सोडियम सल्फेट क्या है ? Sodium sulfate बनाने की विधि और उपयोग,गुण, संरचना

सोडियम सल्फेट क्या है ? Sodium sulfate बनाने की विधि और उपयोग,गुण :- इस लेख में आपको सोडियम सल्फेट बनाने की विधि, सोडियम सल्फेट का उपयोग, सोडियम सल्फेट का रासायनिक सूत्र व अणुभार, सोडियम सल्फेट के गुण के बारे में जानकारी दी जा रही है। Sodium salfate in hindi के बारे में सम्पूर्ण जानकारी जानने के लिए आपको यह पोस्ट अंत तक पढ़नी है। आइये जानते है Sodium salfate के बारे में।

डच/जर्मन रसायनज्ञ और औषधालय जोहान रूडोल्फ ग्लौबर (1604-1670) के बाद सोडियम सल्फेट के डेकाहाईड्रेट रूप को ग्लौबर के नमक के रूप में जाना जाता है। उन्होंने इसे वर्ष 1625 में ऑस्ट्रियाई झरने के पानी (Austrian spring water) में खोजा था। इसके औषधीय गुणों के कारण उन्होंने इसका नाम साल मिराबिलिस (चमत्कारी नमक) रखा। दशक 1900 के लगभग अधिक परिष्कृत विकल्प आने तक क्रिस्टल को एक सामान्य प्रयोजन के रेचक के रूप में उपयोग किया जाता था।

18 वीं शताब्दी में पोटाश (पोटेशियम कार्बोनेट) के साथ अभिक्रिया करके सोडा ऐश (सोडियम कार्बोनेट) के औद्योगिक उत्पादन के लिए ग्लौबर के नमक को कच्चे माल के रूप में इस्तेमाल किया जाता था। उस समय सोडा ऐश की मांग काफी बढ़ने लगी थी। इस वजह से Sodium sulfate की आपूर्ति लाइन बढ़ानी पड़ी। 19वीं शताब्दी में बड़े पैमाने पर लेब्लांक प्रक्रिया, एक प्रमुख मध्यवर्ती के रूप में सिंथेटिक सोडियम सल्फेट का उत्पादन सोडा-ऐश उत्पादन की प्रमुख विधि बन गई।

सोडियम सल्फेट क्या है ?

सोडियम सल्फेट एक अकार्बनिक यौगिक है। जिसका रासायनिक सूत्र Na2SO4 होता है। anhydrous Sodium sulfate का अणुभार 142.04 g/mol और decahydrate Sodium sulfate का अणुभार 322.20 g/mol होता है। चूँकि यह कई हाइड्रेट्स के रूप में पाया जाता है। यह सफेद ठोस क्रिस्टलीय पाउडर होता है। इसे सोडा सल्फेट के रूप में भी जाना जाता है। यह जल में अत्यधिक घुलनशील होता है। 6 मिलियन टन के वार्षिक उत्पादन के साथ डेकाहाईड्रेट एक प्रमुख कमोडिटी रासायनिक उत्पाद है। यह मुख्य रूप से घरेलू कपड़े धोने के डिटर्जेंट पाउडर के निर्माण में एक भराव के रूप में और अत्यधिक क्षारीय सल्फाइड बनाने के लिए पेपर पल्पिंग की क्राफ्ट प्रक्रिया में उपयोग किया जाता है।

सोडियम सल्फेट का रासायनिक सूत्र व अणुभार

सोडियम सल्फेट का रासायनिक सूत्र Na2SO4 होता है और anhydrous Sodium sulfate का अणुभार 142.04 g/mol और decahydrate Sodium sulfate का अणुभार 322.20 g/mol होता है। यह कई हाईड्रेटस के रूप में पाया जाता है। जिन सब का अणुभार अलग अलग होता है।

Sodium sulfate के हाईड्रेट रूप

1. निर्जल सोडियम सल्फेट (anhydrous Sodium sulfate) कार्बनिक संश्लेषण में सुखाने वाले एजेंट (drying agent) के रूप में उपयोग किया जाता है। इसे दुर्लभ खनिज थेनार्डाइट के रूप में जाना जाता है।
2. हेप्टाहाइड्रेट सोडियम सल्फेट एक बहुत ही दुर्लभ रूप है।
3. डेकाहाइड्रेट सोडियम सल्फेट व्यापक रूप से रासायनिक उद्योग द्वारा उपयोग किया जाता है। इसे Glauber’s Salt के नाम से भी जाना जाता है।

