El sulfato de sodio es un compuesto químico ampliamente utilizado como corrector de acidez sintético bajo el código E514. Esta sal está formada por un ion sulfato, iones sodio y moléculas de agua. Se extrae de yacimientos naturales ubicados en México y España. Su producción industrial se realiza según diferentes técnicas, que implican la neutralización del exceso de ácido sulfúrico con soda.

Descripción del sulfato de sodio

El sulfato de sodio es un compuesto mineral químicamente estable y resistente al calor. En estado natural, se presenta en forma de cristales blancos o transparentes, o como un polvo blanco altamente soluble en agua. Cuando está hidratado, también se conoce como “sal de Glauber”, “mirabilita” o “sulfato de sodio decahidratado”.

Historia del sulfato de sodio

El sulfato de sodio fue descubierto en el siglo XVII por Johann Rudolf Glauber, un químico bávaro. Inicialmente se empleaba como laxante. Este mineral luego sirvió como materia prima para la fabricación industrial de carbonato de sodio a partir del siglo XVIII. Este uso provocó una demanda creciente para este compuesto. En los años 1970, solo la industria americana del papel consumía 980.000 toneladas. A principios de los años 2000, Europa utilizaba 1,6 millones de toneladas.

Estructura del sulfato de sodio

El sulfato de sodio, de fórmula molecular Na₂SO₄, existe en varias formas polimórficas, generalmente incoloras. Adopta una estructura romboédrica a temperatura ambiente, y se vuelve monoclínica a partir de 100 °C. Toma una configuración hexagonal a temperaturas superiores a 241 °C, especialmente por encima de 500 °C.

Cuando no se extrae de yacimientos naturales, este compuesto puede sintetizarse mediante varias reacciones realizadas en entorno industrial o en laboratorio.  

Propiedades del sulfato de sodio

El sulfato de sodio resiste a los agentes oxidantes, ya que el azufre en el ion sulfato ya posee una valencia VI. Sin embargo, puede reaccionar con reductores como el carbono a temperaturas muy elevadas. A temperaturas aún más altas, más allá de 730 °C, puede reducirse a sulfuro de sodio.

La solución acuosa de esta sal neutra reacciona con el ácido sulfúrico, formando una sal de ácido:

Na₂SO₄(aq) + H₂SO₄(aq) ⇔ 2 NaHSO₄(aq)

El equilibrio de esta reacción depende de un factor externo (la temperatura) así como de las concentraciones molares en reactivos y productos, así como de la temperatura.

La solución acuosa, combinada con sales de bario, precipita en cloruro de sodio y en sulfato de bario:

Na₂SO₄(aq) + BaCl (aq) → BaSO4(s) + 2 NaCl(aq).

Producción industrial

La segunda fuente de sulfato de sodio proviene de la producción industrial o del reciclaje.

Uno de los métodos de síntesis más comunes es la fabricación del ácido clorhídrico a partir de cloruro de sodio y ácido sulfúrico según la siguiente reacción:

2 NaCl + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2 HCl

Se desarrolla según el proceso Mannheim, a temperaturas entre 800 y 900 °C. Permite obtener lo que se llama “pastel de sal”. Aquí está la reacción:

El proceso Hargreaves, a 650 °C, es más lento y más eficiente. El compuesto se obtiene a partir de dióxido de azufre:

4 NaCl(sólido) + 2 SO₂(gas) + O₂(gas) + H₂O(vapor de agua) → 2 Na₂SO₄(sólido) + 4 HCl(gas).

Reciclaje

El proceso de reciclaje se dirige al sulfato de sodio en forma de:

• mirabilita precipitada en salmueras o en soluciones concentradas de cloruro de sodio;
• coproducto de la fabricación del bicromato de potasio;
• subproducto de las fibras sintéticas regeneradas.

Además, este compuesto aparece cuando un ácido fuerte y una base fuerte reaccionan. En este caso, en química industrial, el ácido sulfúrico y la soda cáustica son los más comúnmente utilizados.

