सोडियम सल्फेट

सोडियम सल्फेट (सोडियम सल्फेट या सोडा के सल्फेट के रूप में भी जाना जाता है) सूत्र Na के साथ अकार्बनिक यौगिक है2इसलिए4 साथ ही कई संबंधित हाइड्रेट्स। सभी रूप सफेद ठोस होते हैं जो पानी में अत्यधिक घुलनशील होते हैं। 6 मिलियन टन के वार्षिक उत्पादन के साथ, डिकाहाइड्रेट एक प्रमुख वस्तु रासायनिक उत्पाद है। यह मुख्य रूप से पाउडर घरेलू कपड़े धोने वाले डिटर्जेंट के निर्माण में भराव के रूप में और अत्यधिक क्षारीय सल्फाइड बनाने के लिए पेपर पल्पिंग की क्राफ्ट प्रक्रिया में उपयोग किया जाता है।

फॉर्म

 * निर्जल सोडियम सल्फेट, दुर्लभ खनिज sonardite  के रूप में जाना जाता है, जिसका उपयोग कार्बनिक संश्लेषण में सुखाने वाले एजेंट के रूप में किया जाता है।
 * हेप्टाहाइड्रेट सोडियम सल्फेट, एक बहुत ही दुर्लभ रूप।
 * डीकाहाइड्रेट सोडियम सल्फेट, जिसे मिराबिलिट खनिज के रूप में जाना जाता है, व्यापक रूप से रासायनिक उद्योग द्वारा उपयोग किया जाता है। इसे ग्लौबर साल्ट के नाम से भी जाना जाता है।

इतिहास
सोडियम सल्फेट के डिकाहाइड्रेट को नीदरलैंड-जर्मनी के रसायनज्ञ और अत्तार जोहान रूडोल्फ ग्लौबर (1604-1670) के बाद ग्लौबर के नमक के रूप में जाना जाता है, जिन्होंने इसे 1625 में ऑस्ट्रियाई झरने के पानी में खोजा था। उन्होंने इसका नाम रखा। sal mirabilis (चमत्कारी नमक), इसके औषधीय गुणों के कारण: 1900 के दशक में अधिक परिष्कृत विकल्प आने तक क्रिस्टल का उपयोग सामान्य-उद्देश्य रेचक के रूप में किया जाता था। 18 वीं शताब्दी में, पोटाश (पोटेशियम कार्बोनेट) के साथ प्रतिक्रिया करके, सोडा ऐश (सोडियम कार्बोनेट) के रासायनिक उद्योग के उत्पादन के लिए ग्लौबर के नमक को कच्चे माल के रूप में इस्तेमाल किया जाने लगा। सोडा ऐश की मांग बढ़ गई और सोडियम सल्फेट की आपूर्ति लाइन में बढ़नी पड़ी। इसलिए, 19वीं शताब्दी में, बड़े पैमाने पर लेब्लांक प्रक्रिया, एक प्रमुख मध्यवर्ती के रूप में सिंथेटिक सोडियम सल्फेट का उत्पादन, सोडा-ऐश उत्पादन का प्रमुख तरीका बन गया।

रासायनिक गुण
सोडियम सल्फेट एक विशिष्ट इलेक्ट्रोस्टैटिक रूप से बंधुआ आयनिक सल्फेट है। समाधान में मुक्त सल्फेट आयनों के अस्तित्व को अघुलनशील सल्फेट्स के आसान गठन से संकेत मिलता है जब इन समाधानों को बेरियम | बा के साथ इलाज किया जाता है।2+ या सीसा|पंजाब2+ साल्ट:
 * पर2इसलिए4 + बीएसीएल2 → 2 NaCl + BaSO4

सोडियम सल्फेट अधिकांश रिडॉक्स  की ओर प्रतिक्रियाशील नहीं है। उच्च तापमान पर, इसे  कार्बोथर्मल कमी  (उर्फ थर्मो-केमिकल सल्फेट रिडक्शन (TSR), चारकोल के साथ उच्च तापमान हीटिंग, आदि) द्वारा सोडियम सल्फाइड में परिवर्तित किया जा सकता है:
 * वह2इसलिए4 + 2 सी → ना2एस + 2 सीओ2

