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• Eduard BChipana

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SULFATO DE SODIO

1) OBJETIVOS -Obtener sulfato de sodio en laboratorio - Conocer el funcionamiento del reactor tipo batch

2) MARCO TEÒRICO El sulfato de sodio o sulfato sódico (Na2SO4) es una sustancia incolora, cristalina con buena solubilidad en el agua y mala solubilidad en la mayoría de los disolventes orgánicos con excepción de la glicerina. 

Datos fisicoquímicos Fórmula: Na2SO4 Masa molar: 142,04 g/mol Punto de fusión: 884 °C (Na2 SO4); 32 °C (Na2SO4.10H2O) Nº CAS: [7757-82-6] ([7727-73-3] como Na2SO4.10H2O) Densidad: 2,70 g/ml LD50: 6.000 mg/kg; 4.470 mg/kg Solubilidad: Na2SO4 en 100 g de agua) a 0 °C 4,76 g; 100 °C 42,7 g. Propiedades generales El sulfato de sodio decahidratado (Na2SO4.10H2O)se disuelve en el agua bajo enfriamiento de la solución por efecto entrópico. La sal deshidratada sin embargo libera energía (exotérmica) al hidratarse y disolverse. Al enfriarse una solución saturada a menudo se observa sobresaturación. Aplicaciones El sulfato de sodio anhidro tiene propiedades higroscópicas y por lo tanto es utilizado como desecante en el laboratorio o la industria química.

Se utiliza en la fabricación de la celulosa y como aditivo en la fabricación del vidrio. También añade a los detergentes en polvo para mejorar su comportamiento mecánico y donde puede representar una parte importante del peso total. Este se utiliza como desinfectante pero este causa irritación después de un pequeño periodo de tiempo. Tiene utilidad en toxicología como acelerador del tránsito intestinal (catártico), junto con la administración de carbón activado, para disminuir la absorción de intestinal de tóxicos ingeridos.

Síntesis Actualmente la mayor parte del sulfato de sodio se obtiene de minas de glauberita y de la explotación de lagos salados, siendo los principales productores las provincias de Jiangsu y Sichuan en China, seguidas de España en dónde se encuentra el mayor yacimiento de glauberita del mundo (en Cerezo del Río Tirón[1], Burgos). También se obtiene como subproducto en muchos procesos industriales donde se neutraliza el ácido sulfúrico con bases de sodio. APLICACIONES Detergentes: El Sulfato de Sodio es usado como substrato o relleno en muchas formulaciones de detergentes en polvo, granulares o sólidas. Algunos tipos de detergentes pueden estar constituidos hasta por 50% de sulfato de sodio. Es un excelente disolvente, y mejora ligeramente la eficiencia del detergente al estabilizar las propiedades coloidales de la mugre y tierra removidos. Es compatible con todos los demás ingredientes de los detergentes, no corrosivo, virtualmente inerte, y no tóxico. El tamaño de partícula y su uniformidad determina la facilidad de mezcla con los otros componentes y/o su facilidad de disolución. Industria textil : Otra aplicación importante del sulfato de sodio es en el teñido de los textiles. Cuando el algodón o la lana son teñidos con colores ácidos a temperaturas cercanas al punto de ebullición, en el baño de tinturas el sulfato de sodio puede equivaler hasta un 510% del peso de la fibra introducida. Al teñir con colores más oscuros se utiliza más sulfato de sodio en comparación con colores más claros. El sulfato de sodio ayuda a una mejor distribución del tinte en la fibra, permitiendo un tinte más diluido pero igual de resistente, formando una solución con enlaces iónicos más uniforme. Usualmente

incrementa la solubilidad del tinte en la mezcla, pero en presencia de las telas ayuda a eliminar sales del colorante y obtener mejores enlaces con la fibra. Puede ser mezclado con tintes concentrados antes de añadirlo a la cuba para ser más fácilmente cuantificado. El sulfato de sodio es menos corrosivo para los equipos y maquinarias que la sal u otros solutos usados en el pasado para propósitos similares. En aplicaciones de la industria textil, el sulfato de sodio con alta pureza es preferido para evitar introducir otros agentes colorantes e interferir con el teñido. Proceso de desfibrado kraft El proceso Kraft o pulpeo al sulfato, es el proceso común usado en la conversión de madera a pasta de madera. La principal materia prima química usada en el proceso es el sulfato de sodio, aunque es convertido durante el proceso a hidróxido de sodio, sulfuro de sodio y carbonato de sodio. El proceso involucra un sistema cíclico complejo en donde la viruta de la madera se desfibra químicamente en una autoclave a alta presión continua y elevadas temperaturas, usando una solución conocida como 'licor blanco'. Esta solución disuelve la mayoría de la lignina y los carbohidratos de la madera, pero deja la fibra de celulosa, la cual constituye el material deseado para formar el papel. Produccion de vidrio

