Сульфат натрия: соль Глаубера, её строение и роль в химии

Соль Глаубера, её строение и роль в химии

Соединение с формулой Na₂SO₄ относится к числу тех неорганических веществ, без которых немыслимы стекольное, бумажное и моющее производства. Это бесцветная соль, образованная натрием и серной кислотой. В природе она встречается в готовом виде, а в лаборатории её впервые выделили ещё в XVII веке. Ниже мы пройдём путь от исторических корней вещества к его источникам, способам синтеза, набору физических и химических характеристик, а под конец предложим вопросы для самопроверки.

Немного истории и любопытных фактов

Искусственно получить сульфат натрия удалось в 1625 году - это заслуга немецкого химика Иоганна Рудольфа Глаубера. В честь первооткрывателя одну из разновидностей соли до сих пор именуют «глауберовой».

Однако задолго до лабораторных опытов человечество уже применяло это соединение. Вот лишь несколько эпизодов из его биографии:

• в Древнем Египте вещество шло на бальзамирование тел и выделку кож;
• «глауберову соль» назначали в роли слабительного средства;
• она входит в рецептуру классической «английской соли» для ванн;
• жители горных областей Африки и Азии подмешивали её в пищу, спасаясь от нехватки натрия.

Откуда берут сульфат натрия

Источников у соли два - природные залежи и рукотворный синтез. Разберём каждый.

Природные залежи

В недрах Земли соединение представлено двумя минералами - мирабилитом (Na₂SO₄·10H₂O) и тенардитом (Na₂SO₄). Оба формируются в солёных озёрах и солончаках там, где царит жаркий и засушливый климат. Наиболее богатые месторождения разрабатывают в Китае, США, Канаде, Германии, Испании и России.

Синтез в лаборатории

Тот самый метод, что открыл Глаубер в 1625 году, живёт в лабораториях и поныне. Едкий натр (NaOH) нейтрализуют крепкой серной кислотой, и на выходе получается искомая соль вместе с водой:

2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O

Промышленное производство

На заводах отталкиваются от иного сырья - природного хлорида натрия (NaCl) и диоксида серы (SO₂). Сначала при нагреве образуется солевой расплав:

4NaCl + 4SO₂ + O₂ → 2Na₂SO₄ + 4Cl₂

Что говорят цифры: физические характеристики

Измеримые параметры соли удобно собрать в единую таблицу.

Как соль ведёт себя в реакциях

Химическая активность Na₂SO₄ раскрывается в нескольких характерных процессах.

Распад на ионы и гидролиз. В воде соль диссоциирует как электролит средней силы:

Na₂SO₄ ⇄ 2Na⁺ + SO₄²⁻

Константа при этом равна К₂₉₈ = 5,1·10⁻². Раствор сохраняет нейтральную реакцию, ведь ни катионы Na⁺, ни анионы SO₄²⁻ гидролизу не подвергаются.

Восстановление углём. Прокаливание соли в присутствии углерода переводит её в сульфид:

Na₂SO₄ + 4C → Na₂S + 4CO

Обмен ионами. Сульфат-ион даёт труднорастворимые осадки с катионами Ba²⁺, Pb²⁺ и Ca²⁺ - классический пример реакции с хлоридом бария:

Na₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄↓ + 2NaCl

При действии сильных кислот рождаются новая соль и серная кислота:

Na₂SO₄ + 2HCl → 2NaCl + H₂SO₄

Присоединение воды. Растворяясь, сухая соль охотно превращается в кристаллогидрат:

Na₂SO₄ + 10H₂O → Na₂SO₄·10H₂O

Проверьте себя

1. Сформулируйте, что такое сульфат натрия, и назовите области его применения.
2. Какие природные минералы служат источником Na₂SO₄ и в каких странах их добывают?
3. Опишите лабораторный и промышленный маршруты получения соли, приведите уравнения.
4. Перечислите основные физические показатели вещества и сведите их в таблицу.
5. Раскройте химические свойства соединения, подтвердив каждое уравнением реакции.