Practica Nº 01

SULFATO DE SODIO

1. OBJETIVOS

Obtener del sulfato de sodio (cristales) en el laboratorio. Conocer su origen, usos y aplicaciones en la industria.

2. MARCO TEÓRICO El sulfato de sodio es un compuesto que permanece a la familia de sales terciarias.

El sulfato de sodio crudo torta de sal se obtiene tanto de fuentes naturales y de subproductos de manufactura del rayón, litio, ácido clorhídrico y productos químicos de cloro

Alrededor del 50 por ciento del sulfato de sodio consumido se usa para manufacturar de papel kraft. La torta de sal después de su reducción a sulfuro de sodio o de su hidrolisis hasta un producto caustico, actúa como una ayuda en la digestión de la pulpa de madera y disuelve la lignina. Alrededor del 38 por ciento entra en la composición de los detergentes domésticos y lo restante tiene usos diversos como e l vidrio, alimentos concentrados, colorantes textiles y medicinas

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 de peso total .Este se utiliza como desinfectante pero este causa irritación después de un pequeño periodo de tiempo

Tiene utilidad en toxicología 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

El sulfato de sodio se utiliza en numerosas aplicaciones, tales como las que se detallan a continuación

Detergentes en polvo: 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 sulfató 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 es usado en proceso solvay para producir carbonato de sodio

Celdas solares Regeneración desulfuración de fluidos de gas Plantas de polvo de carbón quemado

Otros usos menores

Manufactura de esponjas viscosas Suplementos en alimentación Tratamiento de agua Medicinas veterinarias Aceites sulfonados Tintas de impresión Industrias cerámicas

PROPIEDADES GENERALES El sulfato de sodio decahidratado (Na SO4..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 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

3. Obtención

El sulfato de sodio anhidro puro tiene cada vez más demanda industrial del papel de kraft

Las salmueras Naturales constituyen el 46 por ciento en la producción de sulfato de sodio Recientemente, la fuente de subproductos más importante ha sido la manufactura de productos químicos de cromo

Las reacciones involucradas en la producción de la torra de sal a partir de ácido sulfúrico por el proceso mannhemin son:

NaCl + H2SO4 NaHSO4

NaHSO4 + NaCl HCl + Na2SO4

El proceso hargreaves es el siguiente

4NaCl + 2SO3 + O2 + 2H2O 4HCl + 2Na2SO4

4. Metodología

Preparar 20 gr de Na(OH) en 100ml de H2O a 0.4 M.

Preparar 25 ml de H2SO4.en 100ml de H2O a 2 M.

Materiales

dos vasos pp de 100ml. Un vaso pp de 250ml. Dos pipetas de 25ml. Un embudo de vidrio. Vidrio de reloj. Un aro de hierro o soporte para el embudo. Papel filtro. Termómetro escala -10°C a 110°C. Varilla de vidrio. Solución de Na(OH) 0.4 M. Solución H2SO4 2M.

Procedimiento

Coloque en un vaso precipitado de 100ml, una alícuota de 25 ml de ácido sulfúrico enrasado hasta 100ml de agua de 2M.

Adicione 2 gotas de indicador de fenolftaleína y lentamente desde una bureta con agitación constante de 10 ml de solución de NaOH de 0.4 Cerciórese de adicionar una cantidad equivalente de hidróxido, manteniendo el goteo desde la bureta hasta que en mezcla reaccionante persiste una muy débil coloración.

Una vez tenido los 2 vasos precipitados con la respectivas soluciones de ácido sulfúrico a 2M. y de NaOH 0.4 M., estos se depositara en el debido reactor , para su posterior mezcla y luego calcular el tiempo para cada momento de agitación

Luego retirar la solución obtenida del reactor

CALCULOS1) CALCULOS DE ácido sulfúrico.

Densidad=1.84 g /cc, H2SO4 al 40 % en frasco

NaCl + H2SO4 NaHSO4

58 gr ------------------------ 98 gr15gr ------------------------ X

X= 25.344 gr de H2SO4

Sabemos que la solucion solamenete trae 98 % en peso de H2SO4..