यह प्रतिक्रिया लेब्लांक प्रक्रिया में कार्यरत थी, जो सोडियम कार्बोनेट के लिए एक निष्क्रिय औद्योगिक मार्ग था।

सोडियम सल्फेट एसिड नमक सोडियम बाइसल्फेट देने के लिए सल्फ्यूरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है:
 * वह2इसलिए4 + एच2इसलिए4 ⇌ 2 NaHSO4

सोडियम सल्फेट दोहरे लवण बनाने की मध्यम प्रवृत्ति प्रदर्शित करता है। सामान्य त्रिसंयोजी धातुओं से बनने वाली एकमात्र फिटकरी है सोडियम फिटकरी|NaAl(SO4)2(39 °C से ऊपर अस्थिर) और NaCr(SO4)2, पोटेशियम सल्फेट और अमोनियम सल्फेट के विपरीत जो कई स्थिर फिटकरी बनाते हैं। Na सहित कुछ अन्य क्षार धातु सल्फेट्स के साथ डबल लवण ज्ञात हैं2इसलिए43K2इसलिए4 जो स्वाभाविक रूप से खनिज aphthitalite के रूप में होता है। पोटेशियम क्लोराइड के साथ सोडियम सल्फेट की प्रतिक्रिया से ग्लेज़र्स का निर्माण पोटेशियम सल्फेट, एक उर्वरक के उत्पादन के लिए एक विधि के आधार के रूप में किया गया है। अन्य दोहरे लवणों में 3Na शामिल है2इसलिए4·मामला4, पर2इसलिए4· एमजीएसओ4 (vanthoffite) और नफ·ना2इसलिए4.

भौतिक गुण
सोडियम सल्फेट में पानी में असामान्य घुलनशीलता विशेषताएँ होती हैं। पानी में इसकी घुलनशीलता 0 °C और 32.384 °C के बीच दस गुना से अधिक बढ़ जाती है, जहाँ यह अधिकतम 49.7 g/100 mL तक पहुँच जाती है। इस बिंदु पर घुलनशीलता वक्र ढलान बदलता है, और घुलनशीलता लगभग तापमान से स्वतंत्र हो जाती है। 32.384 डिग्री सेल्सियस का यह तापमान, क्रिस्टल पानी की रिहाई और हाइड्रेटेड नमक के पिघलने के अनुरूप, थर्मामीटर अंशांकन के लिए एक सटीक तापमान संदर्भ के रूप में कार्य करता है।



संरचना
डिकाहाइड्रेट के क्रिस्टल [Na(OH2)6]+ ऑक्टाहेड्रल आणविक ज्यामिति वाले आयन। ये ऑक्टाहेड्रा किनारों को इस तरह साझा करते हैं कि 10 में से 8 पानी के अणु सोडियम से बंधे होते हैं और 2 अन्य अंतरालीय होते हैं, हाइड्रोजन-सल्फेट से बंधे होते हैं। ये धनायन हाइड्रोजन बंधों द्वारा सल्फेट आयनों से जुड़े होते हैं। Na–O दूरियां लगभग 240  पीकोमीटर होती हैं। 6.32 J/(K·mol) मापनीय अवशिष्ट एन्ट्रापी (पूर्ण शून्य पर एन्ट्रापी) होने में हाइड्रेटेड लवणों के बीच क्रिस्टलीय सोडियम सल्फेट डिकाहाइड्रेट भी असामान्य है। यह अधिकांश हाइड्रेट्स की तुलना में पानी को अधिक तेज़ी से वितरित करने की क्षमता के कारण है।

उत्पादन
सोडियम सल्फेट का विश्व उत्पादन, लगभग विशेष रूप से डिकाहाइड्रेट के रूप में, सालाना लगभग 5.5 से 6 मिलियन टन (एमटी/ए) होता है। 1985 में, उत्पादन 4.5 मिलियन टन/एक था, आधा प्राकृतिक स्रोतों से, और आधा रासायनिक उत्पादन से। 2000 के बाद, 2006 तक एक स्थिर स्तर पर, प्राकृतिक उत्पादन बढ़कर 4 Mt/a हो गया था, और रासायनिक उत्पादन घटकर 1.5 से 2 Mt/a हो गया था, जो कुल 5.5 से 6 Mt/a था।   सभी अनुप्रयोगों के लिए, स्वाभाविक रूप से उत्पादित और रासायनिक रूप से उत्पादित सोडियम सल्फेट व्यावहारिक रूप से विनिमेय हैं।