सोडियम सल्फेट की संरचना

डेकाहाइड्रेट के क्रिस्टल में [Na(OH2)6]+ आयन होते हैं जिनमें अष्टफलकीय आणविक ज्यामिति होती है। ये ऑक्टाहेड्रा किनारों को साझा करते हैं जैसे 10 में से 8 जल के अणु सोडियम से जुड़े होते हैं और 2 अन्य मध्य में होते हैं, जो सल्फेट से हाइड्रोजन-बंधित होते हैं। ये धनायन हाइड्रोजन बांड द्वारा सल्फेट आयनों से जुड़े होते हैं। Na–O की दूरी लगभग 240 pm होती है। 6.32 J/(K·mol) की मापनीय अवशिष्ट एन्ट्रॉपी (पूर्ण शून्य पर एन्ट्रॉपी) होने में क्रिस्टलीय डेकाहाइड्रेट Sodium sulfate हाइड्रेटेड लवणों में भी असामान्य है। इसमें अधिकांश हाइड्रेट्स की तुलना में जल को तेजी से वितरित करने की क्षमता होती है।

Sodium sulfate के भौतिक व रासायनिक गुणधर्म

सोडियम सल्फेट के भौतिक गुण

1. Sodium sulfateजल में अत्यधिक घुलनशील होता है। जल में इसकी घुलनशीलता 0 डिग्री सेल्सियस और384 डिग्री सेल्सियस के बीच दस गुना से अधिक बढ़ जाती है, जहाँ यह अधिकतम 49.7 ग्राम/100 ml तक घुल जाता है।
2. यह ठोस सफेद क्रिस्टलीय अकार्बनिक पाउडर होता है।
3. यह एथेनॉल में घुलनशील नहीं होता है। जबकि यह glycerol and hydrogen iodide में घुलनशील होता है।
4. इसका गलनांक 884 °C (1623 °F) (anhydrous) और38 °C (decahydrate) होता है।
5. इसका क्वथनांक 1429 °C (2604 °F) (for anhydrous) होता है।

सोडियम सल्फेट के रासायनिक गुण

1. Sodium sulfate एक विशिष्ट इलेक्ट्रोस्टैटिक रूप से बंधुआ आयनिक सल्फेट है। विलयन में मुक्त सल्फेट आयनों का अस्तित्व अघुलनशील सल्फेट्स के गठन से संकेत मिलता है, जब इन विलयनों को Ba2+ या Pb2+ लवण के साथ उपचारित किया जाता है।

              Na2SO4 + BaCl2 → 2NaCl + BaSO4

2. सोडियम सल्फेट अधिकांश ऑक्सीकरण या अपचयित एजेंटों के प्रति अभिक्रियाशील नहीं होते है। उच्च तापमान पर इसे कार्बोथर्मल अपचयन [ thermo-chemical sulfate reduction (TSR), चारकोल के साथ उच्च तापमान पर हीटिंग ] द्वारा सोडियम सल्फाइड में परिवर्तित किया जा सकता है। यह अभिक्रिया लेब्लांक प्रक्रिया में नियोजित थी, जो सोडियम कार्बोनेट के लिए एक निष्क्रिय औद्योगिक मार्ग था।

              Na2SO4 + 2C → Na2S + 2 CO2

3. सोडियम सल्फेट सल्फ्यूरिक एसिड के साथ अभिक्रिया करके सोडियम बाइसल्फेट देता है।

             Na2SO4 + H2SO4 ⇌ 2 NaHSO4

4. Sodium sulfate द्विलवण बनाने की एक मध्यम प्रवृत्ति प्रदर्शित करता है। सामान्य त्रिसंयोजक धातुओं से बनने वाले एकमात्र फिटकरी NaAl(SO4)2 (39 °C से ऊपर अस्थिर) और NaCr(SO4)2 हैं, जो पोटेशियम सल्फेट और अमोनियम सल्फेट के विपरीत होते हैं, जो कई स्थिर फिटकरी बनाते हैं। कुछ अन्य क्षार धातु सल्फेट्स के साथ डबल लवण ज्ञात हैं, जिनमें Na2SO4·3K2SO4 शामिल हैं, जो स्वाभाविक रूप से खनिज एफ़थिलाइट के रूप में होता है। पोटेशियम क्लोराइड के साथ Sodium sulfate की अभिक्रिया से ग्लेसराइट का निर्माण पोटेशियम सल्फेट, एक उर्वरक के उत्पादन के लिए एक विधि के रूप में इस्तेमाल किया गया है। अन्य द्विलवण में CaSO4, 3Na2SO4.MgSO4 (वैंथॉफ़ाइट) और NaF.Na2SO4 शामिल हैं।

