH
Hidrat natrium sulfat dikenal sebagai Salt Glauber setelah kimiawan Belanda / Jerman dan Johann Rudolf Glauber apoteker (1604-1670), yang menemukannya pada tahun 1625 di mata air Austria. Dia menamakannya sal mirabilis (garam ajaib), karena sifat obat nya: kristal digunakan sebagai pencahar tujuan umum, sampai alternatif yang lebih canggih muncul pada tahun 1900 [1] [2].
Pada abad ke-18, garam Glauber mulai digunakan sebagai bahan baku untuk produksi industri soda abu (natrium karbonat), melalui reaksi dengan kalium (kalium karbonat). Permintaan untuk soda abu meningkat dan pasokan natrium sulfat harus meningkat sejalan. Oleh karena itu, pada abad kesembilan belas, proses Leblanc, memproduksi natrium sulfat sintetis sebagai suatu perantara kunci, menjadi metode utama produksi soda abu. [3]
Hidrat natrium sulfat dikenal sebagai Salt Glauber setelah kimiawan Belanda / Jerman dan Johann Rudolf Glauber apoteker (1604-1670), yang menemukannya pada tahun 1625 di mata air Austria. Dia menamakannya sal mirabilis (garam ajaib), karena sifat obat nya: kristal digunakan sebagai pencahar tujuan umum, sampai alternatif yang lebih canggih muncul pada tahun 1900 [1] [2].
Pada abad ke-18, garam Glauber mulai digunakan sebagai bahan baku untuk produksi industri soda abu (natrium karbonat), melalui reaksi dengan kalium (kalium karbonat). Permintaan untuk soda abu meningkat dan pasokan natrium sulfat harus meningkat sejalan. Oleh karena itu, pada abad kesembilan belas, proses Leblanc, memproduksi natrium sulfat sintetis sebagai suatu perantara kunci, menjadi metode utama produksi soda abu. [3]
Fisik dan kimia propertiesSodium sulfat secara kimiawi sangat stabil, yang tidak reaktif terhadap paling pengoksidasi atau pereduksi pada suhu normal. Pada suhu tinggi, dapat dikurangi untuk natrium sulfida: [4]
Na2SO4 + 2 C → Na2S + 2 CO2 (g)
Natrium sulfat adalah garam netral, yang membentuk larutan dengan pH 7. Netralitas solusi tersebut mencerminkan fakta bahwa Na2SO4 berasal, secara resmi berbicara, dari asam sulfat asam kuat dan basa kuat natrium hidroksida. Natrium sulfat bereaksi dengan jumlah yang setara asam sulfat untuk memberikan konsentrasi kesetimbangan dari garam asam natrium bisulfat: [5] [6]
Na2SO4 (aq) + H2SO4 (aq) ⇌ 2 NaHSO4 (aq)
Bahkan, keseimbangan ini sangat kompleks, tergantung pada konsentrasi dan temperatur, dengan garam-garam asam lainnya yang hadir.
Natrium sulfat adalah ion sulfat yang khas, mengandung Na + dan ion SO42-ion. Larutan encer dapat menghasilkan presipitat bila dikombinasikan dengan garam-garam dari Ba2 + atau Pb2 +, yang membentuk sulfat larut
Na2SO4 (aq) + BaCl2 (aq) → NaCl 2 (aq) + BaSO4 (s)
Na2SO4 + 2 C → Na2S + 2 CO2 (g)
Natrium sulfat adalah garam netral, yang membentuk larutan dengan pH 7. Netralitas solusi tersebut mencerminkan fakta bahwa Na2SO4 berasal, secara resmi berbicara, dari asam sulfat asam kuat dan basa kuat natrium hidroksida. Natrium sulfat bereaksi dengan jumlah yang setara asam sulfat untuk memberikan konsentrasi kesetimbangan dari garam asam natrium bisulfat: [5] [6]
Na2SO4 (aq) + H2SO4 (aq) ⇌ 2 NaHSO4 (aq)
Bahkan, keseimbangan ini sangat kompleks, tergantung pada konsentrasi dan temperatur, dengan garam-garam asam lainnya yang hadir.
