Sulfur de sodi

El sulfur de sodi, Na₂S, és un compost químic inorgànic iònic format per cations sodi, Na⁺, i anions sulfur, S^2–. Es presenta en forma de cristalls blancs. Té una olor característica. La seva estructura cristal·lina és cúbica tipus antifluorita, on els petits cations potassi K⁺ ocupen les posicions tetraèdriques del F^– de la fluorita i els grans anions sulfur, S^2– ocupen les posicions de coordinació vuit dels Ca²⁺ de la fluorita. Altres sulfurs de metalls alcalins també cristal·litzen en la mateixa estructura d'antifluorita: sulfur de liti, Li₂S, sulfur de potassi, K₂S, i sulfur de rubidi Rb₂S. Quant a la solubilitat és soluble en aigua i etanol i insoluble en èter etílic.

Sulfur de sodi

Substància química	tipus d'entitat química
Massa molecular	77,95160956 Da
Estructura química
Fórmula química	Na₂S
SMILES canònic	Model 2D [Na+].[Na+].[S-2]
Identificador InChI	Model 3D
Propietat
Densitat	1,856 g/cm³
Punt de fusió	1.176 °C
NFPA 704: Standard System for the Identification of the Hazards of Materials for Emergency Response ()

És un compost higroscòpic, per la qual cosa forma hidrats, els més importants són el sulfur de sodi pentahidratat, Na₂S·5H₂O, incolor, que cristal·litza en el sistema ortorómbic. És molt soluble en aigua, soluble en etanol i insoluble en èter etílic. El seu punt de fusió és només 120 °C i es descompon. L'altre hidrat és el sulfur de sodi nonahidratat, Na₂S·9H₂O, de color blanc amb tonalitats grogues. És molt soluble en aigua, soluble en etanol i insoluble en èter etílic. Descompon a 50 °C.

A la indústria el Na₂S s'obté per reducció del sulfat de sodi, Na₂SO₄ amb carbó:

Na₂SO₄ + 4 C → Na₂S + 4 CO

En el laboratori la preparació es pot fer per reducció del sofre amb sodi en medi d'amoníac anhidre, o en tetrahidrofurà, THF, sec amb naftalè de catalitzador:

2 Na + S → Na₂S

Reaccions químiques

• S'hidrolitza en dissolució aquosa donant sulfur d'hidrogen i hidròxid de sodi segons la reacció:

Na₂S + 2 H₂O → H₂S + 2 NaOH

• Reacciona amb els àcids produint sulfur d'hidrogen i la sal corresponent. Per exemple amb àcid clorhídric dona sulfur d'hidrogen i clorur de sodi:

Na₂S + HCl → H₂S + NaCl

• En l'aire reacciona amb l'oxigen i s'oxida fàcilment donant sulfit de sodi i sulfat de sodi:

2 Na₂S + ½ O₂ → Na₂SO₃ + Na₂SO₄

• Si el sulfur de sodii es fa bullir amb sofre s'obtenen mescles de polisulfurs de sodi: Na₂S_x (x = 2, 3, 4 o 5)

Aplicacions

• Reactiu d'anàlisi químics.

• Emprat en la indústria per a la precipitació de metalls pesants.

• Reactiu en síntesis orgànica: Agent reductor de nitrocompostos.

• En la indústria del cuir s'empra per a la depilació dels pèls de les pells.

• Més modernament apareix en bateries elèctriques d'alt rendiment. Són bateries que emmagatzemen 5 vegades més energia que les de plom tradicionals i poden recarregar-se en 15-20 h. L'inconvenient és que treballen a altes temperatures (300 °C), ja que ambdós elèctrodes són líquids (Na, ànode, i S, càtode, fusos), mentre que l'electròlit NaAl₁₁O₁₇ és un sòlid. Les semireaccions que tenen lloc són:

Ànode: Na_(l) → Na⁺ + e^–

Càtode: n S_(l) + 2e^– → S_n^2–

i el procés global és:

2 Na + n/8 S₈ → Na₂S_n     E° = 2,08V

Bibliografia

• NIOSH http://www.cdc.gov/niosh/ipcsneng/neng1047.html
• LIDE D.R. (Ed.) Handbook of Chemistry and Physics. CRC Press. 77th Ed. (1996-1997) New York
• PANREAC http://www.panreac.com/new/esp/catalogo/fichastec/211682ES.HTM