सोडियम सल्फेट बनाने की विधि

सोडियम सल्फेट का विश्व उत्पादन डेकाहाइड्रेट के रूप में सालाना लगभग 6 मिलियन टन होता है। सभी अनुप्रयोगों के लिए प्राकृतिक रूप से उत्पादित और रासायनिक रूप से उत्पादित सोडियम सल्फेट व्यावहारिक रूप से विनिमेय हैं। सोडियम सल्फेट प्राकृतिक स्रोत व रासायनिक विधि दोनों से प्राप्त किया जाता है।

1. प्राकृतिक स्रोत (Natural sources)

डेकाहाइड्रेट (Glauber’s salt) के दुनिया के उत्पादन का दो तिहाई प्राकृतिक खनिज रूप मिराबिलिट से है। यह दक्षिणी सास्काचेवान में झील के तल में पाया जाता है। वर्ष 1990 में मेक्सिको और स्पेन प्राकृतिक सोडियम सल्फेट (प्रत्येक लगभग 500,000 टन) के पूरी दुनिया में  मुख्य उत्पादक थे। जिनमें रूस, संयुक्त राज्य अमेरिका और कनाडा लगभग 350,000 टन का उत्पादन करते थे। प्राकृतिक संसाधनों का अनुमान 1 अरब टन से अधिक है।

निर्जल Sodium sulfate शुष्क वातावरण में खनिज थेनार्डाइट (thenardite) के रूप में होता है। नम हवा में यह धीरे-धीरे चमत्कारी में बदल जाता है। सोडियम सल्फेट ग्लोबेराइट, कैल्शियम सोडियम सल्फेट खनिज के रूप में भी पाया जाता है। दोनों खनिज mirabilite से कम आम हैं।

2. रसायन उद्योग (Chemical industry)

दुनिया में Sodium sulfate का लगभग एक तिहाई उत्पादन रासायनिक उद्योग में अन्य प्रक्रियाओं के उप-उत्पाद के रूप में होता है। इस उत्पादन का अधिकांश भाग रासायनिक रूप से प्राथमिक प्रक्रिया में निहित होता है। यह केवल मामूली रूप से सस्ता होता है। इसलिए रासायनिक उद्योग से उप-उत्पाद के रूप में सोडियम सल्फेट का उत्पादन घट रहा है।

सबसे महत्वपूर्ण रासायनिक Sodium sulfate का उत्पादन हाइड्रोक्लोरिक एसिड के उत्पादन के दौरान होता है। मैनहेम प्रक्रिया (Mannheim process) में सोडियम क्लोराइड और सल्फ्यूरिक एसिड की अभिक्रिया कराने पर सोडियम सल्फेट का निर्माण होता है। हरग्रीव्स प्रक्रिया (Hargreaves process) में सोडियम क्लोराइड, सल्फर डाइऑक्साइड, जल की अभिक्रिया ऑक्सीजन की उपस्थिति में कराने पर भी सोडियम सल्फेट का निर्माण होता है। इन अभिक्रियाओं से प्राप्त सोडियम सल्फेट को सॉल्ट केक के रूप में जाना जाता है।

मैनहेम: 2 NaCl + H2SO4 → 2 HCl + Na2SO4

हारग्रीव्स: 4 NaCl + 2 SO2 + O2 + 2 H2O → 4 HCl + 2 Na2SO4

सल्फ्यूरिक एसिड की अभिक्रिया सोडियम हाइड्रॉक्साइड से कराने पर सोडियम सल्फेट का  उत्पादन होता है। यह उत्पादन की दूसरी प्रमुख प्रक्रिया है। जहाँ यह रेयान के उत्पादन में बड़े पैमाने पर प्रयुक्त किया जाता है। इस अभिक्रिया में ऊष्मा का अत्यधिक उत्सर्जन होता है।

2 NaOH(aq) + H2SO4(aq) → Na2SO4(aq) + 2 H2O(l) H = -112.5 kJ (अत्यधिक एक्ज़ोथिर्मिक)

प्रयोगशाला में इसे सोडियम बाइकार्बोनेट और मैग्नीशियम सल्फेट की अभिक्रिया से भी संश्लेषित किया जा सकता है।

