SULFATE DE SOUDE ANHYDRE

NaO,S0 3 .

Propriétés. — Le sel anhydre résultant de l’efflorescence du sulfate à 10 équivalents d’eau, forme une masse blanche amorphe.

On peut l’obtenir cristallisé en chauffant vers 40 degrés les dissolutions saturées à 33 degrés, ou en ajoutant un grand excès de soude caustique à la solution froide du sulfate. Il se présente alors en octaèdres orthorhombiques, semblables aux cristaux de la thénardite et isomorphes avec ceux du sulfate d’argent. Mitscherlich a trouvé pour le rapport des axes : 0,4734 :1:0,8005.

Sa densité est 2,665 à la température ordinaire, 2,104 à son point de fusion (Quincke). La densité de la thénardite est 2,55 ou 2,75 ; sa dureté est comprise entre 2 et 3.

Le sulfate de soude anhydre est neutre. Sa saveur est salée et amère. Il s’échauffe considérablement au contact de l’eau froide. M. de Coppet a constaté que ce dégagement de chaleur croît rapidement avec la température. Vers 90 degrés, le contact du sel et de l’eau fait monter le thermomètre jusqu’à 100 ”, 5 .

De son côté, M. Berthelot a trouvé que 1 équivalent de sulfate anhydre, dissous dans 200 H 2 0 2 à-f- 21°,2 dégage -f 0 Cal ,390, tandis que cette dissolution effectuée à —J— 3 degrés absorbe — 0,095. La température d’inversion, à laquelle la dissolution s’effectue sans dégagement ni absorption de chaleur est voisine de —|- 7 degrés.

Le maximum de solubilité du sel anhydre paraît situé vers 18 degrés, d’après les expériences de Lœwel. Aux températures inférieures à cette limite, la dissolution, au contact d’un excès de sulfate anhydre, laisse déposer sur l’excès de sel non dissous des cristaux d’hydrate à 7 équivalents d’eau. Les dissolutions ainsi obtenues sont sursaturées par rapport à l’hydrate NaO,S0 3 ,10 HO; mais il est évident que le sel dissous n’est pas l’hydrate à 10 équivalents d’eau, et l’on est ainsi conduit à admettre qu’à l’état anhydre, le sulfate de soude possède une solubilité beaucoup plus considérable que ses hydrates.

Des expériences postérieures de M. de Coppet ont confirmé celte manière de voir. Ce savant a réussi à préparer des solutions sursaturées, en dissolvant dans l’eau froide du sulfate de soude anhydre, préalablement chauffé au-dessus de -fi 33 degrés, et refroidi à l’abri des poussières de l’atmosphère. Dans ces conditions, l’eau froide peut dissoudre une quantité de sulfate de soude anhydre jusqu’à cinq fois plus grande que celle qui est contenue, à la même température, dans la solution saturée de l’hydrate à 10 équivalents d’eau.

On n’observe pas ce phénomène de sursaturation dans les dissolutions faites à froid, quand on emploie du sulfate de soude desséché au-dessous de 33 degrés. M. de Coppet en a conclu que le sel anhydre existe sous deux modifications. Mais, d’après M. Gernez, la cristallisation de la solution sursaturée au contact du sel effleuri s’explique par la présence de quantités infiniment petites d’hydrate non encore transformé.

SODIUM

On trouvera plus loin les déterminations faites par Gay-Lussac sur la solubilité du sulfate de soude sous ses divers états (voy. p. 111).

La chaleur spécifique du sulfate de soude solide, rapportée à l’unité de poids, est égale à 0,229 (Régnault) ; sa chaleur spécifique moléculaire est 16,2.

M. Marignac a trouvé pour les chaleurs spécifiques de ses dissolutions :

Formule.

Chaleurs spécifiques.

50hw ioomo* âÔoHW

Chaleurs moléculaire 50 HW 100 HW 200 HW Température.

2Na0,S 3 0 6 0,8753

La formation du sulfate de soude, tant à l’état solide qu’en dissolution, dégage : Depuis les éléments :

S + O* + Na = SO*Na solide. + 163“,2.

Depuis l’acide et la base hydratés, tous deux solides :

NaO.IlO + S0 3 ,HO.. +34Cai,7;

à l’état dissous :

NaO (éq. = 2 lit.) + SO‘H (1 éq. =2 lit). 15“,85.

L’addition de 2 équivalents successifs de soude, à 2 équivalents d’acide sulfurique dissous, a donné :

S*(W dissous + [j: 5j*5j

14Cal,7, 15“,85 X 2-

Le sulfate de soude anhydre fond au rouge vif, et se prend par le refroidissement en une masse cristalline feuilletée et transparente, dont la densité est égale à 2,6313 (Karsten).

M. Boussingault, ayant chauffé pendant quinze minutes au four Schlœsing Or,724 de sulfate anhydre dans un creuset de platine couvert, n’a plus trouvé que Or,207 d’un résidu présentant une réaction nettement alcaline. Ce sel est donc très volatil au rouge blanc, bien qu’à un moindre degré que le sulfate de potasse.

