Carbonato de sódio (Na2CO3): estrutura, usos e propriedades

O carbonato de sio (Na 2 CO 3) é um sal inorgânico de sódio, de um metal alcalino e de ácido carbónico. Também é conhecido mundialmente como carbonato de sódio. Os lagos e as atividades vulcânicas enriqueciam os solos de sódio, dos quais as plantas eram nutridas; depois, após um incêndio, essas plantas espalharam cinzas de carbonato.

Como esse sal de sódio metálico surge? O sódio puro tem uma configuração de valência [Ne] 3s 1 . O elétron orbital 3s 1 é facilmente liberado por outros elementos da natureza (como enxofre, oxigênio, cloro, flúor, etc.), formando compostos minerais nos quais o íon Na + estável participa .

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Na + é acompanhado por outras espécies iônicas nesses sólidos; Destes, o carbonato de sódio é apenas mais um presente na natureza. Desde então, tem sido usado em todas as civilizações ao longo dos tempos. Essas civilizações encontravam naquele pó branco acinzentado propriedades benéficas para suas casas e seu povo.

Essas propriedades marcaram seus usos, que hoje mantêm aspectos tradicionais do passado e outras se adaptam às necessidades atuais.

O carbonato de sódio é muito abundante na natureza, e talvez também em outros territórios fora do planeta Terra, como algumas das luas do sistema solar.

Formula

A fórmula química do carbonato de sódio é Na 2 CO 3 . Como é interpretado? Isso significa que, no sólido cristalino, para cada íon CO 3 2– existem dois íons Na + .

Estrutura

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Na estrutura acima apresentada imagem de Na 2 CO 3 anidrido (também chamado de carbonato de sódio). As esferas roxas correspondem aos íons Na + , enquanto as pretas e vermelhas aos íons CO 3 2– .

Os íons carbonato têm uma estrutura trigonal plana, com átomos de oxigênio em seus vértices.

A imagem mostra um panorama visto de um plano superior. Os íons Na + são cercados por seis átomos de oxigênio, provenientes de íons CO 3 2– . Ou seja, no Na 2 CO 3, o anidrido de sódio encontra uma geometria de coordenação octaédrica (é encerrada no centro de um octaedro).

No entanto, essa estrutura também é capaz de abrigar moléculas de água, interagindo por ligações de hidrogênio com os vértices dos triângulos.

Na verdade, os hidratos de Na 2 CO 3 (Na 2 CO 3 · 10H 2 O, Na 2 CO 3 ? 7H 2 O, Na 2 CO 3 ? H 2 O, e outros) são uma maior abundância do que o sal anidro.

O thermonatrite (Na 2 CO 3 .H 2 O), sódico (Na 2 CO 3 · 10H 2 O) e de trona (Na 3 (HCO 3 ) (CO 3 )? 2H 2 O, são as principais fontes naturais de carbonato de sódio, especialmente o mineral da cadeira alta, representado na primeira imagem.

Usos

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O carbonato de sódio cumpre inúmeras funções nas pessoas, residências e indústria, dentre as quais destacam-se:

– Carbonato de sódio é usado em vários produtos de limpeza. Isso se deve à sua capacidade desinfetante, seu poder de dissolver gorduras e sua propriedade de amolecer a água. Faz parte dos detergentes usados ​​em lavanderias, lava-louças automáticas, limpadores de vidro, removedores de manchas, alvejantes, etc.

– O desinfetante de carbonato pode ser usado em superfícies duras e não rugosas, como pisos, paredes, porcelana e banheiras, com exceção da fibra de vidro e alumínio, que podem ser arranhadas por ele.

– É utilizado em alguns alimentos para evitar o endurecimento que pode ocorrer nestes.

– Está presente em vários produtos de higiene pessoal, como banhos de espuma, cremes dentais e sabonetes.

– É utilizado na indústria do vidro devido à sua capacidade de decompor silicatos.

– É utilizado na manutenção de piscinas, onde cumpre uma função desinfetante e reguladora de pH.