प्राकृतिक स्रोत
डिकाहाइड्रेट (ग्लॉबर का नमक) के विश्व के उत्पादन का दो तिहाई प्राकृतिक खनिज रूप मिराबिलिट से है, उदाहरण के लिए दक्षिणी Saskatchewan में झील के बिस्तरों में पाया जाता है। 1990 में, मेक्सिको और स्पेन प्राकृतिक सोडियम सल्फेट (प्रत्येक लगभग 500,000 टन) के दुनिया के प्रमुख उत्पादक थे, रूस, संयुक्त राज्य अमेरिका और कनाडा में से प्रत्येक लगभग 350,000 टन। प्राकृतिक संसाधनों का अनुमान 1 बिलियन टन से अधिक है।

2006 में 200,000 से 1,500,000 टन/वर्ष के प्रमुख उत्पादकों में सियरल्स वैली मिनरल्स (कैलिफ़ोर्निया, यूएस), एयरबोर्न इंडस्ट्रियल मिनरल्स (सास्केचेवान, कनाडा), किंग केमिकल (कोआहुइला, मैक्सिको), सांता मार्टा माइनिंग एंड मिनरल एंड डेरिवेटिव्स हैचरी, जैसे प्रसिद्ध क्रिमिडेसा ग्रुप (बर्गोस, स्पेन), सांता मार्टा माइन (टोलेडो, स्पेन), सल्क्विसा (मैड्रिड, स्पेन), चेंगदू सानलियन तियानक्वान केमिकल (टीआई सुरक्षित काउंटी, सिचुआन, चीन), होंग्ज़ यिनझू केमिकल ग्रुप (होंग्ज़ जिला, जिआंगसु, चीन) के रूप में, Nafine Chemical Industry Group (एस कोरियाई, चीन), एसआई प्रांत सी पहनता है मीरा अनुपात विशेष नहीं है (万胜镇, डोंगपो जिला, मीशान, सिचुआन, चीन), और कुचुक्सल्फ़ेट जेएससी (अल्ताई क्राय, साइबेरिया, रूस)।

निर्जल सोडियम सल्फेट शुष्क वातावरण में खनिज थेरडाइट के रूप में होता है। यह नम हवा में धीरे-धीरे मिराबिलिट में बदल जाता है। सोडियम सल्फेट को कैल्शियम सोडियम सल्फेट खनिज विश्वास के रूप में भी पाया जाता है। दोनों खनिज मिराबिलिट से कम आम हैं।

रासायनिक उद्योग
दुनिया के सोडियम सल्फेट का लगभग एक तिहाई रासायनिक उद्योग में अन्य प्रक्रियाओं के उप-उत्पाद के रूप में उत्पादित होता है। इस उत्पादन का अधिकांश भाग प्राथमिक प्रक्रिया में रासायनिक रूप से निहित है, और केवल मामूली रूप से किफायती है। उद्योग के प्रयास से, उप-उत्पाद के रूप में सोडियम सल्फेट का उत्पादन घट रहा है।

सबसे महत्वपूर्ण रासायनिक सोडियम सल्फेट का उत्पादन हाइड्रोक्लोरिक एसिड उत्पादन के दौरान होता है, या तो सोडियम क्लोराइड (नमक) और सल्फ्यूरिक एसिड से, मैनहेम प्रक्रिया में, या जेम्स हारग्रेव्स (केमिस्ट) में सल्फर डाइऑक्साइड से। इन प्रक्रियाओं से परिणामी सोडियम सल्फेट को 'साल्ट केक' के रूप में जाना जाता है।
 * मैनहेम: 2 NaCl + एच2इसलिए4 → 2 एचसीएल + ना2इसलिए4
 * हरग्रेव्स: 4 NaCl + 2 SO2 + ओ2 + 2 एच2ओ → 4 एचसीएल + 2 ना2इसलिए4

