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硫酸鈉

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硫酸鈉是硫酸根鈉離子化合生成的鹽,化學式為Na2SO4,硫酸鈉溶於水,其溶液大多為中性,溶於甘油而不溶於乙醇無機化合物,高純度、顆粒細的無水物稱為元明粉。元明粉,白色、無臭、有苦味的結晶或粉末,有吸濕性。外形為無色、透明、大的結晶或顆粒性小結晶。硫酸鈉暴露於空氣中易吸水,生成十水合硫酸鈉,又名芒硝,偏鹼性。主要用於製造水玻璃、玻璃、瓷釉、紙漿、致冷混合劑、洗滌劑、乾燥劑染料稀釋劑、分析化學試劑、醫藥品、飼料等。 在241℃時硫酸鈉會轉變成六方型結晶。在有機合成實驗室硫酸鈉是一種最為常用的後處理乾燥劑。上游原料包括硫酸,燒鹼等。
中文名
硫酸鈉
外文名
Sodium sulphate [3] 
化學式
Na2SO4 [3] 
分子量
142.042 [3] 
CAS登錄號
7757-82-6 [3] 
EINECS登錄號
231-820-9 [3] 
熔    點
884 ℃
沸    點
1404 ℃
水溶性
溶於水
密    度
2680 kg/m³
外    觀
無色透明晶體
應    用
常用的後處理乾燥劑
安全性描述
S24/25 [3] 
危險性符號
R36/R37/R38
危險性描述
Xi [3] 
RTECS號
WE1650000
PubChem號
24852268
MDL號
MFCD00003504

硫酸鈉計算化學數據

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1.疏水參數計算參考值(XlogP):無
2.氫鍵供體數量:0
3.氫鍵受體數量:4
4.可旋轉化學鍵數量:0
5.互變異構體數量:無
6.拓撲分子極性表面積88.6
7.重原子數量:7
9.複雜度:62.2
10.同位素原子數量:0
11.確定原子立構中心數量:0
12.不確定原子立構中心數量:0
13.確定化學鍵立構中心數量:0
14.不確定化學鍵立構中心數量:0
15.共價鍵單元數量:3 [4] 

硫酸鈉理化性質

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硫酸鈉物理性質

外觀與性狀單斜晶系晶體短柱狀,集合體呈緻密塊狀或皮殼狀等,無色透明,有時帶淺黃或綠色,易溶於水。白色、無臭、味鹹而苦的結晶或粉末, 有吸濕性。外形為無色、透明、大的結晶或顆粒性小結晶。硫酸鈉是含氧酸強酸強鹼鹽
結構:單斜、斜方或六方晶系
溶液:硫酸鈉溶液為無色溶液
熔點: 884℃ (七水合物於24.4℃轉無水,十水合物為32.38℃,於100℃失10H2O)
沸點: 1404℃
密度: 2.68g/cm3
熱力學函數(298.15K,100kPa):
標準熵
: 149.6
溶解性: 不溶於乙醇,溶於水,溶於甘油
溶解度變化圖 溶解度變化圖
温度
0℃
10℃
20℃
30℃
40℃
50℃
60℃
70℃
80℃
90℃
100℃
溶解度
4.9
9.1
19.5
40.8
48.8
46.2
45.3
44.3
43.7
42.7
42.5
結晶水:24℃以下:7H2O
32.4℃以下:10H2O 無水硫酸鈉或1H2O

硫酸鈉化學性質

複分解反應:BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaCl;
穩定性:穩定,不溶於強酸、鋁、鎂,吸濕。暴露於空氣中易吸濕成為含水硫酸鈉。241℃時轉變成六方型結晶。高純度、顆粒細的無水物稱為元明粉。極易溶於水。有涼感。味清涼而帶鹹。在潮濕空氣中易水化,轉變成粉末狀含水硫酸鈉覆蓋於表面。無水芒硝產於含硫酸鈉滷水的鹽湖中,與芒硝、鈣芒硝瀉利鹽白鈉鎂礬、石膏、鹽鎂芒硝、石鹽泡鹼等共生;也可由芒硝脱水而成;火山噴氣孔周圍有少量產出。 [1] 
毒性:無毒
毒理學數據:小鼠經口:LD50 5989mg/kg
生態學數據:對水是稍微危害的,若無政府許可,勿將材料排入周圍環境 [2] 
此外,Na2SO4還可以溶入水中做電解質