Natrium sulfat adalah ion sulfat yang khas, mengandung Na + dan ion SO42-ion. Larutan encer dapat menghasilkan presipitat bila dikombinasikan dengan garam-garam dari Ba2 + atau Pb2 +, yang membentuk sulfat larut
Na2SO4 (aq) + BaCl2 (aq) → NaCl 2 (aq) + BaSO4 (s)
Natrium sulfat memiliki karakteristik kelarutan dalam air yang tidak biasa. [7] Its kelarutan dalam air naik lebih dari sepuluh kali lipat antara 0 ° C sampai 32,384 ° C, di mana ia mencapai maksimum 497 g / L. Pada titik ini kurva kelarutan perubahan kemiringan, dan kelarutan menjadi hampir independen suhu. Ini suhu di 32,384 ° C, sesuai dengan pelepasan air kristal dan mencairnya garam terhidrasi, berfungsi sebagai referensi suhu yang akurat untuk kalibrasi termometer.
Natrium sulfat decahydrate juga biasa di antara garam hidrat dalam memiliki entropi sisa terukur (entropi pada nol mutlak) dari 6,32 J ° K-1 · mol-1. Hal ini dianggap berasal dari kemampuannya untuk mendistribusikan air jauh lebih cepat dibandingkan dengan kebanyakan hidrat. [8]
Natrium sulfat menampilkan kecenderungan moderat untuk membentuk garam ganda. Para alums hanya dibentuk dengan logam trivalen umum adalah NaAl (SO4) 2 (tidak stabil di atas 39 ° C) dan NaCr (SO4) 2, berbeda dengan kalium sulfat dan amonium sulfat yang membentuk alums stabil banyak [9]. Garam ganda dengan beberapa lainnya sulfat logam alkali yang dikenal, termasuk Na2SO4 · 3K2SO4 yang terjadi secara alami sebagai glaserite mineral. Pembentukan glaserite dengan reaksi natrium sulfat dengan kalium klorida telah digunakan sebagai dasar dari metode untuk memproduksi kalium sulfat, pupuk [10] garam ganda lainnya termasuk 3Na2SO4. · CaSO4, MgSO4 · 3Na2SO4 (vanthoffite) dan NaF · Na2SO4. [11]
Natrium sulfat decahydrate juga biasa di antara garam hidrat dalam memiliki entropi sisa terukur (entropi pada nol mutlak) dari 6,32 J ° K-1 · mol-1. Hal ini dianggap berasal dari kemampuannya untuk mendistribusikan air jauh lebih cepat dibandingkan dengan kebanyakan hidrat. [8]
Natrium sulfat menampilkan kecenderungan moderat untuk membentuk garam ganda. Para alums hanya dibentuk dengan logam trivalen umum adalah NaAl (SO4) 2 (tidak stabil di atas 39 ° C) dan NaCr (SO4) 2, berbeda dengan kalium sulfat dan amonium sulfat yang membentuk alums stabil banyak [9]. Garam ganda dengan beberapa lainnya sulfat logam alkali yang dikenal, termasuk Na2SO4 · 3K2SO4 yang terjadi secara alami sebagai glaserite mineral. Pembentukan glaserite dengan reaksi natrium sulfat dengan kalium klorida telah digunakan sebagai dasar dari metode untuk memproduksi kalium sulfat, pupuk [10] garam ganda lainnya termasuk 3Na2SO4. · CaSO4, MgSO4 · 3Na2SO4 (vanthoffite) dan NaF · Na2SO4. [11]
ProductionThe dunia produksi natrium sulfat, sebagian besar dalam bentuk decahydrate berjumlah sekitar 5,5 menjadi 6 juta ton per tahun (Mt / a). Pada tahun 1985, produksi adalah 4,5 Mt / setengah, dari sumber alami, dan setengah dari produksi kimia. Setelah tahun 2000, pada tingkat yang stabil sampai tahun 2006, produksi alam telah meningkat menjadi 4 Mt / a, dan produksi bahan kimia menurun menjadi 1,5 sampai 2 Mt / a, dengan total 5,5-6 Mt / a. [12] [13] [14] [15] Untuk semua aplikasi, secara alami diproduksi dan kimia natrium sulfat yang dihasilkan praktis dipertukarkan.
