Carbonato de Sódio (Na2CO3) Estrutura, Usos e Propriedades

O carbonato de sódio (Na₂CO₃₎ É um sal inorgânico de sódio, metal alcalino e ácido carbônico. Também é conhecido mundialmente como carbonato de sódio. Os lagos e atividades vulcânicas enriqueceram os solos com sódio, dos quais as plantas foram nutridas; Então, depois de um incêndio, essas plantas espalharam as cinzas de carbonato.

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

O Na⁺ é acompanhado por outras espécies iônicas nesses sólidos; Destes, o carbonato de sódio é apenas mais um presente na natureza. Desde então, teve uso em todas as civilizações ao longo dos tempos. Essas civilizações encontravam naquela poeira branca acinzentada propriedades benéficas para suas casas e seu povo.

Essas propriedades marcaram seus usos, que hoje mantêm os aspectos tradicionais do passado, e outros acomodam as necessidades atuais.

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.

Índice

• 1 fórmula
• 2 estrutura
• 3 usos
• 4 Como isso é feito?
• 5 Propriedades
• 6 referências

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 íons Na⁺.

Estrutura

Na imagem superior, a estrutura do Na é representada₂CO₃ anidrido (também chamado de soda calcinada). As esferas roxas correspondem a íons Na⁺, enquanto preto e vermelho para íons CO₃^2-.

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

A imagem dá um panorama visto de um plano superior. Íons Na⁺ eles estão cercados por seis átomos de oxigênio, vindos dos íons CO₃^2-. Isto é, no Na₂CO₃ Anidrido O sódio é encontrado com uma geometria de coordenação octaédrica (está contida no centro de um octaedro).

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

Na verdade, hidratos de Na₂CO₃ (Na₂CO₃· 10H₂O, Na₂CO₃· 7H₂O, Na₂CO₃· H₂Ou, e outros) são de maior abundância do que o sal anidro.

O termonatrite (Na₂CO₃· H₂O), o natrão (Na₂CO₃· 10H₂O) e a cadeira alta (Na₃(HCO₃) (CO₃) · 2H₂Ou elas são as principais fontes naturais de carbonato de sódio, especialmente a trona mineral, representada na primeira imagem.

Usos

Carbonato de sódio cumpre inúmeras funções em pessoas, casas e indústrias, entre estas funções incluem o seguinte:

- O carbonato de sódio é utilizado em muitos produtos de limpeza. Isto é devido à sua capacidade desinfetante, sua capacidade de dissolver as gorduras e sua propriedade de amaciar a água. É parte de detergentes usados ​​em lavanderias, máquinas de lavar louça automáticas, limpadores de vidro, removedores de manchas, alvejantes, etc.

- O desinfetante carbonato pode ser usado em superfícies duras e não ásperas, como pisos, paredes, porcelanas e banheiras, com exceção de fibra de vidro e alumínio, que pode ser arranhado por ele.

- É utilizado em alguns alimentos para evitar a aglomeração que pode ocorrer nestes.

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

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

- É utilizado na manutenção de piscinas, onde cumpre uma função de desinfecção e regulação do pH.

- Em humanos, é utilizado terapeuticamente no tratamento da acidez e dermatite.

- Em medicina veterinária é usado no tratamento de micose e limpeza da pele.

Como se faz?

O carbonato de sódio pode ser fabricado usando salmoura de mares e calcário (CaCO₃) no processo Solvay. Na imagem superior é mostrado 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.

O acompanhamento dessas reações pode ser um pouco intricado, mas a equação global 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 se decompor em CO₂. Além disso, esse processo gera grandes quantidades de CaCl₂ (cloreto de cálcio) e outras impurezas, cujas descargas afetam a qualidade da água e do meio ambiente.

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

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

Por outro lado, o método mais tradicional consistia no cultivo e queima de plantas e algas ricas em sódio. Em seguida, as cinzas foram banhadas com água e submetidas a aquecimento até a obtenção do produto. Daqui surgiram as famosas cinzas de refrigerante.

Propriedades

O Na₂CO₃ é um sólido branco higroscópico, inodoro, com peso molecular de 106 g / mol e densidade de 2,54 g / mL a 25 ° C.

Suas propriedades mudam ao incorporar uma molécula de água em sua estrutura cristalina. Como a água pode formar pontes de hidrogênio e os íons "espaço aberto" entre eles, o volume do cristal aumenta e a densidade do hidrato diminui. Por exemplo, para o Na₂CO₃· 10H₂Ou, sua densidade é de 1,46 g / mL.

O Na₂CO₃ funde a 851 ° C, decompondo-se de acordo com a seguinte equação:

Na₂CO₃(s) => Na₂O (s) + CO₂g)

Mais uma vez, apesar do fato de que os íons CO₃^2- e Na⁺ Eles diferem em tamanhos, suas interações eletrostáticas são muito eficientes e mantêm uma rede cristalina estável.

Moléculas de água "impedem" 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 um pH superior a 7. Isto é devido à hidrólise de 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

1. Arrepio e Atkins. (2008). Química Inorgânica Em Os elementos do grupo 1. (Quarta edição, página 265). Mc Graw Hill.
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