Acetato de sódio: estrutura, propriedades, síntese, usos - Ciência - 2023

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o acetato de sódio é um sal de sódio do ácido acético, cuja fórmula molecular é C₂H₃OU₂N / D. É um pó branco deliquescente, essencialmente presente em duas formas: anidro e tri-hidratado. Ambos são muito solúveis em água, o solvente universal; mas não tão solúvel em álcoois ou acetona.

A forma anidra possui densidade, ponto de fusão e ponto de ebulição com valores superiores aos apresentados pela forma trihidratada do acetato de sódio. Isso ocorre porque as moléculas de água interferem nas interações dos íons Na.⁺ e CH₃COO^–.

O acetato de sódio é estável, especialmente quando armazenado entre 2 e 8 ° C; mas é suscetível à ação de agentes oxidantes fortes e halogênios.

Pode ser preparado pela reação do bicarbonato de sódio com o ácido acético. Além disso, com a reação do ácido acético com o hidróxido de sódio. Ambas as reações são simples de produzir e baratas; o primeiro pode até ser feito em casa.

Este sal é um composto pouco tóxico. Produz irritação na pele, somente após contato frequente e contínuo. É ligeiramente irritante para os olhos, mas pode irritar o trato respiratório. Não há informações sobre um efeito nocivo de sua ingestão.

Possui inúmeros usos e aplicações, destacando-se sua função tamponadora do pH, juntamente com o ácido acético. O tampão acetato tem um pKa = 4,7; que confere alta eficiência na regulação do pH em um ambiente ácido com valores de pH entre 3 e 6.

Devido à sua baixa toxicidade e propriedades, tem sido amplamente utilizado para realçar o sabor dos alimentos, bem como um agente que confere proteção contra a deterioração dos alimentos devido à sua ação contra micróbios.

Estrutura do acetato de sódio

A imagem acima mostra os íons que formam os cristais de acetato de sódio anidro (sem água). A esfera roxa corresponde ao Na cation⁺, e o íon molecular à sua esquerda é acetato, CH₃COO^–, com seus átomos de oxigênio representados por esferas vermelhas.

Esses pares, de acordo com a fórmula CH₃COONa, estão em uma proporção de 1: 1; para cada ânion CH₃COO^–, deve haver um Na cation⁺ atraído por sua carga negativa e vice-versa. Assim, as atrações entre eles, e as repulsões entre cargas iguais, acabam estabelecendo padrões estruturais que definem um cristal, cuja expressão mínima é a célula unitária.

A referida célula unitária, como o cristal como um todo, varia dependendo do arranjo dos íons no espaço; nem sempre é o mesmo, mesmo para o mesmo sistema cristalino. Por exemplo, o acetato de sódio anidro pode formar dois polimorfos ortorrômbicos, um dos quais é representado abaixo:

Observe a disposição dos íons: quatro íons CH₃COO^– eles trancam um Na⁺ de tal forma que eles "desenham" uma pirâmide com uma base quadrada distorcida. Cada um desses ch₃COO^– por sua vez, eles interagem com outro Na⁺ adjacente.

Cristais hidratados

O acetato de sódio tem uma grande afinidade com a água; na verdade, é deliquescente, ou seja, retém a umidade até se dissolver nela. Quanto mais alta a umidade, mais cedo ela "derrete". Isso ocorre porque tanto o CH₃COO^– como Na⁺ podem se hidratar, envolver-se com moléculas de água que orientam seus dipolos em direção às suas cargas (Na⁺ Oh₂, CH₃COO^– HOH).

Quando este sal é preparado em laboratório ou em casa, sua afinidade pela água é tal que mesmo em temperaturas normais já é obtido como hidrato; o CH₃COONa 3H₂O. Seus cristais deixam de ser ortorrômbicos e passam a ser monoclínicos, pois passam a incorporar três moléculas de água para cada par de CH₃COO^– e Na⁺.

Propriedades

Nomes

-Acetato de sódio.

-Etanoato de sódio (IUPAC).

Massa molar

-Anidro: 82,03 g / mol.

-Tri-hidrato: 136,03 g / mol.

Aparência

Pó branco deliquescente.

Odor

Para vinagre quando aquecido até a decomposição.

