Natriumsulfat: Formel, Eigenschaften, Struktur, Anwendungen

Natriumsulfat (Dinatriumsalz der Schwefelsäure, Dinatriumtetraoxidosulfat, Natriumsulfat, Glaubersalz, Thenardit, Mirabilit) ist die anorganische Verbindung mit der Formel Na ₂ SO ₄ und den verwandten Hydraten. Alle Formen sind weiße Feststoffe, die in Wasser gut löslich sind.

Es gilt als eines der wichtigsten vermarkteten chemischen Produkte. Die weltweite Produktion (fast ausschließlich in Form von Dekahydrat) beläuft sich auf rund 6 Millionen Tonnen pro Jahr.

Thenardit ist das wasserfreie Natriumsulfatmineral, das in trockenen Verdampfungsräumen, in trockenen Höhlen, in alten Bergbaubetrieben als Ausblühung und als Ablagerung um Fumarolen herum erzeugt wird.

Es wurde erstmals 1825 in Salinas Espartinas (Ciempozuelos, Madrid, Spanien) beschrieben und erhielt den Namen thenardita zu Ehren des französischen Chemikers Louis Jacques Thénard (1777-1826).

Der niederländisch-deutsche Chemiker und Apotheker Johann Rudolf Glauber (1604-1670) entdeckte 1625 im Wasser einer österreichischen Quelle das Natriumsulfatdecahydrat (später bekannt als Glaubersalz). Er nannte es wegen seiner medizinischen Eigenschaften Mirabilis-Salz (Wundersalz).

Zwischen 1650 und 1660 begann Glauber, Natriumsulfat aus Kochsalz (NaCl) und konzentrierter Schwefelsäure herzustellen. Dieser Prozess gilt als der Beginn der chemischen Industrie.

Die Kristalle dienten bis ins 20. Jahrhundert als Abführmittel.

Im 18. Jahrhundert begann die Reaktion von Glaubersalz mit Kali (Kaliumcarbonat) bei der industriellen Herstellung von Soda (Natriumcarbonat) Verwendung zu finden.

Derzeit wird es hauptsächlich zur Herstellung von Waschmitteln und im Kraft-Verfahren zur Herstellung von Papierzellstoff (das in der Papierherstellung vorherrschende Verfahren) verwendet.

Natriumsulfat-Mineralvorkommen kommen in den USA, Kanada, Spanien, Italien, der Türkei, Rumänien, Mexiko, Botswana, China, Ägypten, der Mongolei und Südafrika vor.

Die Hauptproduzenten sind China (Provinzen Jiangsu und Sichuan), gefolgt von Spanien, wo sich das weltweit größte Glauberitvorkommen befindet (in Cerezo de Río Tirón, Burgos).

Die weltweite Gesamtproduktion von natürlichem Natriumsulfat wird auf rund 8 Millionen Tonnen geschätzt und die als Nebenprodukt anderer industrieller Prozesse zwischen 2 und 4 Mio. Tonnen.

In Spanien werden nach Angaben im Nationalen Inventar der Natriumsulfatressourcen und anderen aktualisierten Daten die Lagerbestände an Natriumsulfatmineralien in der Größenordnung von 730 Mio. t als "Reserven" und 300 Mio. t als "sonstige Ressourcen" katalogisiert. .

In der Europäischen Union ist Spanien derzeit das einzige Land mit Erzen aus Natriumsulfat (hauptsächlich Thenardit, Glauberit und Mirabilit).

Die Nachfrage nach Natriumsulfat im Textilbereich ist derzeit allgemein rückläufig.

In den letzten Jahren verzeichneten andere Sektoren wie Waschmittel in bestimmten Regionen aufgrund ihres niedrigen Rohstoffpreises ein gewisses Wachstum.

Die wichtigsten Wachstumsmärkte für Natriumsulfat-Waschmittel befinden sich in Asien, Mittelamerika und Südamerika.

Formeln

2D-Struktur

3D-Struktur

Eigenschaften

Physikalische und chemische Eigenschaften

Natriumsulfat gehört zur reaktiven Gruppe der Natriumverbindungen und auch zur Gruppe der Sulfate, Hydrogensulfate und Disulfate.

Entflammbarkeit

Es ist ein nicht brennbarer Stoff. Es besteht keine Explosionsgefahr für die Pulver.

Reaktivität

Natriumsulfat ist wasserlöslich und hygroskopisch. Es ist sehr stabil und reagiert bei normalen Temperaturen nicht mit den meisten Oxidations- oder Reduktionsmitteln. Bei hohen Temperaturen kann es durch carbothermische Reduktion in Natriumsulfid umgewandelt werden.

Chemisch nicht reaktive Substanzen gelten unter typischen Umgebungsbedingungen als nicht reaktiv (obwohl sie unter relativ extremen Umständen oder bei der Katalyse reagieren können). Sie sind oxidations- und reduktionsbeständig (außer unter extremen Bedingungen).

Gefährliche chemische Reaktionen

Wenn Aluminium zusammen mit Natrium- oder Kaliumsulfat geschmolzen wird, tritt eine heftige Explosion auf.

Toxizität

Chemisch nicht reaktive Substanzen gelten als ungiftig (obwohl gasförmige Substanzen dieser Gruppe als Erstickungsmittel wirken können).