El Sulfato de Sodio es también usado en cantidades pequeñas para la producción de vidrio. Trae variados beneficios; pequeñas cantidades son usadas para que reaccione con la sílice y prevenga formación de impurezas en la fusión. De igual manera es usado para incrementar la velocidad de fusión de la carga, reduce la cantidad de pequeños sólidos sin fusionar, inhibiendo la cristalización, y reduciendo la viscosidad del vidrio con altos contenidos de sílice. Estos factores contribuyen con el proceso formador, mejorando la liberación y eliminación de gases generados en la fusión. Al usar mayores cantidades de sulfato de sodio, se adiciona por lo general carbón para ayudar en la producción de SO2, que ayuda en la remoción de burbujas de gas atrapadas en la fundición, y previene la formación de escoria durante el refinado del vidrio. En general el sulfato de sodio es usado como agente clarificador, suprime el color rosado de cualquier impureza de selenio que pueda estar presente y es un ingrediente necesario en la producción de algunos tipos de

vidrios especiales (e.g. vidrio para algunos tipos de bombillos). Es necesario aclarar, sin embargo, que al descomponerse el sulfato de sodio, SO2 o SO3 son producidos, gases corrosivos y ambientalmente regulados. Estos deben ser por lo menos parcialmente removidos. De igual manera, así no se descomponga, hasta 50% del sulfato de sodio puede volatilizarse y debe ser recolectado Otros usos El sulfato de sodio se utiliza en numerosas aplicaciones, tales como las que se detallan a continuación:  Detergentes en polvo: el sulfato de sodio, es una de las siete principales clases de constituyentes en detergentes.  Papel y pulpa  Vidrio: es uno de los constituyentes menores en la producción de vidrio.  Teñido: el sulfato de sodio es usado para diluir tinturas.  Manufactura de Químicos: es utilizado en la manufactura de numerosos químicos, incluyendo sulfato de potasio, sulfito de sodio, silicato de sodio, hiposulfito de sodio y sulfato de aluminio sodio. También se usa en la proceso solvay para producir carbonato de sodio.  Celdas solares.  Regeneración de desulfurización de fluidos de gas.  Plantas de polvo de carbón quemado.  Otros usos menores:  Manufactura de esponjas viscosas  Suplementos en alimentación  Tratamientos de agua  Medicinas veterinarias  Aceites sulfonados  Tintas de impresión  Industria de la cerámica  Industria fotográfica 3) METODOLOGIA: MATERIALES Y REACTIVOS -

Acido sulfúrico Hidróxido de sodio Vaso precipitado Probetas Balanza

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

-preparar NaOH 16 gramos en 100 ml de agua y verterlo en el reactor -poner en el reactor el acido sulfúrico 2M (80 ml de agua y 20 ml de ac. Sulfúrico al 97 %) -Esperar que la reacción transcurra en 40 minutos - Sacar el producto y observar sus características. 4) RESULTADOS

2NaOH + H2SO4  Na2SO4 + 2H2O

Densidad del acido sulfúrico al 97 % = 1.84 gr/ml Se utiilizo 22 ml de acido: 1.84

gr ml *22 ml = 40.48 gr

Según la estequiometria de la reacción: 80 gr NaOH --------------- 98 gr acido X

-------------- 40.48 gr de acido

Obtenemos que X= 33.04 gramos de NaOH Pero sòlo se utilizo 16 gr de NaOH, (menos de la mitad) Por tanto el reactivo limitante es el NaOH. Basamos nuestra reacción en función al NaOH: 16 gr 1 * 40 gr /mol 0.100 l = 4M CA 0 = 4 M

Presión = 3 atm R= 0.082 L-atm/mol – K T = 32 C + 273 = 305 k Pv=Rtn  P = RT *C

Reemplazando valores:

CA

Hallamos la conversion : X= 1-

= 0.12 M

CA C A0

 x= 0.97

5) CONCLUSIONES -

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-

Hemos logrado obtener el sulfato de sodio pero en su forma liquida, en la segunda parte de la experiencia procederemos con la obtención del sulfato de sodio pero en cristales mediante el método del secado. Nuestro volumen inicial fue de 210ml de solución, al momento que comenzaron a reaccionar ambos reactivos se espero un tiempo de 40 minutos. Al finalizar este tiempo la solución de sulfato de sodio obtenida no tubo perdidas es decir obtuvimos los 210ml iníciales. El sulfato de sodio se utiliza en numerosas aplicaciones, tales como las que se detallan a continuación: Detergentes en polvo: el sulfato de sodio, es una de las siete principales clases de constituyentes en detergentes. o Papel y pulpa o Vidrio: es uno de los constituyentes menores en la producción de vidrio. o Teñido: el sulfato de sodio es usado para diluir tinturas. o Manufactura de Químicos: es utilizado en la manufactura de numerosos químicos, incluyendo sulfato de potasio, sulfito de sodio, silicato de sodio, hiposulfito de sodio y sulfato de aluminio sodio. También se usa en la proceso solvay para producir carbonato de sodio. o o o o o o o

Celdas solares. Regeneración de desulfurización de fluidos de gas. Plantas de polvo de carbón quemado. Otros usos menores: Manufactura de esponjas viscosas Suplementos en alimentación Tratamientos de agua

o Medicinas veterinarias o Aceites sulfonados o Tintas de impresión 6) BIBLIOGRAFIA: -Elementos de ingeniería de las reacciones químicasH. Scott Fogler - Fenómenos químicos. Carlos Arturo Correa Maya