[sunting] pertiga Alam sourcesTwo dari produksi dunia dari decahydrate tersebut (garam Glauber) adalah dari mirabilite bentuk mineral alami, misalnya seperti yang ditemukan di tempat tidur danau di Saskatchewan selatan. Pada tahun 1990, Meksiko dan Spanyol produsen utama dunia natrium sulfat alam (masing-masing sekitar 500.000 ton), dengan Rusia, AS dan Kanada sekitar 350.000 ton masing-masing [13]. Sumber daya alam diperkirakan sebagai lebih dari 1 milyar ton. [12] [13]
Produsen utama 200,000-1,500,000 ton / tahun 2006 termasuk Searles Lembah Mineral (California, AS), Airborne Industri Mineral (Saskatchewan, Kanada), Química del Rey (Coahuila, Meksiko), Criaderos Minerales Y Derivados dan Minera de Santa Marta, juga dikenal sebagai Grupo Crimidesa (Burgos, Spanyol), FMC Foret (Toledo, Spanyol), Sulquisa (Madrid, Spanyol), dan di Cina Chengdu Sanlian Tianquan Kimia (Sichuan), Hongze Yinzhu Chemical Group (Jiangsu), Nafine Chemical Industry Group (Shanxi ), dan Provinsi Sichuan Chuanmei Mirabilite (Sichuan), dan Kuchuksulphat JSC (Altai Krai, Siberia, Rusia) [12] [14]. Dalam Saskatchewan, salah satu penambang utama adalah Saskatchewan Mineral.
Natrium sulfat anhidrat terjadi di lingkungan kering sebagai thenardite mineral. Perlahan-lahan berubah menjadi mirabilite di udara lembab. Natrium sulfat juga ditemukan sebagai glauberite, natrium sulfat mineral kalsium. Kedua mineral kurang umum daripada mirabilite.
[sunting] pertiga Alam sourcesTwo dari produksi dunia dari decahydrate tersebut (garam Glauber) adalah dari mirabilite bentuk mineral alami, misalnya seperti yang ditemukan di tempat tidur danau di Saskatchewan selatan. Pada tahun 1990, Meksiko dan Spanyol produsen utama dunia natrium sulfat alam (masing-masing sekitar 500.000 ton), dengan Rusia, AS dan Kanada sekitar 350.000 ton masing-masing [13]. Sumber daya alam diperkirakan sebagai lebih dari 1 milyar ton. [12] [13]
Produsen utama 200,000-1,500,000 ton / tahun 2006 termasuk Searles Lembah Mineral (California, AS), Airborne Industri Mineral (Saskatchewan, Kanada), Química del Rey (Coahuila, Meksiko), Criaderos Minerales Y Derivados dan Minera de Santa Marta, juga dikenal sebagai Grupo Crimidesa (Burgos, Spanyol), FMC Foret (Toledo, Spanyol), Sulquisa (Madrid, Spanyol), dan di Cina Chengdu Sanlian Tianquan Kimia (Sichuan), Hongze Yinzhu Chemical Group (Jiangsu), Nafine Chemical Industry Group (Shanxi ), dan Provinsi Sichuan Chuanmei Mirabilite (Sichuan), dan Kuchuksulphat JSC (Altai Krai, Siberia, Rusia) [12] [14]. Dalam Saskatchewan, salah satu penambang utama adalah Saskatchewan Mineral.
Natrium sulfat anhidrat terjadi di lingkungan kering sebagai thenardite mineral. Perlahan-lahan berubah menjadi mirabilite di udara lembab. Natrium sulfat juga ditemukan sebagai glauberite, natrium sulfat mineral kalsium. Kedua mineral kurang umum daripada mirabilite.
Kimia industryAbout sepertiga dari natrium sulfat dunia diproduksi sebagai oleh-produk dari proses lainnya dalam industri kimia. Sebagian besar produksi ini secara kimia melekat pada proses primer, dan hanya sedikit ekonomis. Dengan upaya industri, oleh karena itu, natrium sulfat produksi sebagai oleh-produk menurun.
Bahan kimia yang paling penting produksi natrium sulfat selama produksi asam klorida, baik dari natrium klorida (garam) dan asam sulfat, dalam proses Mannheim, atau dari sulfur dioksida dalam proses Hargreaves [16] [17]. Para natrium sulfat dihasilkan dari proses yang dikenal sebagai kue garam.