– Nos seres humanos, é utilizado terapeuticamente no tratamento de azia e dermatite.

– Na medicina veterinária, é utilizado no tratamento de micose e limpeza de pele.

Como se faz?

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O carbonato de sódio pode ser fabricado com salmoura e calcário (CaCO 3 ) no processo Solvay. O diagrama acima mostra um diagrama de processo indicando as rotas de produção, bem como reagentes, intermediários e produtos. Os reagentes são escritos com letras verdes e produtos com letras vermelhas.

O monitoramento dessas reações pode ser um pouco complicado, mas a equação geral que indica apenas os reagentes e produtos é:

2NaCl (aq) + CaCO 3 (s) <=> de Na 2 CO 3 (s) + CaCl 2 (aq)

O CaCO 3 possui uma estrutura cristalina muito estável, portanto exige constantemente muita energia para decompô-lo em CO 2 . Além disso, esse processo gera grandes quantidades de CaCl 2 (cloreto de cálcio) e outras impurezas, cujas descargas afetam a qualidade da água e o meio ambiente.

Existem também outros métodos de produção de carbonato de sódio em áreas industriais, como os processos Hou e Leblanc.

Atualmente, a obtenção de seus minerais naturais é sustentável, sendo a cadeira alta a mais abundante.

Por outro lado, o método mais tradicional era o cultivo e queima de plantas e algas ricas em sódio. Em seguida, as cinzas foram lavadas com água e sujeitas a aquecimento até o produto ser obtido. Daqui emergiu o famoso carbonato de sódio.

Propriedades

Na 2 CO 3 é um sólido branco higroscópico, inodoro, com um peso molecular de 106 g / mol e uma densidade de 2,54 g / mL a 25 ° C.

Suas propriedades mudam à medida que incorpora uma molécula de água em sua estrutura cristalina. Como a água pode formar ligações e íons de hidrogênio “espaço aberto” entre eles, o volume do cristal aumenta e a densidade do hidrato diminui. Por exemplo, para o Na 2 CO 3 · 10H 2 O, a sua densidade é de 1,46 g / mL.

O Na 2 CO 3 derrete a 851 ° C, decompondo-se de acordo com a seguinte equação:

Na 2 CO 3 (s) => Na 2 O (s) + CO 2 (g)

Novamente, embora os íons CO 3 2 e Na + diferam em tamanho, suas interações eletrostáticas são muito eficientes e mantêm uma rede cristalina estável.

As moléculas de água “dificultam” essas interações e, como resultado, os hidratos são mais suscetíveis à decomposição do que o anidrido.

É um sal básico; isto é, dissolvido em água gera uma solução com pH maior que 7. Isso ocorre devido à hidrólise do CO 3 2– , cuja reação libera OH no meio:

CO 3 2- (aq) + H 2 O (l) <=> HCO 3 (aq) + OH (aq)

É muito solúvel em água e solventes polares, como glicerol, glicerina, acetona, acetatos e amônia líquida.

Referências

  1. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica In Elements of group 1. (Quarta edição., P. 265). Mc Graw Hill
  2. scifun.org. (2018). Carbonato de hidrogênio e sódio e carbonato de sódio. Recuperado em 08 de abril de 2018, de: scifun.org
  3. Wikipedia (2018). Carbonato de sódio. Recuperado em 8 de abril de 2018, de: en.wikipedia.org
  4. PubChem (2018). Carbonato de sódio. Recuperado em 8 de abril de 2018, de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  5. Ciner Resources Corporation. (2018). Soda Ash Recuperado em 08 de abril de 2018, de: ciner.us.com
  6. Qniemiec (7 de maio de 2010). Processo Solvay. [Figura]. Recuperado de: Wikimedia.org
  7. Peltier K. (3 de julho de 2018). Tudo o que você precisa saber sobre carbonite de sódio. Recuperado em 08 de abril de 2018, de: thespruce.com
  8. Net Industries (2018). Carbonato de sódio – usos do carbonato de sódio. Recuperado em 8 de abril de 2018, de: science.jrank.org

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