Obwohl Natriumsulfat im Allgemeinen als ungiftig eingestuft wird, muss es mit Vorsicht behandelt werden. Das Pulver kann Asthma oder vorübergehende Augenreizungen verursachen. Dieses Risiko kann durch die Verwendung von Augenschutz und einer Papiermaske vermieden werden.

Verwendet

Seine Hauptanwendungen liegen in der Herstellung von:

Waschpulver.
Papierzellstoff
Textilien
Glas
Synthese von Enzymen (Weinherstellung).
menschliche und tierische Nahrung.
Apothekenprodukte.
Grundchemie im Allgemeinen.
Stahlprozesse.
Waschpulver

Natriumsulfat ist ein sehr billiges Material. Die größte Verwendung findet sie als Füllstoff für Haushaltswaschmittel in Pulverform. 50% der Weltproduktion. Die neuen Kompakt- oder Flüssigwaschmittel enthalten kein Natriumsulfat, sodass dieser Verbrauch abnimmt.

Eine weitere Verwendung von Natriumsulfat, die insbesondere in den USA an Bedeutung verliert. und Kanada ist im Kraft-Verfahren zur Herstellung von Zellstoff. Fortschritte bei der thermischen Effizienz des Prozesses haben den Bedarf an Natriumsulfat drastisch reduziert.

Die Glasindustrie bietet eine weitere wichtige Anwendung für Natriumsulfat. Es ist die zweitgrößte Anwendung in Europa. Natriumsulfat hilft dabei, kleine Luftblasen aus geschmolzenem Glas zu entfernen.

In Japan wird Natriumsulfat am häufigsten zur Herstellung von Textilien verwendet. Natriumsulfat unterstützt das gleichmäßige Eindringen der Farbstoffe in die Fasern und greift die beim Färben verwendeten Edelstahlbehälter nicht an (im Gegensatz zu Natriumchlorid, der alternativen Methode).

Natriumsulfat eignet sich aufgrund seiner hohen Wärmespeicherkapazität während des Phasenwechsels von fest zu flüssig, der bei 32 ° C gegeben ist, besonders zur Speicherung von minderwertiger Solarwärme (zur späteren Freisetzung in Heizanwendungen) .

Für Kühlanwendungen senkt eine Mischung mit Kochsalz Natriumchlorid (NaCl) den Schmelzpunkt auf 18 ° C.

Im Labor wird häufig wasserfreies Natriumsulfat als inertes Trocknungsmittel verwendet, um Wasserspuren aus organischen Lösungen zu entfernen. Seine Wirkung ist langsamer als die von Magnesiumsulfat, aber es kann mit einer Vielzahl von Materialien verwendet werden, da es chemisch ziemlich inert ist.

Natriumsulfatdecahydrat (Glaubersalz) wurde historisch als Abführmittel verwendet. Es ist wirksam für die Beseitigung bestimmter Medikamente wie Paracetamol (Paracetamol) aus dem Körper nach einer Überdosis.

Andere Anwendungen für Natriumsulfat umfassen seine Verwendung als Additiv bei der Herstellung von Teppicherfrischungsmitteln, als Additiv in Viehfutter und bei der Herstellung von Stärke.

Klinische Wirkungen

Natriumsulfat gehört für seine therapeutischen Anwendungen zur Kategorie der bei der Behandlung von Verstopfung verwendeten Kochsalz- und Abführmittel.

Kochsalzlösung ist ein Salz, das durch die osmotische Wirkung des nicht absorbierten Salzes Flüssigkeiten im Darm zurückhält und indirekt zu einer Erhöhung der Peristaltik führt.

Kochsalzlösung wird vom Gastrointestinaltrakt schlecht resorbiert, daher ist eine systemische Toxizität unwahrscheinlich, wenn nicht große Mengen eingenommen wurden. Große Expositionen können jedoch zu Dehydration und Elektrolytveränderungen infolge der osmotischen Wirkung der Verbindung führen.

Chronischer Abführmittelmissbrauch kann bei Patienten mit Essstörungen, Münchhausen-Syndrom oder faktischen Störungen auftreten. Im Allgemeinen treten bei Patienten Übelkeit, Erbrechen und Durchfall in Verbindung mit Bauchkrämpfen auf. Schwerwiegende Auswirkungen können Dehydration, Hypotonie, Hypernatriämie und Elektrolytstörungen sein.

Sicherheit und Risiken

Gefahrenhinweise des Global Harmonisierten Systems zur Einstufung und Kennzeichnung chemischer Produkte (SGA).

Das global harmonisierte System zur Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien (SGA) ist ein international vereinbartes System, das von den Vereinten Nationen geschaffen wurde, um die verschiedenen in verschiedenen Ländern verwendeten Einstufungs- und Kennzeichnungsstandards durch einheitliche globale Kriterien (Vereinte Nationen) zu ersetzen United, 2015).

Die Gefahrenklassen (und das entsprechende Kapitel des GHS), die Einstufungs- und Kennzeichnungsnormen sowie die Empfehlungen für Natriumsulfat lauten wie folgt (Europäische Chemikalienagentur, 2017, Vereinte Nationen, 2015, PubChem, 2017):