सोडियम सल्फेट का दूसरा प्रमुख उत्पादन ऐसी प्रक्रियाएं हैं जहां सल्फेट प्राप्त करने के लिए सल्फ्यूरिक एसिड द्वारा अधिशेष सोडियम हाइड्रॉक्साइड को बेअसर (रसायन विज्ञान) किया जाता है (SO4(2-)) कॉपर (II) सल्फेट (CuSO4) (तांबा (IIकॉपर (द्वितीय) हाइड्रोक्साइड का उपयोग करके रेयान के उत्पादन में बड़े पैमाने पर लागू)। यह विधि एक नियमित रूप से लागू और सुविधाजनक प्रयोगशाला तैयारी भी है।
 * 2 NaOH (जलीय) + एच2इसलिए4(एक्यू) → ना2इसलिए4(एक्यू) + 2 एच2O(तरल) ΔH=-112.5 kJ (अत्यधिक ऊष्माक्षेपी)

प्रयोगशाला में इसे मैग्नीशियम कार्बोनेट के अवक्षेपण द्वारा सोडियम बाईकारबोनेट  और मैग्नीशियम सल्फेट के बीच प्रतिक्रिया से भी संश्लेषित किया जा सकता है।
 * 2 NaHCO3 + एमजीएसओ4 → बस इतना ही2इसलिए4 + एमजीसीओ3 + सीओ2 + एच2हे

हालांकि, वाणिज्यिक स्रोत आसानी से उपलब्ध होने के कारण, प्रयोगशाला संश्लेषण का अक्सर अभ्यास नहीं किया जाता है। पूर्व में, सोडियम सल्फेट भी सोडियम डाइक्रोमेट के निर्माण का एक उप-उत्पाद था, जहां सल्फ्यूरिक एसिड को सोडियम क्रोमेट घोल में जोड़ा जाता है जिससे सोडियम डाइक्रोमेट या बाद में क्रोमिक एसिड बनता है। वैकल्पिक रूप से, सोडियम सल्फेट लिथियम कार्बोनेट, कीलेटिंग एजेंट, रेसोरिसिनॉल,  एस्कॉर्बिक अम्ल , सिलिका पिगमेंट, नाइट्रिक एसिड और फिनोल के उत्पादन में बनता है या बनता है।

बल्क सोडियम सल्फेट को आमतौर पर डिकाहाइड्रेट रूप से शुद्ध किया जाता है, क्योंकि निर्जल रूप लोहे के यौगिकों और कार्बनिक यौगिकों को आकर्षित करता है। सौम्य वार्मिंग द्वारा निर्जल रूप आसानी से हाइड्रेटेड रूप से उत्पन्न होता है।

2006 में 50–80 Mt/a के प्रमुख सोडियम सल्फेट सह-उत्पाद उत्पादकों में एलिमेंटिस क्रोमियम (क्रोमियम उद्योग, कैसल हेने, NC, US), लेनजिंग AG (200 Mt/a, रेयान उद्योग, लेनजिंग, ऑस्ट्रिया), Addiseo (पूर्व में) शामिल हैं। रोडिया, मेथिओनाइन उद्योग, लेस रोचेस-रोसिलॉन, फ्रांस), एलिमेंटिस (क्रोमियम उद्योग, स्टॉकटन-ऑन-टीज़, यूके), शिकोकू केमिकल्स (तोकुशिमा, जापान) और विस्को-आर (रेयान उद्योग, रूस)।

कमोडिटी उद्योग
1970 में यूएस मूल्य निर्धारण $30 प्रति टन के साथ, नमक केक की गुणवत्ता के लिए $90 प्रति टन तक और बेहतर ग्रेड के लिए $130 तक, सोडियम सल्फेट एक बहुत सस्ती सामग्री है। सबसे बड़ा उपयोग पाउडर घरेलू कपड़े धोने वाले डिटर्जेंट में भराव (सामग्री) के रूप में होता है, जो विश्व उत्पादन का लगभग 50% खपत करता है। यह उपयोग कम हो रहा है क्योंकि घरेलू उपभोक्ता तेजी से कॉम्पैक्ट या तरल डिटर्जेंट पर स्विच कर रहे हैं जिसमें सोडियम सल्फेट शामिल नहीं है।