Densidade

-Anidro: 1,528 g / cm³ a 20 ° C.

-Tri-hidrato: 1,45 g / cm³ a 20 ° C.

Ponto de fusão

-Anidro: 324 ° C (615 ° F, 597 K).

-Tri-hidrato: 58 ° C (136 ° F, 331 K).

Ponto de ebulição

-Anidro: 881,4 ° C (1.618,5 ° F, 1.154,5 K).

-Tri-hidrato: 122 ° C (252 ° F, 395 K). Ele se decompõe.

Solubilidade

Na água

-Anidro: 123,3 g / 100 mL a 20ºC.

-Tri-hidrato: 46,4 g / 100 mL a 20 ºC.

Em metanol

16 g / 100 g a 15 ° C

Em etanol

5,3 g / 100 mL (tri-hidrato).

Em acetona

0,5 g / kg a 15 ° C

Acidez

pKa: 24 (20 ° C).

Basicidade

pKb: 9,25. Aqui é evidente que o acetato de sódio é um sal básico porque tem um pKb menor que seu pKa.

Índice de refração (ηD)

1,464

Capacidade calórica

-100,83 J / mol · K (anidro).

-229,9 J / mol · K (tri-hidrato).

ponto de ignição

Maior que 250ºC.

Temperatura de auto ignição

600 ° C

pH

8,9 (solução 0,1 M a 25 ° C).

Estabilidade

Estábulo. Incompatível com agentes oxidantes fortes e halogênios. Sensível à umidade.

Reações

O acetato de sódio pode formar um éster reagindo com um halogeneto de alquila; por exemplo, bromoetano:

CH₃COONa + BrCH₂CH₃ => CH₃COOCH₂CH₃ + NaBr

O acetato de sódio descarboxila em metano (pirólise) na presença de NaOH:

CH₃COONa + NaOH => CH₄ + Na₂CO₃

A reação é catalisada por sais de césio.

Síntese

O acetato de sódio pode ser produzido de forma barata em laboratório pela reação de bicarbonato de sódio com ácido acético:

NaHCO₃ + CH₃COOH => CH₃COONa + H₂CO₃

Essa reação é acompanhada pela presença de intenso borbulhamento na solução, devido à decomposição do ácido carbônico em água e dióxido de carbono.

H₂CO₃ => H₂O + CO₂

Industrialmente, o acetato de sódio é produzido pela reação do ácido acético com o hidróxido de sódio.

CH₃COOH + NaOH => CH₃COONa + H₂OU

Formulários

Bolsas térmicas

O acetato de sódio é usado para fabricar bolsas térmicas.

Inicialmente, os cristais de sal são dissolvidos em um volume de água para preparar uma solução que se torna supersaturada.

Em seguida, a solução é aquecida a uma temperatura superior a 58 ºC, que é o seu ponto de fusão. A solução supersaturada é deixada esfriar até a temperatura ambiente e nenhuma formação de cristal é observada; a solução é super-resfriada.

A ausência de cristais é explicada pelo fato de as moléculas do líquido estarem muito desordenadas e não terem a orientação adequada para atingir a temperatura de cristalização. O líquido está em um estado metaestável, um estado de desequilíbrio.

Dada a instabilidade do líquido super-resfriado, qualquer perturbação é suficiente para iniciar a cristalização. No caso das bolsas térmicas, um acessório mecânico é pressionado para agitar o líquido e iniciar a formação de cristais e a solidificação da solução de acetato de sódio trihidratado.

Conforme ocorre a cristalização, a temperatura aumenta. Os cristais de tri-hidrato de acetato de sódio têm a aparência de gelo, mas são quentes, por isso são chamados de "gelo quente".

Industrial

- O acetato de sódio é utilizado na indústria têxtil como mordente no processo de tingimento de tecidos

-Neutraliza resíduos de ácido sulfúrico

- Tem uso no beneficiamento de algodão para a produção de almofadas de algodão, utilizáveis em limpeza pessoal e para fins médicos

- É utilizado na decapagem de metais, antes do cromagem

-Colaborar para que a vulcanização do cloropreno não ocorra no processo de produção da borracha sintética

- Participa da purificação da glicose

-É utilizado no curtimento de couro.

