Natri sunfat rất bền về mặt hóa học, không tương tác với hầu hết các chất oxy hóa-khử ở điều kiện thường. Ở nhiệt độ cao, nó có thể bị khử thành natri sunfit bởi cacbon:[4]

Tính axit-base

Natri sunfat là muối trung hòa, khi tan trong nước tạo thành dung dịch có pH = 7. Tính trung hòa chứng tỏ gốc sunfat bắt nguồn từ một axit mạnh acid sulfuric. Hơn nữa, ion Na+, với chỉ một điện tích dương, có khả năng phân cực các phối tử nước của nó rất yếu miễn là có ion kim loại trong dung dịch. Natri sunfat phản ứng với axit sunfuric tạo muối axit natri bisunfat:[5][6]

Hằng số cân bằng của quá trình trên phụ thuộc vào nồng độ và nhiệt độ.

Độ tan và sự trao đổi ion

Natri sunfat có tính tan rất bất thường trong nước.[7] Độ tan của nó trong nước tăng gấp hơn mười lần trong khoảng 0 °C đến 32.384 °C, điểm mà độ tan đạt giá trị cực đại 497 g/L. Tại điểm này đường biểu diễn độ tan uốn cong hướng xuống, và độ tan trở nên không phụ thuộc vào nhệt độ. Nhiệt độ 32.384 °C, tương ứng với nhiệt độ làm giải phóng nước ra khỏi tinh thể và tan chảy muối ngậm nước, cung cấp giá trị nhiệt độ tham khảo chính xác cho việc định chuẩn nhiệt kế.

Natri sunfat là muối ion điển hình, chứa các ion Na+ và SO42−. Sự có mặt của sunfat trong dung dịch được nhận biết dễ dàng bằng cách tạo ra các sunfat không tan khi xử lý các dung dịch này với muối Ba2+ hay Pb2+:

Natri sunfat còn biểu hiện xu hướng tạo muối kép ở mức vừa phải. Các loại phèn duy nhất được tạo ra với các kim loại hóa trị ba thông thường là NaAl(SO4)2 (không bền ở trên 39 °C) và NaCr(SO4)2, đối nghịch với kali sulfat và amoni sunfat tạo được nhiều loại phèn bền.[8] Những muối kép với một vài kim loại kiềm khác được biết gồm Na2SO4·3K2SO4, muối này có trong tự nhiên dưới dạng khoáng vật glaserit. Sự hình thành glaserit bằng phản ứng giữa natri sunfat và kali chloride được dùng làm cơ sở của một phương pháp sản xuất kali sulfat, một loại phân bón.[9] Các muối kép khác bao gồm 3Na2SO4·CaSO4, 3Na2SO4·MgSO4 (vanthoffite) và NaF·Na2SO4.[10]

Cấu trúc tinh thể

Các tinh thể chứa ion [Na(OH2)6]+ dạng bát diện, được tìm thấy trong nhiều muối sunfat kim loại. Những cation này được liên kết với gốc sunfat thông qua liên kết hiđrô. Độ dài liên kết Na-O là 240 pm. Hai phân tử nước của mỗi đơn vị công thức phân tử không tạo phối trí với Na+.[11] Tinh thể natri sunfat đecahiđrat còn bất thường so với các loại muối ngậm nước khác khi có giá trị entropy dư thừa (entropy ở nhiệt độ không tuyệt đối) là 6.32 J·K−1·mol−1. Điều này được cho là do khả năng phân bố nước nhanh hơn rất nhiều so với hầu hết các muối khác.[12]