硫酸鈉製備方法

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1、灘田法
利用自然界不同季節温度變化使原料液中的水分蒸發,將粗芒硝結晶出來。夏季將含有氯化鈉、硫酸鈉、硫酸鎂氯化鎂等成分的鹹水灌入灘田,經日曬蒸發,冬季析出粗芒硝。此法是從天然資源中提出芒硝的主要方法,工藝簡單,能耗低,但作業條件差,產品中易混入泥砂等雜質。
2、機械冷凍法
利用機械設備將原料液加熱蒸發後冷凍至-5~-10℃時析出芒硝。與灘田法比較,此法不受季節和自然條件的影響。產品質量好,但能耗高。
主要用於含有多種組分的硫酸鹽-碳酸鹽型鹹水。在提取各種有用組分的同時,將粗芒硝分離出來。例如加工含碳酸鈉、硫酸鈉、氯化鈉硼化物及鉀、溴、鋰的鹽湖水,可先碳化鹽湖滷水,使碳酸鈉轉化成碳酸氫鈉結晶出來;冷卻母液至5~15℃,使硼砂結晶出來;分離硼砂後的二次母液冷凍至0~5℃,析出芒硝 [1] 
4、其他方法
可由硫酸和氫氧化鈉反應制得。H2SO4+ 2NaOH→Na2SO4+ 2H2O。由天然產物萃取也可製得。
還可用碳酸氫鈉和硫酸反應制備:2NaHCO3+H2SO4→Na2SO4+2H2O+2CO2↑。
在實驗室可用氯化鈉固體和濃硫酸在加熱條件下製取硫酸鈉。2NaCl+H2SO4(濃)→2HCl↑+Na2SO4
或用氫氧化鈉與硫酸銅反應制備:2NaOH+CuSO4=Na2SO4+Cu(OH)2
在家庭中可用碳酸鈉或碳酸氫鈉與硫酸銅反應制得:
2CuSO4+2Na2CO3+H2O=Cu2(OH)2CO3 ↓+ 2Na2SO4 +CO2
4NaHCO3+2CuSO4=Cu2(OH)2CO3↓+2Na2SO4+3CO2↑+H2O
可採用灘田法、機械冷凍法、鹽湖綜合法。灘田法和機械冷凍法適於加工以Na、MgCl、SO42-為主要成分的海水型鹽水及其他各種芒硝礦。因低温下硫酸鈉的溶解度急劇變小,根據水鹽體系相平衡關係可以從滷水中分離出粗芒硝。