Uso médico

O acetato de sódio é um dos compostos usados para fornecer eletrólitos administrados aos pacientes por via intravenosa.

É usado para corrigir os níveis de sódio em pacientes hiponatrêmicos, também na correção de acidose metabólica e alcalinização da urina.

Solução tampão de pH

É usado como regulador de pH em muitas reações enzimáticas que ocorrem entre pH 3 e pH 6.

Os diferentes pH da solução tampão de acetato são alcançados variando a concentração de ácido acético e acetato de sódio.

Assim, por exemplo, para obter um pH de 4,5, a solução tampão tem uma concentração de ácido acético de 3,8 g / L e uma concentração de acetato de sódio anidro de 3,0 g / L.

A concentração do tampão acetato pode ser aumentada, aumentando os componentes da solução necessários para se obter o pH desejado na mesma proporção.

O tampão de acetato / acetonitrila é usado em eletroforese capilar na separação de fotoberberinas.

Laboratórios de pesquisa

-Acetato de sódio é um agente nucleofílico fraco usado na polimerização aniônica de β-lactona.

-É utilizado como reagente na ressonância magnética nuclear de macromoléculas biológicas.

-É usado na extração de DNA de células. O sódio é um cátion que interage com as cargas negativas dos fosfatos presentes no DNA, o que auxilia na condensação. Na presença de etanol, o DNA forma um precipitado que pode então se separar na camada aquosa.

Preservação de alimentos

-Ajuda a prevenir o crescimento bacteriano, além de prevenir a geração de excesso de acidez que causa a deterioração dos alimentos, mantendo assim um pH específico.

-O sódio presente no acetato realça o sabor dos alimentos.

- O acetato de sódio é usado na preparação de vegetais em conserva: pepino, cenoura, cebola, etc. Além disso, é utilizado na preservação de carnes.

Conservação de concreto

O concreto é danificado pela ação da água, o que encurta sua duração. O acetato de sódio atua como um selante do concreto que o torna impermeável, prolongando suas características iniciais.

Experiências Juvenis

Experimento 1

Um experimento simples é a síntese de acetato de sódio pela reação de bicarbonato de sódio com vinagre (ácido acético a 5%).

30 mL de vinagre são colocados em um béquer e aproximadamente 3,5 g de bicarbonato são adicionados.

Acetato de sódio e ácido carbônico são formados na reação. O ácido se decompõe em dióxido de carbono e água. A geração de dióxido de carbono produzirá um intenso borbulhar na solução.

Para coletar o acetato de sódio, a água evapora, aquecendo a solução.

Experimento 2

Outro experimento simples é a formação de cristais de tri-hidrato de acetato de sódio.

Para isso, cerca de 20 g de tri-hidrato de acetato de sódio são pesados e colocados em um béquer, em seguida, 10 mL de água são adicionados. A solução é aquecida a uma temperatura acima de 58 ° C.

O acetato de sódio é completamente dissolvido para garantir que a solução fique supersaturada. Anteriormente, um prato de Pietri é colocado em uma superfície fria.

O conteúdo do copo com o tri-hidrato de acetato é lentamente vertido na placa de Pietri. A temperatura do líquido na cápsula começa a cair, mesmo abaixo do ponto de fusão, sem observar a cristalização ou solidificação do tri-hidrato de acetato de sódio.

Normalmente, para produzir a cristalização do tri-hidrato de acetato de sódio, uma pequena quantidade do sal é adicionada para servir como o núcleo de cristalização. Outras vezes ocorre uma pequena perturbação da solução, para iniciar a cristalização do acetato de sódio.

Os cristais de acetato de sódio tri-hidratado têm a aparência de gelo, mas se você tocá-los, notará que estão relativamente quentes. Por esse motivo, o sal é chamado de "gelo quente".

Toxicidade

O acetato de sódio é um composto tóxico muito baixo. Também não é classificado como sensibilizante da pele e do trato respiratório.

Além disso, o acetato de sódio não é classificado como agente mutagênico, carcinogênico ou tóxico reprodutivo para células germinativas.

Em suma, é um pouco irritante para os olhos. As vias respiratórias podem ficar irritadas após a inalação. O contato frequente e constante com a pele pode causar irritação.

Referências

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