पेपरमेकिंग
सोडियम सल्फेट के लिए एक और पूर्व में प्रमुख उपयोग, विशेष रूप से अमेरिका और कनाडा में, लकड़ी की लुगदी के निर्माण के लिए क्राफ्ट प्रक्रिया में है। इस प्रक्रिया से काली शराब में मौजूद ऑर्गेनिक्स को गर्मी पैदा करने के लिए जला दिया जाता है, सोडियम सल्फेट के रेडॉक्स को सोडियम सल्फाइड में चलाने के लिए जरूरी है। हालांकि, 1960 के दशक की शुरुआत में क्राफ्ट रिकवरी प्रक्रिया की थर्मल दक्षता में प्रगति के कारण, अधिक कुशल सल्फर रिकवरी हासिल की गई और सोडियम सल्फेट मेकअप की आवश्यकता काफी कम हो गई। इसलिए, अमेरिका और कनाडा के लुगदी उद्योग में सोडियम सल्फेट का उपयोग 1970 में प्रति वर्ष 1,400,000 टन से घटकर केवल लगभग रह गया। 2006 में 150,000 टन।

काँच मेकिंग
कांच उद्योग यूरोप में दूसरे सबसे बड़े अनुप्रयोग के रूप में सोडियम सल्फेट के लिए एक और महत्वपूर्ण अनुप्रयोग प्रदान करता है। पिघले हुए कांच से छोटे हवा के बुलबुले को हटाने में मदद करने के लिए सोडियम सल्फेट का उपयोग फाइनिंग एजेंट के रूप में किया जाता है। यह कांच को प्रवाहित करता है, और शोधन के दौरान पिघले हुए कांच के मैल को बनने से रोकता है। यूरोप में कांच उद्योग 1970 से 2006 तक सालाना स्थिर 110,000 टन की खपत करता रहा है।

कपड़ा
वस्त्रों के निर्माण में सोडियम सल्फेट महत्वपूर्ण है, विशेष रूप से जापान में, जहां यह सबसे बड़ा अनुप्रयोग है। समाधान की आयनिक शक्ति को बढ़ाने के लिए सोडियम सल्फेट मिलाया जाता है और इसलिए समतल करने में मदद करता है, यानी कपड़ा फाइबर पर नकारात्मक विद्युत आवेश को कम करता है, ताकि रंग समान रूप से प्रवेश कर सकें (डबल लेयर द्वारा विस्तृत डबल परत फैलाओ (DDL) के सिद्धांत को देखें) भूतल विज्ञान) # गौई-चैपमैन)। वैकल्पिक सोडियम क्लोराइड के विपरीत, यह रंगाई में उपयोग किए जाने वाले स्टेनलेस स्टील के बर्तनों को संक्षारित नहीं करता है। जापान और यूएस में इस एप्लिकेशन ने 2006 में लगभग 100,000 टन की खपत की।

खाद्य उद्योग
सोडियम सल्फेट का उपयोग खाद्य रंगों के लिए मंदक के रूप में किया जाता है। इसे E संख्या योज्य E514 के रूप में जाना जाता है।

हीट स्टोरेज
चरण में उच्च ताप-भंडारण क्षमता ठोस से तरल में बदलती है, और 32 डिग्री सेल्सियस (90 डिग्री फारेनहाइट) का लाभप्रद चरण परिवर्तन तापमान इस सामग्री को अंतरिक्ष हीटिंग अनुप्रयोगों में बाद में जारी करने के लिए निम्न-श्रेणी के सौर ताप को संग्रहीत करने के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाता है। कुछ अनुप्रयोगों में सामग्री को थर्मल टाइलों में शामिल किया जाता है जो एक अटारी स्थान में रखी जाती हैं, जबकि अन्य अनुप्रयोगों में नमक को सौर-गर्म पानी से घिरे कोशिकाओं में शामिल किया जाता है। चरण परिवर्तन प्रभावी ताप भंडारण के लिए आवश्यक सामग्री के द्रव्यमान में पर्याप्त कमी की अनुमति देता है (सोडियम सल्फेट डिकाहाइड्रेट के संलयन की गर्मी 82 kJ/mol या 252 kJ/kg है) ), जब तक उपयुक्त चरण में पर्याप्त सामग्री उपलब्ध हो तब तक तापमान की स्थिरता के आगे लाभ के साथ।