2 NaHCO3 + MgSO4 → Na2SO4 + Mg(OH)2 + 2 CO2

हालांकि इसके वाणिज्यिक स्रोत आसानी से उपलब्ध हैं। इसे प्रयोगशाला में संश्लेषित नहीं किया जाता है। पूर्व में Sodium sulfate भी सोडियम डाइक्रोमेट के निर्माण का एक उप-उत्पाद था। जहाँ सोडियम डाइक्रोमेट या क्रोमिक एसिड बनाने वाले सोडियम क्रोमेट विलयन में सल्फ्यूरिक एसिड मिलाया जाता है। वैकल्पिक रूप से सोडियम सल्फेट लिथियम कार्बोनेट, चेलेटिंग एजेंट, रेसोरिसिनॉल, एस्कॉर्बिक एसिड, सिलिका पिगमेंट, नाइट्रिक एसिड और फिनोल के उत्पादन में बनता है।

थोक सोडियम सल्फेट को आमतौर पर डेकाहाइड्रेट रूप में शुद्ध किया जाता है क्योंकि इसका निर्जल रूप लोहे के यौगिकों और कार्बनिक यौगिकों को आकर्षित करता है। कोमल वार्मिंग द्वारा निर्जल रूप आसानी से हाइड्रेटेड रूप से उत्पन्न होता है।

सोडियम सल्फेट का उपयोग

1. कमोडिटी उद्योग (Commodity industries)

इसका सबसे बड़ा उपयोग कपड़े धोने वाले डिटर्जेंट पाउडर में भराव के रूप में होता है। जिसकी खपत लगभग विश्व उत्पादन का 50% होती है। यह उपयोग कम हो रहा है क्योंकि घरेलू उपभोक्ता तेजी से कॉम्पैक्ट या तरल डिटर्जेंट का प्रयोग कर रहे हैं जिसके निर्माण में सोडियम सल्फेट शामिल नहीं है।

अमेरिका और कनाडा में लकड़ी के गूदे के निर्माण के लिए क्राफ्ट प्रक्रिया में सोडियम सल्फेट का उपयोग किया जाता था। इस प्रक्रिया से “काली शराब” में मौजूद ऑर्गेनिक्स को गर्मी पैदा करने के लिए जलाया जाता है, जो सोडियम सल्फेट को सोडियम सल्फाइड में अपचयन करने के लिए आवश्यक होता है। वर्ष 1960 के बाद क्राफ्ट रिकवरी प्रक्रिया की थर्मल दक्षता में प्रगति के कारण इसका उपयोग कम हो गया था।

यूरोपीय देशों में ग्लास उद्योग में सोडियम सल्फेट का उपयोग किया जाता है। सोडियम सल्फेट का उपयोग फाइनिंग एजेंट के रूप में किया जाता है, जो पिघले हुए कांच से हवा के छोटे बुलबुले को हटाने में मदद करता है। यह कांच को प्रवाहित करता है और शोधन के दौरान कांच के मैल को बनने से रोकता है।

वस्त्रों के निर्माण में भी इसका उपयोग किया जाता है। विशेष रूप से जापान में सबसे बड़ा उपयोग है। विलयन की आयनिक शक्ति को बढ़ाने के लिए सोडियम सल्फेट मिलाया जाता है और  कपड़ा फाइबर पर नकारात्मक विद्युत आवेशों को कम करने “समतल” करने में मदद करता है ताकि कपड़े पर डाई समान रूप से हो सके। सोडियम क्लोराइड के विपरीत, यह रंगाई में इस्तेमाल होने वाले स्टेनलेस स्टील के बर्तनों को खराब नहीं करता है।

2. खाद्य उद्योग (Food industry)

सोडियम सल्फेट का उपयोग खाद्य रंगों के लिए मंदक के रूप में किया जाता है।

3. थर्मल स्टोरेज (Thermal storage)

ठोस से द्रव अवस्था परिवर्तन में उच्च ऊष्मा भंडारण क्षमता के लिए इसका उपयोग किया जाता है। 32 डिग्री सेल्सियस का लाभप्रद चरण परिवर्तन तापमान इस सामग्री को विशेष रूप से अंतरिक्ष हीटिंग अनुप्रयोगों में बाद में रिलीज के लिए निम्न ग्रेड सौर ताप भंडारण के लिए उपयुक्त बनाता है।  कुछ अनुप्रयोगों में सामग्री को थर्मल टाइल्स में शामिल किया जाता है जिसे एक अटारी स्थान में रखा जाता है जबकि अन्य अनुप्रयोगों में नमक को सौर-गर्म पानी से घिरे कोशिकाओं में शामिल किया जाता है।

