Autori: Hans-Jürgen Schwarz, Michael Steiger, Tim Müller
Traducere în limba engleză de Matthieu Angeli
înapoi la Sulfat

Thenardita [1] [2]
thenardit
Denumire mineralogică Thenardita
Nume chimic Sulfat de sodiu
Numele banal Pirotehnie
Formula chimica Na2SO4
Alte forme Mirabilit (Na2SO4 • 10H2O)
Sulfat de sodiu heptahidrat (Na2SO4 • 7H2O)
Sistem de cristal ortorombic
Structură cristalină
Umiditate deliquescentă 20 ° C 81,7% (25 ° C)
Solubilitate (g/l) la 20 ° C 162 g/l
Densitate (g/cm³) 2.689 g/cm2
Volumul molar 53,11 cm 3/mol
Greutatea molară 142,04 g/mol
Transparenţă transparent spre translucid
Clivaj perfect
Obiceiul de cristal
Înfrățire
Faza de tranzitie
Comportamentul chimic
Comentarii solubil în apă și glicerină,
insolubil în alcool pur
Crystal Optics
Indici de refracție nx = 1.468
ny = 1.473
nz = 1.483
Birirefringe Δ = 0,015
Orientare optică pozitiv
Pleochroism
Dispersie
Literatura uzată

Cuprins

  • 1 Sulfat de sodiu și thenardită
    • 1.1 Rezumat
    • 1.2 Apariție
    • 1.3 Originea și formarea de tiamardit/mirabilit în monumente
    • 1.4 Comportamentul de solubilitate
    • 1.5 Higroscopicitate
    • 1.6 Presiunea de cristalizare
    • 1.7 Comportamentul de hidratare
    • 1.8 Presiunea de hidratare
    • 1.9 Detectarea analitică
      • 1.9.1 Microscopie
    • 1.10 Imagini cu sare și daune de sare
      • 1.10.1 În teren
    • 1.11 Link-uri web
    • 1.12 Literatură

Abstract

Va fi prezentată thenardita ca fază anhidră și stabilă a sulfatului de sodiu și proprietățile sale.

Apariție

Atât thenardita, cât și mirabilitul apar ca minerale naturale. În natură sulfatul de sodiu apare în apele minerale sub formă de săruri duble, ca depozite ale fostelor lacuri sărate. Sulfatul de sodiu hidratat a fost descris pentru prima dată de Glauber în 1658, unde l-a numit „sal mirabilis”. Mirabilitul este, de asemenea, cunoscut sub numele de „sarea Glauber” în onoarea descoperitorului său.

Originea și formarea de thenardit/mirabilit în monumente

Când ionii de sodiu împreună cu alți anioni intră în materiale de construcție anorganice poroase, sulfatul de sodiu se poate forma prin reacția cu sulfatul adus de alte surse, de exemplu aerul contaminat cu gaze de oxid de sulf. Cimentul Portland conține o anumită cantitate de sulfat de sodiu sau de potasiu. În Germania, institutul de standardizare (DIN) permite un conținut de până la 0,5% alcali solubili. Aceasta înseamnă că 100 kg de ciment Portland care conține doar 0,1% Na2O solubil poate forma 520 g de Mirabilite atunci când reacționează cu sulfat [calculat de Arnold/Zehnder 1991]. Ionii de sodiu pot intra, de asemenea, în monumente din diverse materiale de curățare și, în produsele de restaurare mai vechi, cum ar fi sticla de apă. Apa subterană și chiar apa de suprafață sunt, de asemenea, o posibilă sursă de ioni Na +, precum și ioni sulfat. Sarea de degivrare poate conține o cantitate mare de clorură de sodiu solubilă. În cele din urmă, în zonele de coastă, apa de mare este o sursă semnificativă de NaCl.

Comportamentul de solubilitate


Structurile atât de atardit, cât și de mirabilit aparțin grupului de săruri ușor solubile (solubilitatea atarditului la 20 ° C: 3,7 mol/kg) și, prin urmare, sunt ușor de mobilizat (vezi tabelul higroscopicitatea sărurilor și conținutul lor de umiditate în echilibru). Solubilitatea sulfatului de sodiu este foarte dependentă de temperatură. Din acest motiv, o scădere rapidă a temperaturii este foarte probabil să producă suprasaturare foarte mare și cristalizare a sării.

Higroscopicitate


Efectul temperaturii asupra punctelor de deliquescență ale tiamarditei și mirabilitului este prezentat mai jos. Caracteristicile izbitoare aici sunt tranzițiile de curbă opuse pentru.
Pentru thenardit, umiditatea deliquescenței atinge valori mai mari odată cu creșterea temperaturii (tabelul 1).

Tabelul 1: Umiditatea deliquescenței tiamarditei și dependența sa de temperatură, conform [Steiger.etal: 2008] Titlu: Cristalizarea fazelor de sulfat de sodiu în materiale poroase: Diagrama fazelor Na2SO4 - H2O și generarea stresului
Autor: Steiger, Michael; Asmussen, Sönke
0 ° C 10 ° C 20 ° C 30 ° C 40 ° C 50 ° C
84,4% r.h. 85,6% r.h. 86,6% r.h. 87,3% r.h. 87,9% r.h. 88,4% r.h.