Mannheim: 2 NaCl + H2SO4 → 2 HCl + Na2SO4
Hargreaves: 4 NaCl + 2 SO2 + O2 + 2 H2O → 4 HCl + 2 Na2SO4
Produksi utama kedua natrium sulfat adalah proses di mana asam sulfat surplus dinetralkan oleh natrium hidroksida, seperti yang diterapkan pada skala besar dalam produksi rayon. Metode ini juga merupakan persiapan laboratorium secara rutin diterapkan dan nyaman.
2 NaOH (aq) + H2SO4 (aq) → Na2SO4 (aq) + 2 H2O (l)
Di laboratorium itu juga dapat disintesis dari reaksi antara natrium bikarbonat dan magnesium sulfat.
2NaHCO3 + MgSO4 → Na2SO4 + Mg (OH) 2 + 2CO2
Sebelumnya, natrium sulfat juga oleh-produk dari pembuatan natrium dikromat, di mana asam sulfat ditambahkan ke larutan natrium dikromat kromat membentuk natrium, atau kemudian asam kromat. Atau, sulfat atau natrium dibentuk dalam produksi karbonat lithium, agen chelating, resorsinol, asam askorbat, pigmen silika, asam nitrat, dan fenol. [12]
Natrium sulfat Massal biasanya dimurnikan melalui form decahydrate, karena bentuk anhidrat cenderung untuk menarik senyawa besi dan senyawa organik. Bentuk anhidrat mudah diproduksi dari bentuk terhidrasi oleh pemanasan lembut.
Natrium sulfat besar oleh-produk produsen 50-80 Mt / a pada tahun 2006 termasuk Elementis kromium (krom industri, Puri Hayne, NC, AS), Lenzing AG (200 Mt / a, industri rayon, Lenzing, Austria), Addiseo (sebelumnya Rhodia, industri metionin, Les Roches-Roussillon, Prancis), Elementis (kromium industri, Stockton-on-Tees, Inggris), Shikoku Kimia (Tokushima, Jepang) dan Visko-R (rayon industri, Rusia)
Bahan kimia yang paling penting produksi natrium sulfat selama produksi asam klorida, baik dari natrium klorida (garam) dan asam sulfat, dalam proses Mannheim, atau dari sulfur dioksida dalam proses Hargreaves [16] [17]. Para natrium sulfat dihasilkan dari proses yang dikenal sebagai kue garam.
Mannheim: 2 NaCl + H2SO4 → 2 HCl + Na2SO4
Hargreaves: 4 NaCl + 2 SO2 + O2 + 2 H2O → 4 HCl + 2 Na2SO4
Produksi utama kedua natrium sulfat adalah proses di mana asam sulfat surplus dinetralkan oleh natrium hidroksida, seperti yang diterapkan pada skala besar dalam produksi rayon. Metode ini juga merupakan persiapan laboratorium secara rutin diterapkan dan nyaman.
2 NaOH (aq) + H2SO4 (aq) → Na2SO4 (aq) + 2 H2O (l)
Di laboratorium itu juga dapat disintesis dari reaksi antara natrium bikarbonat dan magnesium sulfat.
2NaHCO3 + MgSO4 → Na2SO4 + Mg (OH) 2 + 2CO2
Sebelumnya, natrium sulfat juga oleh-produk dari pembuatan natrium dikromat, di mana asam sulfat ditambahkan ke larutan natrium dikromat kromat membentuk natrium, atau kemudian asam kromat. Atau, sulfat atau natrium dibentuk dalam produksi karbonat lithium, agen chelating, resorsinol, asam askorbat, pigmen silika, asam nitrat, dan fenol. [12]
Natrium sulfat Massal biasanya dimurnikan melalui form decahydrate, karena bentuk anhidrat cenderung untuk menarik senyawa besi dan senyawa organik. Bentuk anhidrat mudah diproduksi dari bentuk terhidrasi oleh pemanasan lembut.