Le sulfate de soude, mélangé de charbon et calciné au rouge en vase clos, donne une masse transparente, d’une couleur de chair qui, chauffée à l’air, se consume lentement en se transformant en sulfate.

Le monosulfure ainsi obtenu contient toujours un peu de polysulfure par suite de la réduction incomplète de la soude (Gay-Lussac). La réduction est accompagnée d’un dégagement d’acide carbonique sans mélange d’oxyde de carbone (Unger, Scheurer-Kestner). D’après Stromeyer, l’équation suivante rend compte du phénomène :

7 (NaO.SO 3 ) + 13C = 3NaS + 2NaS + 2(Na0,C0 i ) + H CO 3 .

L’oxyde de carbone ne réduit pas le sulfate de soude au rouge vif; il n’a d’action sur lui qu’à une température beaucoup plus élevée (Slommer).

L’acide chlorhydrique gazeux ne l’attaque pas à froid; mais, au rouge, il le transforme intégralement en chlorure de sodium (Boussingault),

Le carbonate de chaux ne le décompose pas au rouge. Le mélange de ces deux sels, calciné à haute température, donne une masse fondue où l’on retrouve les deux composés primitifs (Scheurer-Kestner).

Un mélange de sulfate de soude et d’alumine, chauffé au rouge dans un courant de vapeur d’eau, dégage de l’acide sulfureux, et laisse un résidu d’aluminate de soude. L’addition de charbon au mélange facilite beaucoup la formation de l’aluminate de soude (Tilghman, Wagner).

En présence de la silice et du charbon, le sulfate de potasse se transforme, au rouge, en verre soluble (Beader, Buchner).

Chauffé à une température élevée avec de l’oxyde de fer, il se décompose avec dégagement d’acide sulfureux. La masse fondue, qui renferme un ferrite de soude, se dédouble, sous l’action de l’eau, en sesquioxyde de fer et soude caustique.

Quand on le fond avec du fer métallique, on obtient un mélange d’oxyde de fer, de soude caustique et de sulfure double de fer et de sodium (Stroineyer) :

6(Na0,S0 3 ) + 19 Fe = 4NaO + 5 Fe 3 0* + 2(NaS,2FeS).

D’après H. Rose, le chlorhydrate d’ammoniaque transforme intégralement au l'ouge le sulfate de soude en chlorure de sodium..Les expériences de Nicholson contredisent cette assertion ; la proportion de sel marin formé ne serait que de i à 3 pour 100 du poids de sulfate mis en œuvre.

Le sulfate de soude anhydre absorbe, à haute pression, une quantité notable de gaz ammoniac, qu’il perd rapidement à l’air libre (Weyl).

Les dissolutions aqueuses de sulfate de soude sont décomposées par l’acide chlorhydrique. Il y a partage de la base entre les aeides, et l’acide sulfurique libre s’unit au sulfate indécomposé pour donner du bisulfate. M. Berthelot a montré que c’est la formation du bisulfate qui sert de pivot à cette réaction, par suite de sa prépondérance thermique (voy. p. 115) (1).

Si l’on ajoute de l’acide chlorhydrique fumant à une dissolution concentrée de sulfate de soude, on observe la précipitation simultanée de chlorure de sodium et de cristaux d’hydrate Na0,S0 3 -|-10H0 (Bolley).

La solution de sulfate de soude fait la double décomposition avec le chlorure de potassium et l’azotate de soude. En concentrant convenablement la liqueur, on peut obtenir un dépôt cristallin de sulfate de potasse.

Bouillie avec du carbonate de baryte, elle se transforme partiellement en carbonate de soude. Celte réaction est limitée par l’action inverse du carbonate de soude sur le sulfate de baryte formé.

Scheele, Gren, ont observé qu’un lait de chaux décompose partiellement les

(1) Berthelot, Essai de mécanique chimique, t. II, p. 633. — Lire aussi dans l'Encyclopédie chimique, t. III, 1" cahier, p. 356.

SODIUM

dissolutions bouillantes de sulfate de soude, avec formation de gypse et de soude caustique. L’expérience suivante, due à M. Scheurer-Kestner, montre que cette action est insignifiante même en présence d’un grand excès de chaux : 27 grammes de sulfate de soude ont été mélangés avec 530 grammes de lait de chaux bouillant ; le liquide filtré ne renfermait que 2“ r ,3 de carbonate de soude à l’état de soude caustique. En opérant sous une pression de 2 à 20 atmosphères, Tessié du Mottay est parvenu à caustifier, à l’aide de la chaux, 75 à 80 pour 100 du sulfate de soude.

Une solution aqueuse dé sulfate de soude, étendue, concentrée ou sursaturée, se décompose ainsi qu’il suit, quand on la soumet à l’électrolyse :

SNaO* = (SO 3 + 0) +. Na.

M. Bourgoin, qui a étudié cette décomposition, a constaté que le sel anhydre seul est décomposé au début, puis l’acide et l’alcali mis en liberté entrent en réaction pour leur propre compte. On a alors au pôle positif :