硫酸ナトリウム

世界の十水和物（グラウバー塩）生産量の3分の2は、例えばサスカチュワン州南部の湖底で見られるような天然鉱物ミラビライトから得られます。1990年には、メキシコとスペインが世界の天然硫酸ナトリウム生産量上位国（それぞれ約50万トン）であり、ロシア、米国、カナダはそれぞれ約35万トンでした。^{[ 18 ]}天然資源は10億トン以上と推定されています。^{[ 17 ] [ 18 ]}  

2006 年の年間 200,000 ～ 1,500,000 トンの主な生産者には、サールズ バレー ミネラルズ(米国カリフォルニア州)、空挺工業鉱物ズ (カナダ、サスカチュワン州)、キミカ デル レイ(メキシコ、コアウイラ州)、ミネラ デ サンタ マルタ、グループ クリミデサとしても知られるクリアデロス ミネラルレス Y デリバドスが含まれます。（ブルゴス、スペイン）、ミネラ・デ・サンタ・マルタ（スペイン、トレド）、スルキーサ（スペイン、マドリード）、成都三聯天泉化学（中国四川省天泉県）、宏沢銀珠化学グループ（中国江蘇省宏沢区）、ナファイン化学工業グループ（中国山西省）、四川省川梅ミラビライト（万胜镇、東坡）中国四川省眉山区、クチュクスルパット JSC （アルタイ地方、シベリア、ロシア）。^{[ 17 ] [ 19 ]}

無水硫酸ナトリウムは、乾燥地帯ではテナルダイトという鉱物として産出する。湿った空気中では、ゆっくりとミラビライトに変化する。硫酸ナトリウムは、カルシウムナトリウム硫酸塩鉱物であるグラウベライトとしても産出される。これらの鉱物はどちらもミラビライトほど一般的ではない。

世界の硫酸ナトリウムの約3分の1は、化学工業における他の工程の副産物として生産されている。この生産の大部分は、主要工程に化学的に固有のものであり、経済的に見合うものではない。そのため、業界の努力により、副産物としての硫酸ナトリウムの生産量は減少傾向にある。

最も重要な化学的硫酸ナトリウムの製造は、塩酸の製造過程において、マンハイム法では塩化ナトリウム（食塩）と硫酸から、ハーグリーブス法では二酸化硫黄から行われる。^{[ 21 ]}これらのプロセスから得られる硫酸ナトリウムは、塩ケーキとして知られている。

マンハイム: 2 NaCl + H ₂ SO ₄ → 2 HCl + Na ₂ SO ₄

ハーグリーブス: 4 NaCl + 2 SO ₂ + O ₂ + 2 H ₂ O → 4 HCl + 2 Na ₂ SO ₄

硫酸ナトリウムの2番目に主要な製造方法は、硫酸銅（CuSO₄）を用いて、余剰の水酸化ナトリウムを硫酸で中和して硫酸塩（SO₂⁻⁴）を得るプロセスです（これは、歴史的に水酸化銅( II )を用いたレーヨンの製造に大規模に適用されてきました）。この方法は_、実験室でも日常的に用いられている簡便な製造法でもあります。

2 NaOH(水溶液) + H ₂ SO ₄ (水溶液) → Na ₂ SO ₄ (水溶液) + 2 H ₂ O(l) ΔH = -112.5 kJ (高発熱)    

実験室では、炭酸水素ナトリウムと硫酸マグネシウムの反応によって炭酸マグネシウムを沈殿させることで合成することもできる。

2 NaHCO ₃ + MgSO ₄ → Na ₂ SO ₄ + MgCO ₃ + CO ₂ + H ₂ O

しかし、市販品が容易に入手できるため、実験室での合成はあまり行われていない。かつては、硫酸ナトリウムは二クロム酸ナトリウムの製造の副産物でもあり、硫酸をクロム酸ナトリウム溶液に添加して二クロム酸ナトリウム、あるいはその後にクロム酸を生成する。また、硫酸ナトリウムは炭酸リチウム、キレート剤、レゾルシノール、アスコルビン酸、シリカ顔料、硝酸、フェノールの製造過程で生成されるか、または生成されていた。^{[ 17 ]}

バルク硫酸ナトリウムは、無水物では鉄化合物や有機化合物が付着しやすいため、通常は十水和物として精製される。無水物は、水和物を穏やかに加熱することで容易に生成できる。

2006年に50～80 Mt/aの硫酸ナトリウム副産物を生産した主要企業には、Elementis Chromium（クロム産業、米国ノースカロライナ州キャッスルヘイン）、Lenzing AG（200 Mt/a、レーヨン産業、オーストリア・レンツィング）、Addiseo（旧Rhodia、メチオニン産業、フランス・レ・ロッシュ＝ルシヨン）、Elementis（クロム産業、英国ストックトン・オン・ティーズ）、四国化学（徳島県）、Visko-R（レーヨン産業、ロシア）などがある。^{[ 17 ]}