El sulfato de sodio americano y el británico provienen de la producción de dicromato de sodio. Se trata en este caso de un coproducto de la formación del bicromato de potasio:

2 Na₂CrO₄(aq) + 2 H₂SO₄(aq) + H₂O → Na₂Cr₂O₇(aq). 2 H₂O(precipitado)+ Na₂SO₄(aq)

Otro proceso de síntesis consiste en neutralizar un exceso de ácido sulfúrico con soda:

2 NaOH(aq) + H₂SO₄(aq) → Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Este último es considerado el más fácil de realizar en laboratorio.

Sulfato de sodio en nutrición

El sulfato de sodio es un aditivo alimentario utilizado en numerosos alimentos. Actúa como corrector de acidez, aporta un sabor ácido y mejora la conservación de la calidad de los alimentos. Su presencia puede identificarse por la mención “E514” en las etiquetas de los productos.

Se encuentra en:

• bebidas alcohólicas;
• bebidas azucaradas;
• postres como helados;
• yogures;
• confitería como pastas de frutas o caramelos ácidos;
• frutas confitadas;
• salsas;
• conservas de verduras;
• harinas;
• quesos.

Este acidificante está autorizado en dietas para diabéticos, halal, kosher, vegetarianas, vegetalianas y veganas. Este compuesto también se utiliza en la alimentación animal.

Aplicaciones del sulfato de sodio

El sulfato de sodio posee varias aplicaciones en diversos campos.

Industria de los detergentes

Este compuesto es ampliamente utilizado como antiapelmazante y como carga en los detergentes. Está presente en los polvos de lavadoras, y contribuye a su solubilización. Sin embargo, su uso está disminuyendo frente a la popularidad de los detergentes líquidos que no lo contienen.

Industria de la pasta de papel

El sulfato de sodio se emplea en el proceso Kraft y otros procesos de tratamiento de la pasta de papel. Es esencial para la fabricación del sulfuro de sodio (Na₂S), un agente reductor y depilatorio eficaz. Esta reacción de reducción se desarrolla a aproximadamente 750 °C.

Industria del vidrio

Se utiliza para reducir la formación de burbujas de aire en el vidrio fundido, contribuyendo a la clarificación del vidrio. También fluidifica el vidrio, y evita la formación de espuma durante la producción de vidrio fundido.

Industria textil

En Japón, el sulfato de sodio se emplea para facilitar el teñido de las fibras textiles. Reduce la carga negativa de estas últimas permitiendo una mejor penetración uniforme de los pigmentos. A diferencia del cloruro de sodio, este producto no provoca corrosión en los instrumentos de acero inoxidable utilizados durante la fase de coloración.

Laboratorio

Este compuesto sirve como agente de secado utilizado para eliminar los rastros de agua de las soluciones orgánicas. Es químicamente inerte, y más eficaz que otros agentes similares. Comparado con el sulfato de magnesio, actúa más lentamente. Su uso se efectúa a temperaturas inferiores a aproximadamente 30 °C.

Otros usos

El sulfato de sodio también se utiliza para el deshielo de vidrios, la limpieza de alfombras y la fabricación de almidón. Forma parte de la composición de los emulsores contra incendios, especialmente para los extintores de agua pulverizada con aditivo. Este compuesto puede emplearse en la producción de esponjas y en diversos procesos de tratamiento de metales. En la industria farmacéutica, compone en parte los medicamentos contra los trastornos digestivos. En cosmética, sirve para ajustar la viscosidad de los productos.

Precauciones de uso del sulfato de sodio

El sulfato de sodio se considera no tóxico, pero aún así requiere un uso prudente debido a sus propiedades irritantes.

La manipulación de su forma cristalina puede causar irritación cutánea y ocular. Por lo tanto, se recomienda usar guantes y gafas de protección para evitar cualquier contacto directo. Para su forma en polvo, es necesario el uso de mascarilla de papel.

A dosis elevadas, puede provocar trastornos digestivos como náuseas o vómitos. Sin embargo, su bajo contenido en los alimentos no es tóxico. Este aditivo no está sujeto a una dosis diaria admisible o DDA. Un consumo continuo puede provocar una depleción de minerales esenciales, en particular del potasio.

En los lactantes, el sulfato de sodio puede alterar la regulación hídrica y ocasionar diarrea. Por consiguiente, es preferible evitar su uso en la alimentación infantil.