SOLUBILIDADE DO ÁCIDO BÓRICO EM ÁGUA POR SATURAÇÃO E COM ADIÇÃO DE SAIS INORGÂNICOS

SOLUBILIDADE DO ÁCIDO BÓRICO EM ÁGUA POR SATURAÇÃO E COM ADIÇÃO DE SAIS INORGÂNICOS

Alberto Mazario; Ana Luiza Sanches; Felipe Borges; Flávio Almeida; Gabriel Volpato; Isabela Cristina Vilela; Jaryllaine Hott; Kellen Araújo; Lorena Fernandes; Marcelo Sá; Maria Júlia Essia; Mariana de Deus; Tácio Santos.

Turma D

Resumo

Conhecer a solubilidade de um eletrólito em um solvente, ou numa mistura com adição de sais inorgânicos, é de extrema importância para a indústria química, alimentícia ou farmacêutica e também no projeto de alguns equipamentos industriais. Além do que a importância deste conhecimento serve também para estudos de modelagem para previsão de dados de solubilidade. Neste trabalho foi determinada experimentalmente a solubilidade do ácido bórico em água pura (7,1 g 100 mL-1 água) e em solução de bicarbonato de sódio (3,1 g 100 mL-1 água). Foram realizadas várias etapas acrescentando a cada uma delas uma pequena quantidade de ácido bórico, até que houvesse a presença de sólidos que não eram dissolvidos. A cada etapa realizada era medido a condutividade e o pH para que pudesse ser efetuado os cálculos das concentrações das soluções e gerar suas curvas de solubilidade. Portanto de acordo com os resultados obtidos, concluímos que a solubilidade do ácido bórico no meio em que continha o bicarbonato de sódio foi menor em relação ao meio com água pura. Isso se explica de acordo com a literatura, visto que, os íons formam complexos com as moléculas do solvente deixando menos moléculas de solvente “livres” para solubilizar o soluto.

Palavras-chave: Solubilidade; Ácido; Solvente; Soluções.

1. Objetivo

Essa prática propõe a determinação experimental da solubilidade do ácido bórico em água e em mistura eletrolítica, bem como a medição de condutividade e pH dessas soluções, sem variação de temperatura.

2. Introdução Teórica 

Desde a antiguidade, misturas em equilíbrio de fases requerem ser estudadas para diversas finalidades, como: processos de dessalinização; extração de compostos; destilação; precipitação e cristalização; produção de gás natural em equilíbrio com meios salinos entre outros (Prausnitz et al., 1999).

Enquanto encontra-se facilmente na literatura dados de solubilidade para a água como solvente em uma variedade grande de sais (Linke, 1965; Stephen & Stephen, 1964), dados para outros solventes aquosos-orgânicos ou misturas multicomponentes orgânicas são difíceis de ser encontrados, estão obsoletos ou não foram estudados ainda (Prausnitz, 1999). Por isso, um estudo voltado para o estudo da solubilidade desse tipo de substância é importante.

A partir desta prática, determinaremos a solubilidade do ácido bórico em água (Equação 1) através da saturação de uma solução e com medida de condutividade e pH e a solubilidade o ácido bórico em água com adição de sais inorgânicos, que nesse caso utilizamos o NaHCO3 (Equação 2).

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Sendo assim, temos alguns conceitos a ser relembrados e esclarecidos:

I. Saturação de solução: acontece quando se obtém uma solução na qual não pode ser dissolvido mais solvente. Concluímos que a saturação da solução foi alcançada quando a substância que é adicionada resulta num precipitado sólido ou é libertada como gás (Russel, 1994).

II. Solubilidade:  relação existente entre soluto (o que irá ser dissolvido) e solvente (o que irá dissolver) (Martins et al., 2010).

III. Fatores que afetam a saturação: Os mais importantes são:

Temperatura – A solubilidade aumenta com a temperatura.

Pressão – O aumento da pressão pode forçar mais soluto à solução.

Composição Química – O tipo do soluto e solvente e a presença de outros produtos químicos em uma solução afeta a solubilidade.

IV. Ácido bórico: tem como principal elemento o boro e possui outros nomes químicos, como ácido ortobórico e ortoborato de hidrogênio. Sua fórmula química é H3B03. É um pó branco comumente encontrado na água boricada. O ácido bórico ou seus sais (encontrados de maneira não dissociada em solução aquosa, no pH ideal), conhecidos como borato de sódio e borato de cálcio costumam ser usados como antissépticos e inseticidas. Eles possuem fracas ações bacteriostática e fungicida segundo Carneiro (2011). É um ácido solúvel em água (Gama, 2015).

V. Bicarbonato de sódio: sua fórmula empírica é NaHCO3 e possui outras denominações químicas, como Carbonato ácido de sódio, sal monosódico do ácido carbônico e hidrogeno carbonato de sódio. É comumente usado como antiácido estomacal, fabricação de digestivo e na fabricação de fermento químico.

Sendo assim, pode-se perceber a grande importância desse ácido na indústria química, logo, obter dados experimentais desse soluto é uma contribuição significativa. Assim, estudando a solubilidade do ácido bórico até que atinja uma condição de equilíbrio (sólido-líquido) da solução, saturação, em determinadas temperatura e pressão podemos levantar esses dados, avaliando o comportamento deste componente. Segundo Smith, Van Ness (2007) o equilíbrio, nesse caso, é alcançado quando existe o contato entre fase líquida e sólida, ocasionando transferência de massa entre as fases.

Sabendo isso, podemos avançar na prática, realizando o experimento e as medidas de pH e condutividade necessárias. Lembrando que é importante a análise da temperatura e massa especifica da agua para o correto emprego dos conceitos e fórmulas.

Conforme as medidas avançam, uma curva concentração de ácido x condutividade (mS/cm) e uma curva concentração de ácido x pH surgem.

Em certo momento, é perceptível que essas curvas vão se estabilizando e assim percebemos que a solução se encontra saturada, para então encerrar as medidas e iniciar análise e interpretação das curvas, empregando as formulas necessárias para determinação do ponto em que o valor do pH da solução saturada (valor médio dos últimos pontos aproximadamente constantes) intercepta a curva ajustada. Esse será o valor da solubilidade do ácido, determinada por um ajuste não linear da curva, utilizando métodos numéricos, a partir das equações dos polinômios de ajuste (polinômios de 3º grau) (Equação 3).