Natrium sulfat besar oleh-produk produsen 50-80 Mt / a pada tahun 2006 termasuk Elementis kromium (krom industri, Puri Hayne, NC, AS), Lenzing AG (200 Mt / a, industri rayon, Lenzing, Austria), Addiseo (sebelumnya Rhodia, industri metionin, Les Roches-Roussillon, Prancis), Elementis (kromium industri, Stockton-on-Tees, Inggris), Shikoku Kimia (Tokushima, Jepang) dan Visko-R (rayon industri, Rusia)
APLIKASI
Komoditi industriesWith harga US seharga $ 30 per ton pada tahun 1970, pada tahun 2006 sampai $ 90 per ton untuk kualitas garam kue dan $ 130 untuk nilai yang lebih baik, natrium sulfat merupakan bahan yang sangat murah. Penggunaan terbesar adalah sebagai pengisi dalam deterjen bubuk rumah, kira-kira memakan. 50% dari produksi dunia. Penggunaan ini berkurang sebagai konsumen domestik semakin beralih ke deterjen kompak atau cairan yang tidak termasuk natrium sulfat. [12]
Lain digunakan sebelumnya utama natrium sulfat, terutama di AS dan Kanada, sedang dalam proses Kraft untuk pembuatan pulp kayu. Organik hadir dalam "black liquor" dari proses ini yang dibakar untuk menghasilkan panas, yang dibutuhkan untuk mendorong pengurangan natrium sulfat natrium sulfida untuk. Namun, proses ini sedang digantikan oleh proses yang lebih baru, penggunaan natrium sulfat di industri pulp AS dan Kanada menurun dari 1,4 Mt / a pada tahun 1970 hanya sekitar. 150.000 ton pada tahun 2006 [12].
Industri kaca menyediakan aplikasi lain yang signifikan untuk natrium sulfat, sebagai aplikasi terbesar kedua di Eropa. Natrium sulfat digunakan sebagai agen denda, untuk membantu menghilangkan gelembung udara kecil dari gelas cair. Ini fluks kaca, dan mencegah pembentukan sampah dari lelehan kaca selama pemurnian. Industri kaca di Eropa telah mengkonsumsi 1970-2006 sebuah 110.000 ton per tahun yang stabil. [12]
Natrium sulfat adalah penting dalam pembuatan tekstil, khususnya di Jepang, di mana itu adalah aplikasi terbesar. Natrium sulfat membantu dalam "meratakan", mengurangi biaya negatif pada serat sehingga bisa menembus pewarna merata. Tidak seperti natrium klorida alternatif, itu tidak menimbulkan korosi pembuluh stainless steel digunakan dalam pencelupan. Aplikasi ini di Jepang dan AS pada tahun 2006 sekitar dikonsumsi 100.000 ton [12].
Lain digunakan sebelumnya utama natrium sulfat, terutama di AS dan Kanada, sedang dalam proses Kraft untuk pembuatan pulp kayu. Organik hadir dalam "black liquor" dari proses ini yang dibakar untuk menghasilkan panas, yang dibutuhkan untuk mendorong pengurangan natrium sulfat natrium sulfida untuk. Namun, proses ini sedang digantikan oleh proses yang lebih baru, penggunaan natrium sulfat di industri pulp AS dan Kanada menurun dari 1,4 Mt / a pada tahun 1970 hanya sekitar. 150.000 ton pada tahun 2006 [12].
Industri kaca menyediakan aplikasi lain yang signifikan untuk natrium sulfat, sebagai aplikasi terbesar kedua di Eropa. Natrium sulfat digunakan sebagai agen denda, untuk membantu menghilangkan gelembung udara kecil dari gelas cair. Ini fluks kaca, dan mencegah pembentukan sampah dari lelehan kaca selama pemurnian. Industri kaca di Eropa telah mengkonsumsi 1970-2006 sebuah 110.000 ton per tahun yang stabil. [12]
Natrium sulfat adalah penting dalam pembuatan tekstil, khususnya di Jepang, di mana itu adalah aplikasi terbesar. Natrium sulfat membantu dalam "meratakan", mengurangi biaya negatif pada serat sehingga bisa menembus pewarna merata. Tidak seperti natrium klorida alternatif, itu tidak menimbulkan korosi pembuluh stainless steel digunakan dalam pencelupan. Aplikasi ini di Jepang dan AS pada tahun 2006 sekitar dikonsumsi 100.000 ton [12].
KEAMANAN
natrium sulfat umumnya dianggap sebagai non-toksik, [22] itu harus ditangani dengan hati-hati. Debu dapat menyebabkan asma sementara atau iritasi mata; risiko ini dapat dicegah dengan menggunakan pelindung mata dan masker kertas. Transportasi tidak terbatas, dan tidak ada Frase Resiko atau Frase Keselamatan berlaku.