1970年の米国での価格は1トンあたり30ドル、塩ケーキ品質では1トンあたり最大90ドル、より優れたグレードでは130ドルであり、硫酸ナトリウムは非常に安価な材料である。最大の用途は粉末家庭用洗濯洗剤の充填剤としてで、世界の生産量の約50%を消費している。国内消費者が硫酸ナトリウムを含まないコンパクト洗剤や液体洗剤に切り替えることが増えているため、この用途は減少している。^{[ 17 ]}

硫酸ナトリウムのかつての主要な用途のもう 1 つは、特に米国とカナダで、木材パルプの製造におけるクラフト法です。このプロセスで発生する「黒液」に含まれる有機物は、硫酸ナトリウムを硫化ナトリウムに還元するために必要な熱を発生させるために燃焼されます。しかし、1960 年代初頭にクラフト回収プロセスの熱効率が向上したことにより、より効率的な硫黄回収が達成され、硫酸ナトリウムの補充の必要性が大幅に減少しました。^{[ 22 ]}そのため、米国とカナダのパルプ産業における硫酸ナトリウムの使用量は、1970 年の年間 140 万トンから2006 年の約 15 万トンに減少しました。 ^{[ 17 ]} 

ガラス産業は、ヨーロッパで2番目に大きな用途として、硫酸ナトリウムのもう一つの重要な用途を提供しています。硫酸ナトリウムは、溶融ガラスから小さな気泡を取り除くのに役立つ清澄剤として使用されます。ガラスを融し、精製中にガラス溶融物にスカムが形成されるのを防ぎます。ヨーロッパのガラス産業は、1970年から2006年まで、 年間11万トンの安定した量を消費してきました。^{[ 17 ]}

硫酸ナトリウムは繊維製造において重要であり、特に日本ではその用途が最も大きい。硫酸ナトリウムは溶液のイオン強度を高めるために添加され、それによって「レベリング」、つまり繊維の負の電荷を減らすのに役立ち、染料が均一に浸透する（ GouyとChapmanによって詳しく説明された拡散二重層（DDL）の理論を参照）。代替品である塩化ナトリウムとは異なり、染色に使用されるステンレス鋼製の容器を腐食しない。日本と米国におけるこの用途では、2006年に約10万トンが消費された。^{[ 17 ]} 

硫酸ナトリウムは食品着色料の希釈剤として使用されます。^{[ 23 ]}これはE番号添加剤E514として知られています。

固体から液体への相変化における高い蓄熱容量と、32 °C (90 °F)という有利な相変化温度により、この材料は、低品位の太陽熱を蓄えて後で暖房用途に放出するのに特に適しています。用途によっては、この材料は屋根裏に設置される蓄熱タイルに組み込まれ、また別の用途では、この塩は太陽熱で温められた水に囲まれたセルに組み込まれます。相変化により、効果的な蓄熱に必要な材料の質量を大幅に削減できます (硫酸ナトリウム十水和物の融解熱は 82 kJ/mol または 252 kJ/kg ^{[ 24 ]} )。さらに、適切な相の材料が十分にあれば、温度が一定になるという利点もあります。  

冷却用途では、一般的な塩化ナトリウム塩（NaCl）との混合物により融点が18℃（64°F）まで低下します。NaCl・Na₂SO₄・10H₂Oの融解_熱は_、実際にはわずかに増加して286 kJ/kgに^なり_{ます。 [} ^{25 ]}  

実験室では、無水硫酸ナトリウムは有機溶液から微量の水分を除去するための不活性乾燥剤として広く使用されています。 ^{[ 26 ]}同様の薬剤である硫酸マグネシウムよりも効率的ですが、作用は遅くなります。約30 ℃（86 °F）以下でのみ有効ですが、化学的にかなり不活性であるため、さまざまな材料に使用できます。結晶が凝集しなくなるまで硫酸ナトリウムを溶液に加えます。上記の2つのビデオクリップは、結晶がまだ湿っているときにどのように凝集するかを示していますが、サンプルが乾燥すると一部の結晶は自由に流れます。  

グラウバー塩（十水和物）は下剤として使用されます。パラセタモール（アセトアミノフェン）などの特定の薬物を体内から除去するのに効果的であるため、過剰摂取後に使用できます。^{[ 27 ] [ 28 ]}

1953年、硫酸ナトリウムはパッシブソーラー暖房システムの蓄熱材として提案された。これは、その特異な溶解特性と高い結晶化熱（78.2  kJ/mol）を利用したものである。^{[ 29 ]}

硫酸ナトリウムのその他の用途としては、窓の霜取り、デンプンの製造、カーペット用消臭剤の添加剤、牛の飼料への添加剤などが挙げられる。

少なくともサーマルテイク社は、キルティング加工されたプラスチックパッドの中に硫酸ナトリウム十水和物を使用したノートパソコン冷却マット（iXoft Notebook Cooler）を製造している。この素材はゆっくりと液体に変化して循環し、ノートパソコンの温度を均一化して断熱材として機能する。^{[ 30 ]}