2) Hacemos cálculos

25.344 g--------------------100ml

X--------------------98ml

X=24.837 gr.de H2SO4 en el frasco

3) Aplicamos densidad para hallar el peso en (ml)

d=mv

V= 24.837gr. H2SO4 /1.84 g /cc ,H2SO4

V= 13.498. ml H2SO4 es lo que tenemos que agregar en el reactor.

BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA25.344 gr de H2SO4

BALANCE DE MATERIA

2 NaCl(s)+H 2 S O4(aq)→ N a2 SO4 (s)+2 HCl(g)

CALCULO DEL REACTIVO LIMITANTE

moles de H 2 SO4=¿25.344 gr de H 2 SO4/98 gr /mol)=0.258 moles de H 2 S O4

moles de NaCl=15 gr de NaCl 1

58 gr de NaCl 1mol

=0.258 moles de NaCl

1 mol NaSO4−−−−−−−−1 molesde H 2 SO4

Xmol NaS O4−−−−−−−−0.258 molesde H 2 S O 4

Xmol NaS O4=0.258 molesde NaS O4

1mol NaSO4−−−−−−−−2 molesde NaCl

x mol NaS O4−−−−−−−−0.258 moles de NaCl

Xmol NaS O4=0.129 molesde NaS O4

Siendo el reactivo limitante el NaCl

compuesto Alimentación obt (gr)

Peso molecular (gr/mol)

Moles (gr/mol)

NaC l(s ) 15 58 0.258H 2 S O4 (aq) 25.344 98 0.258N a2 S O4(s ) ----------- 142 0.258

HC l(g ) ------------ 36.5 0.129

calculo de reactivo limitante

Alimentado estequiometriaNaCl/H2SO4 0.99 2H2SO4/NaCl 0.99 0.5

porcentaje reactivo en exeso

% de NaCl en exeso = molesde exesomolesrequeridos

# requeridos de H2SO4 = 0.258 mol de NaCl*(1 moles de H2SO4 /2 mol de NaCl)

n requeridos de NaCl=0.129moles de NaCl

% de NaCl en exceso = 0.258−0.1290.258 =0.50

n de NaCl q reaccionaron =

El grado de conversión=0.7758641.55623 *100= 49.85%

hallando la cantidad de Na2SO4 que se produce

0.775864 moles de NaCl -------------------x moles de Na2SO4

2 moles de NaCl---------------------------------1 mol de Na2SO4

X =0.387932 moles de H2SO4

0.775864 moles de NaCl -------------------x moles de HCl

2 mol de NaCl---------------------------------2 mol de HCl

x=0.775864 moles de HCl

RECOMENDACIONES

Se debe tener en cuenta que es un ácido peligroso , y debe tomarse las precauciones que deriven de ella, como la manipulación con EPP.

En la reacción se debe evitar aspirar algún vaho que proceda de ella,

CONCLUSIONES

Mediante el experimento realizado se ha conocido como se elabora sulfato de sodio y cuales su composicion quimica lo cual es importante para muchas aplicaciones industriales

Para la formacion de sulfato de sodio se debio esperar para que se mezcle y luego hacerle las medidas correspondientes mediante una titulaciones del tipo acido- base

97

97 gr100 gr de sol

x 1.05 gml

X 1 mol60 grA . A

x 1000 ml1litro

=16.975 Mollitro

Por Diluciones:

V 2=2 M (100 ml )16.975 ml

=11.78 ml A . A

CALCULO DEL VOLUMEN DEL REACTOR:

(Vt )=π (18 )2∗(28 )4

=7125 cm3

Vt=7125cm3

Vt =7.125 Lt. ó 1.882 gal

Volumen optimo es 1.858 Lt.

REALIZANDO UN BALANCE DE MASA

De la bibliografia se obtuvo

K=0.39175 exp5472.7( 1

273− 1

T ) m3 .kmol

La temperatura maxima que alcanzo fue de 30°C

K=2.851 m3 .mol−min

o2851 litros .mol .min

APLICANDO LA ECUACION DE DISEÑO PARA UN BATCH

∫0

T

VdT =∫O

X dX−ra

=∫0

25

6.4125<¿¿