चरण परिवर्तन प्रभावी ऊष्मा भंडारण के लिए आवश्यक सामग्री के द्रव्यमान में पर्याप्त कमी की अनुमति देता है। डेकाहाइड्रेट Sodium sulfate के संलयन की ऊष्मा 82 kJ/mol या 252 kJ/kg है। शीतलन अनुप्रयोगों के लिए सामान्य सोडियम क्लोराइड (NaCl) के साथ मिश्रण गलनांक को 18 °C (64 °F) तक कम कर देता है। NaCl·Na2SO4·10H2O के संलयन की ऊष्मा वास्तव में थोड़ी बढ़ कर 286 kJ/kg हो जाती है।

4. छोटे पैमाने के अनुप्रयोग (Small-scale applications)

कार्बनिक विलयनों से जल के निशान को हटाने के लिए प्रयोगशाला में निर्जल सोडियम सल्फेट का उपयोग व्यापक रूप से एक अक्रिय सुखाने वाले एजेंट के रूप में किया जाता है। यह समान एजेंट मैग्नीशियम सल्फेट की तुलना में अधिक कुशल, लेकिन धीमी-अभिनय वाला है। यह लगभग 30 डिग्री सेल्सियस से नीचे प्रभावी होता है, लेकिन इसका उपयोग विभिन्न सामग्रियों के साथ किया जा सकता है क्योंकि यह रासायनिक रूप से काफी निष्क्रिय है। Sodium sulfate को विलयन में तब तक मिलाया जाता है जब तक कि क्रिस्टल आपस में चिपक न जाएँ। लेकिन कुछ क्रिस्टल एक बार नमूना सूख जाने पर स्वतंत्र रूप से बहते हैं।

ग्लौबर का नमक (डेकाहाइड्रेट) एक रेचक के रूप में प्रयोग किया जाता है। यह शरीर से पैरासिटामोल (एसिटामिनोफेन) जैसी कुछ दवाओं को हटाने के लिए प्रभावी है। 1953 में निष्क्रिय सौर ताप प्रणालियों में ताप भंडारण के लिए Sodium sulfate का प्रस्ताव किया गया था। यह इसके असामान्य घुलनशीलता गुणों और क्रिस्टलीकरण की उच्च गर्मी (78.2 kJ/mol) का लाभ उठाता है।

Sodium sulfate का उपयोग डी-फ्रॉस्टिंग विंडो, स्टार्च निर्माण, कालीन फ्रेशनर में एक योजक के रूप में और मवेशियों के चारे के लिए एक योजक के रूप में किया जाता है। थर्माल्टेक, एक रजाई वाले प्लास्टिक पैड के अंदर डेकाहाइड्रेट Sodium sulfate का उपयोग करके एक लैपटॉप कंप्यूटर चिल मैट बनाती है। सामग्री धीरे-धीरे तरल में बदल जाती है और लैपटॉप के तापमान को बराबर करने और एक इन्सुलेशन के रूप में कार्य करने के लिए पुन: प्रसारित होती है।

FAQ

Q : सोडियम सल्फेट क्या होता है?
Ans : Sodium sulfate एक अकार्बनिक योगिक है। यह सफ़ेद ठोस क्रिस्टलीय पाउडर होता हैं।

Q : सोडियम सल्फेट का सूत्र क्या है?
Ans : Na2SO4

Q : सोडियम सल्फेट का साधारण नाम क्या है?
Ans : Glauber’s Salt

Q : सोडियम सल्फेट कैसे बनता है?
Ans : सल्फ्यूरिक एसिड की अभिक्रिया सोडियम हाइड्रॉक्साइड से कराने पर Sodium sulfate का  उत्पादन होता है। यह उत्पादन की दूसरी प्रमुख प्रक्रिया है। जहाँ यह रेयान के उत्पादन में बड़े पैमाने पर प्रयुक्त किया जाता है। इस अभिक्रिया में ऊष्मा का अत्यधिक उत्सर्जन होता है।

Q : सोडियम सल्फेट का अणुभार कितना है ?
Ans : anhydrous Sodium sulfate का अणुभार 142.04 g/mol और decahydrate Sodium sulfate का अणुभार 322.20 g/mol होता है।

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