硫酸鈉應用領域

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硫酸鈉是製造玻璃及造紙的重要原料。在造紙和纖維素工業中用量最大,其用量約佔總量的70%。硫酸鈉是合成洗滌劑的組分,它是中性鹽,加入它可減小表面張力,增加洗滌劑的溶解度。它還是染料的稀釋劑和染色印染的助劑,作直接染料、硫化染料、還原染料等染棉纖維的促染劑,作直接染料染絲綢時的緩染劑。在化學工業上硫酸鈉作為製造硫化鈉、石膏、硅酸鈉和其他化工產品的原料。 [4] 
1、化學工業用作製造硫化鈉硅酸鈉水玻璃及其它化工產品。
2、造紙工業用於製造硫酸鹽紙漿時的蒸煮劑。
3、玻璃工業用以代替純鹼做助溶劑
4、紡織工業用於調配維尼綸紡絲凝固劑
5、用於有色金屬冶金、皮革等方面。
6、用來制硫化鈉、紙漿、玻璃、水玻璃瓷釉,也用作緩瀉劑鋇鹽中毒的解毒劑等。是用食鹽與硫酸製造鹽酸時的副產品。化工上用於製造硫化鈉,硅酸鈉等。實驗室用於洗去鋇鹽。工業上用作製取NaOH和H2SO4的原料,也用於造紙,玻璃,印染,合成纖維,製革等。 在有機合成實驗室硫酸鈉是一種最為常用的後處理乾燥劑
7、主要用作合成洗滌劑填充料。造紙工業用於製造硫酸鹽紙漿時的蒸煮劑。玻璃工業用以代替純鹼。化學工業用作製造硫化鈉、硅酸鈉和其他化工產品的原料。紡織工業用於調配維尼綸紡絲凝固浴醫藥工業用作緩瀉劑。還用於有色冶金、皮革等方面。
8、使水化產物硫鋁酸鈣更快地生成,從而加快了水泥的水化硬化速度。硫酸鈉的摻量一般為水泥質量的0.5%~2%,能提高混凝土早期強度50%~100%,28天強度有時提高,有時降低,提高幅度約在10%左右,隨水泥品種、養護條件及其摻量而異。還用作合成洗滌劑的填充料,也用於造紙工業、玻璃工業、化學工業、紡織工業及醫藥工業等。
9、用作分析試劑,如脱水劑、定氮時消化催化劑,原子吸收光譜分析中干擾抑制劑。還用於醫藥工業。
10、用於化工、造紙和玻璃、染料、印染和醫藥工業,在合成纖維、製革、有色冶金、瓷釉等的製造中也有應用,還用於洗滌劑和肥皂中作添加劑。
11、在硫酸鹽鍍鋅中可用作緩衝劑以穩定鍍液的pH值。 [2] 

硫酸鈉安全措施

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硫酸鈉危險性概述

健康危害: 對眼睛和皮膚有刺激作用。低毒。
環境危害: 對環境有危害,對大氣可造成污染。
燃爆危險: 本品不燃,具刺激性。
其它: 該物質對環境有危害,應特別注意對大氣的污染。

硫酸鈉風險術語

安全標識:S24/25
危險標識:R36/R37/38

硫酸鈉儲運特性

運輸注意事項: 起運時包裝要完整,裝載應穩妥。運輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴禁與酸類、食用化學品等混裝混運。運輸途中應防曝曬、雨淋,防高温。車輛運輸完畢應進行徹底清掃。

硫酸鈉操作注意事項

密閉操作,加強通風。操作人員必須經過專門培訓,嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防塵口罩,戴化學安全防護眼鏡,穿防毒物滲透工作服,戴橡膠手套。避免產生粉塵。避免與酸類接觸。搬運時輕裝輕卸,防止包裝破損。配備泄漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。空氣中粉塵濃度超標時,必須佩戴自吸過濾式防塵口罩。緊急事態搶救或撤離時,應該佩戴防毒面罩

硫酸鈉儲存注意事項

儲存於陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。應與酸類等分開存放,切忌混儲。儲區應備有合適的材料收容泄漏物。

硫酸鈉急救措施

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皮膚接觸: 脱去污染的衣着,用大量流動清水沖洗。
眼睛接觸: 提起眼瞼,用流動清水或生理鹽水沖洗。就醫。
吸入: 脱離現場至空氣新鮮處。如呼吸困難,給輸氧。就醫。
食入: 飲足量温水,漱口並催吐;或飲用牛奶或蛋清。就醫。

硫酸鈉消防措施

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危險特性: 未有特殊的燃燒爆炸特性。受高熱分解產生有毒的硫化物煙氣。
有害燃燒產物: 硫化物。
滅火方法: 消防人員必須穿全身防火防毒服,在上風向滅火。滅火時儘可能將容器從火場移至空曠處。

硫酸鈉應急處理

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隔離泄漏污染區,限制出入。建議應急處理人員戴防塵面具全面罩),穿防毒服。避免揚塵,小心掃起,置於袋中轉移至安全場所。若大量泄漏,用塑料布、帆布覆蓋。收集回收或運至廢物處理場所處置。如果泄漏,則在中和後,用安全掩埋法處置。
參考資料