शीतलन अनुप्रयोगों के लिए, सामान्य सोडियम क्लोराइड नमक (NaCl) के साथ मिश्रण गलनांक को 18 °C (64 °F) तक कम कर देता है। NaCl · ना के संलयन की गर्मी2इसलिए4· 10 एच2O, वास्तव में थोड़ा बढ़कर 286 kJ/kg हो जाता है।

छोटे पैमाने के अनुप्रयोग
प्रयोगशाला में, निर्जल सोडियम सल्फेट व्यापक रूप से एक अक्रिय जलशुष्कक के रूप में प्रयोग किया जाता है, कार्बनिक समाधानों से पानी के निशान को हटाने के लिए। यह समान एजेंट मैग्नीशियम सल्फेट की तुलना में अधिक कुशल, लेकिन धीमी-अभिनय है। यह केवल लगभग 30 डिग्री सेल्सियस से नीचे प्रभावी है, लेकिन इसका उपयोग विभिन्न प्रकार की सामग्रियों के साथ किया जा सकता है क्योंकि यह रासायनिक रूप से काफी निष्क्रिय है। सोडियम सल्फेट को घोल में तब तक मिलाया जाता है जब तक कि क्रिस्टल आपस में नहीं जुड़ते; दो वीडियो क्लिप (ऊपर देखें) प्रदर्शित करते हैं कि गीले होने पर क्रिस्टल कैसे टकराते हैं, लेकिन एक बार नमूना सूख जाने पर कुछ क्रिस्टल स्वतंत्र रूप से बहते हैं।

Glauber's नमक, डिकाहाइड्रेट, एक रेचक के रूप में प्रयोग किया जाता है। यह शरीर से खुमारी भगाने (एसिटामिनोफेन) जैसी कुछ दवाओं को हटाने के लिए प्रभावी है; इस प्रकार इसका अधिक मात्रा के बाद उपयोग किया जा सकता है। 1953 में निष्क्रिय सौर ताप प्रणालियों में ताप भंडारण के लिए सोडियम सल्फेट प्रस्तावित किया गया था। यह इसके असामान्य घुलनशीलता गुणों और क्रिस्टलीकरण की उच्च गर्मी (78.2 kJ/mol) का लाभ उठाता है। सोडियम सल्फेट के अन्य उपयोगों में डी-फ्रॉस्टिंग विंडो, स्टार्च निर्माण, कालीन फ्रेशनर में एक योज्य के रूप में, और मवेशियों के चारे के लिए एक योज्य के रूप में शामिल हैं।

कम से कम एक कंपनी, थर्माल्टेक, एक क्विल्टेड प्लास्टिक पैड के अंदर सोडियम सल्फेट डिकाहाइड्रेट का उपयोग करके एक लैपटॉप कंप्यूटर चिल मैट (iXoft नोटबुक कूलर) बनाती है। सामग्री धीरे-धीरे तरल में बदल जाती है और पुन: परिचालित होती है, लैपटॉप के तापमान को बराबर करती है और एक इन्सुलेशन के रूप में कार्य करती है।

सुरक्षा
हालांकि सोडियम सल्फेट को आमतौर पर गैर विषैले माना जाता है, इसे सावधानी से संभाला जाना चाहिए। धूल अस्थायी अस्थमा या आंखों में जलन पैदा कर सकती है; आंखों की सुरक्षा और पेपर मास्क का उपयोग करके इस जोखिम को रोका जा सकता है। परिवहन सीमित नहीं है, और आर-वाक्यांशों की कोई सूची या एस-वाक्यांशों की सूची लागू नहीं होती है।

बाहरी संबंध

 * Calculators: surface tensions, and densities, molarities, and molalities of aqueous sodium sulfate