În prezența altor ioni (în amestecuri de sare), parametrii conținutului de umiditate în echilibru, precum și condițiile de temperatură și umiditate necesare pentru recristalizare, se modifică semnificativ. Următorul tabel prezintă date experimentale privind umiditatea de echilibru pentru diferite amestecuri de sare la diferite temperaturi. Se dovedește că toate valorile conținutului de umiditate de echilibru sunt mai mici decât cele ale mirabilitului de sare pură (vezi tabelul conținut de umiditate de echilibru în funcție de temperatură ).

masa 2 - Informații despre umiditatea de echilibru a soluțiilor solide saturate (raport de amestecare: sol saturat A/sol saturat B = 1: 1) [Vogt.etal: 1993] Titlu: Sărurile higroscopice fluorescente unice cu greutate redusă și construcție anorganică
Autor: Vogt, R .; Goretzki, Lothar
MgSO4 Ca (NO3) 2 KNO3
Na2SO4 • 10H2O 87 (21 ° C) 74 (21 ° C) 81 (21 ° C)

Absorbția vaporilor de apă:

Tabelul de mai jos prezintă informații suplimentare pentru estimarea higroscopicității sulfatului de sodiu pentru comportamentul de sorbție a sării pure și a amestecului cu halită la diferite niveluri de umiditate relativă:

Tabelul 3: Sorbire umedă de sulfat de sodiu în M.% după 56 de zile de depozitare [după [Vogt.etal: 1993] Titlu: Sărurile higroscopice fluorescente unice pe greutate redusă și construcție anorganică
Autor: Vogt, R .; Goretzki, Lothar
]
Umiditatea aerului 87% r.f. 81% r.f. 79% r.f.
Na2SO4 79 0 0
Na2SO4 + NaCI (Amestec molar 1: 1) 157 32 15

Presiunea de cristalizare

Pentru cristalizarea dintr-o soluție apoasă se poate aștepta o presiune de cristalizare de 29,2 - 34,5 N/mm2 pentru thenardită. În comparație cu alte presiuni calculate ale altor săruri care ar putea deteriora materialele de construcție, thenardita este capabilă să exercite o presiune ridicată de cristalizare [Winkler: 1975] Titlu: Piatra: proprietăți, durabilitate în mediul omului
Autor: Winkler, Erhard M.
.

Comportamentul de hidratare

Singurele forme stabile de sulfat de sodiu sunt decahidratul (mirabilitul) și anhidritul (thenardita). Generarea mirabilitei prin recristalizarea sării dintr-o soluție apoasă suprasaturată are loc la 32,4 ° C. În special, trecerea de la thenardit la mirabilit și încorporarea a 10 molecule de apă în rețeaua cristalină determină o expansiune a volumului de 320%. Această tranziție are loc la o temperatură relativ scăzută (32-35 ° C), daunele cauzate de această sare depind în mare măsură de temperatură și deci de mediu. Acest interval de temperatură este dat ca un ghid, deoarece această tranziție s-ar putea întâmpla, de exemplu, la 25 ° C la 80% umiditate relativă, sau chiar la 0 ° C la 60,7% umiditate relativă [informații de la Gmelin]. Datorită acestei puternice dependențe de parametrii de mediu, o estimare a daunelor cauzate clădirilor prin cristalizare și hidratare a sulfatului de sodiu este foarte dificil de obținut.

Presiunea de hidratare

Detectare analitică

Microscopie

Investigații de laborator:
Prin observații microscopice privind comportamentul de solubilitate, se poate confirma o solubilitate bună în apă și nicio solubilitate în etanol. Thenardita și mirabilitul nu au caracteristici morfologice care ar putea ajuta la identificarea cu utilizarea experimentelor simple de recristalizare.

Indici de refracție: nx = 1.468; ny = 1.473; nz = 1.483
Birirefringe: Δ = 0,015
Clasa de cristal: ortorombic

Observarea sistemelor mixte:

Sistemul mixt Na + - Ca 2+ - SO4 2-: Precipitarea gipsului are loc mai întâi în timpul recristalizării, care se datorează solubilității sale scăzute. Acul distinct, ca obicei al cristalelor și agregatelor de gips unic, rămâne. Precipitarea sulfatului de sodiu are loc mai târziu. Creșterea efectivă a cristalului are loc mult mai repede. Morfologia este nespecifică.

Sistem mixt Na + - SO4 2- - Cl -: Precipitarea ambelor tipuri de particule începe aproximativ în același timp, halită cu morfologia sa caracteristică, sulfat de sodiu în forme extrem de variabile.

Imagini cu sare și daune de sare

În teren

Cristale de thenardit pe un perete din vechea biserică din Idensen, Germania

Eforescențele Thenardite în Ev. Ref. biserică din Eilsum, Germania