Carbonato de sódio (Na2CO3): Estrutura, usos e propriedades - Ciência - 2023

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o carbonato de sódio (N / D₂CO₃₎É um sal inorgânico de sódio, metal alcalino e ácido carbônico. Também é conhecido mundialmente como carbonato de sódio. Os lagos e as atividades vulcânicas enriqueciam os solos com sódio, do qual se alimentavam as plantas; então, após um incêndio, essas plantas espalham as cinzas carbonáticas.

Como esse sal surge do sódio metálico? O sódio puro tem uma configuração de valência [Ne] 3s¹. O elétron do orbital 3s¹ É facilmente liberado por outros elementos da natureza (como enxofre, oxigênio, cloro, flúor, etc.), formando compostos minerais dos quais participa o íon estável Na.⁺.

Então uma⁺ é acompanhado por outras espécies iônicas nesses sólidos; destes, o carbonato de sódio é apenas mais um que ocorre naturalmente. Desde então, tem sido usado em todas as civilizações ao longo dos tempos. Essas civilizações estavam encontrando neste pó branco acinzentado propriedades benéficas para seus lares e seu povo.

Essas propriedades marcaram seus usos, que hoje mantêm aspectos tradicionais do passado, e outros 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.

Fórmula

A fórmula química do carbonato de sódio é Na₂CO₃. Como isso é interpretado? Isso significa que, no sólido cristalino, para cada íon CO₃^2– existem dois Na ions⁺.

Estrutura

A estrutura do Na está representada na imagem superior.₂CO₃ anidrido (também chamado de refrigerante de sódio). As esferas roxas correspondem aos íons Na⁺, enquanto o preto e o vermelho para os íons CO₃^2–.

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

A imagem oferece um panorama visto de um plano superior. Na íons⁺ são rodeados por seis átomos de oxigênio, de íons de CO₃^2–. Ou seja, no Na₂CO₃ o anidrido de sódio encontra uma geometria de coordenação octaédrica (é encerrado no centro de um octaedro).

Porém, essa estrutura também é capaz de acomodar moléculas de água, interagindo por pontes de hidrogênio com os vértices dos triângulos.

Na verdade, os hidratos de Na₂CO₃ (N / D₂CO₃10h₂Com um₂CO₃7h₂Com um₂CO₃H₂O, e outros) são de maior abundância do que o sal anidro.

A termonatrita (Na₂CO₃H₂O), o natrão (Na₂CO₃10h₂O) e a cadeira alta (Na₃(HCO₃) (CO₃) 2H₂Ou são as principais fontes naturais de carbonato de sódio, principalmente o mineral trona, representado na primeira imagem.

Formulários

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

- O carbonato de sódio é usado em muitos produtos de limpeza. Isso se deve à sua capacidade desinfetante, ao seu poder de dissolver gorduras e à sua propriedade de suavizar a água. Faz parte dos detergentes usados em lavanderias, lava-louças automáticas, limpadores de vidro, tira-manchas, alvejantes, etc.

- O desinfetante carbonático pode ser utilizado em superfícies duras não ásperas, como pisos, paredes, porcelanas e banheiras, exceto para as fibra de vidro e alumínio, que pode ser riscado por ele.

- É usado em alguns alimentos para evitar a endurecimento que pode ocorrer nestes.

- Está presente em diversos produtos de higiene pessoal, como espumas, cremes dentais e sabonetes.

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

- É utilizado na manutenção de piscinas, onde exerce função desinfetante e reguladora do pH.

- Em humanos, é usado terapeuticamente no tratamento de azia e dermatites.

- Na medicina veterinária é utilizado no tratamento de micose e na limpeza de pele.

Como se faz?

O carbonato de sódio pode ser fabricado com salmoura dos mares e calcário (CaCO₃) no processo Solvay. Na imagem acima é ilustrado um diagrama do processo indicando as rotas de produção, bem como os reagentes, intermediários e produtos. Os reagentes são escritos com letras verdes e os produtos com letras vermelhas.

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

2NaCl (aq) + CaCO₃(s) <=> Na₂CO₃(s) + CaCl₂(ac)

O CaCO₃ Tem uma estrutura cristalina muito estável, por isso exige constantemente muita energia para decompor em CO₂. Além disso, este processo gera grandes quantidades de CaCl₂ (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 ambientes industriais, como os processos Hou e Leblanc.

Hoje é sustentável obtê-lo de seus minerais naturais, sendo o trona o mais abundante deles.

Por outro lado, o método mais tradicional consistia em cultivar e queimar plantas e algas ricas em sódio. Em seguida, as cinzas foram banhadas com água e submetidas a aquecimento até a obtenção do produto. Daqui veio o famoso carbonato de sódio.

Propriedades

Então uma₂CO₃ É um sólido branco higroscópico, inodoro, com peso molecular de 106 g / mol e densidade de 2,54 g / mL a 25 ºC.

Suas propriedades mudam à medida que ele incorpora uma molécula de água em sua estrutura cristalina. Como a água pode formar ligações de hidrogênio e os íons "abrirem um espaço" entre eles, o volume do cristal aumenta e a densidade do hidrato diminui. Por exemplo, para Na₂CO₃10h₂Ou sua densidade é 1,46 g / mL.

Então uma₂CO₃derrete a 851 ºC, decompondo-se de acordo com a seguinte equação:

N / D₂CO₃(s) => Na₂O (s) + CO₂(g)

Novamente, embora os íons CO₃^2– e Na⁺ Eles diferem em tamanho, suas interações eletrostáticas são muito eficientes e mantêm uma estrutura cristalina estável.

As moléculas de água "atrapalham" essas interações e, como resultado, os hidratos são mais suscetíveis à degradação do que o anidrido.

É um sal básico; ou seja, dissolvido em água, gera uma solução com pH maior que 7. Isso se deve à hidrólise do CO₃^2–, cuja reação libera OH^– No meio:

CO₃^2–(ac) + H₂O (l) <=> HCO₃^–(ac) + OH^–(ac)

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

Referências

Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. Em Os elementos do grupo 1. (Quarta edição., P. 265). Mc Graw Hill.
scifun.org. (2018). Carbonato de hidrogênio de sódio e carbonato de sódio. Obtido em 8 de abril de 2018, em: scifun.org
Wikipedia. (2018). Carbonato de Sódio. Obtido em 8 de abril de 2018, em: en.wikipedia.org
PubChem. (2018). Carbonato de Sódio. Obtido em 8 de abril de 2018, em: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Ciner Resources Corporation. (2018). Soda Ash. Obtido em 8 de abril de 2018, em: ciner.us.com
Qniemiec. (7 de maio de 2010). Processo Solvay. [Figura]. Recuperado de: Wikimedia.org
Peltier K. (3 de julho de 2018). Tudo o que você precisa saber sobre a carbonita de sódio. Obtido em 8 de abril de 2018, em: thespruce.com
Indústrias Net. (2018). Carbonato de sódio - usos de carbonato de sódio. Obtido em 8 de abril de 2018, em: science.jrank.org