Relatório orgânica experimental - Introdução

1. Introdução

Os carbonatos são sais inorgânicos que apresentam na sua composição o íon carbonato CO3- 2.

Os carbonatos resultam da combinação do CO3- 2 com metais e metalóides, ou da reação do ácido carbônico com esses elementos. Na natureza o carbono ocorre no estado nativo (grafite, diamante, carvão etc.), formando estruturas orgânicas e constituindo o gás carbônico e o radical carbonato. Quando o C se une com o O, apresenta forte tendência a ligar-se a dois átomos de O, compartilhando dois de seus quatro elétrons de valência com cada um para formar uma unidade química estável (CO2). Outra maneira do C combinar-se com o O resulta no radical CO3- 2, uma vez que a relação dos raios iônicos conduz à coordenação 3, gerando uma estrutura triângular onde três O envolvem o C coordenador central.

O radical carbonato em presença do íon H+ torna-se instável e decompõe-se, gerando o CO2, uma vez que esta estrutura é mais estável, produzindo a reação de efervescência quando os carbonatos são atacados por ácidos.

Como os compostos de carbonato são essenciais tanto na indústria em geral, quanto em outros setores, vários métodos para a obtenção deste vêm sendo obtidos desde algum tempo.

Em 1791, Nicolas LeBlanc, patenteou um processo relativamente simples e que levou o seu nome, no qual se usava materiais relativamente baratos: NaCl, ácido sulfúrico, calcário (CaCO3) e carvão. Nesse processo, numa primeira etapa, o cloreto de sódio era convertido em bissulfato de sódio e então em sulfato de sódio, com co-produção do extremamente útil ácido clorídrico (a primeira reação ocorre com facilidade, mas a segunda é muito mais dificil e só ocorre com altas temperaturas):

- 1ª reação: NaCl + H2SO4 →NaHSO4 + HCl(g)

- 2ª reação: NaHSO4 + NaCl →Na2SO4 + HCl(g)

Juntando tudo, temos a reação global:

2 NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2 HCl(g)

Então, o sulfato de sódio produzido era misturado com o carvão e com o calcário , mediante forte aquecimento, conforme a equação:

Na2SO4 + CaCO3 + 2 C →CaS + 2 CO2 + Na2CO3

A partir daí, bastava lixiviar (extrair) o carbonato resultante usando água quente, filtrar e recristalizar; devido ao fato de que os outros materiais eram praticamente insolúveis (carvão não reagido, CaS, CaCO3, etc) e poderiam ser separadas facilmente. Se houvesse qualquer sulfato de sódio presente, poderia ser removido via recristalização.

Após o método de LeBlanck, veio o método descoberto por Solvay, de longe mais barato e prático, usando basicamente apenas CaCO3 (fonte efetiva de CO2 e CaO no processo), NH3 e NaCl que foi usado no presente relatório.

1.1 Utilidades de carbonatos e bicarbonatos de Sódio

Carbonato de sódio: Em solução, o carbonato de sódio é alcalino, devido à hidrólise, e usa-se o mesmo, frequentemente, em análise volumétrica, como álcali padrão. Decompõe-se facilmente pelos ácidos desprendendo dióxido de carbono.

Usa-se o carbonato de sódio para o amolecimento de água, e a alcalinidade da solução resultante aumenta as propriedades detergentes da mesma. Usa-se em grande quantidade na fabricação de soda cáustica, do vidro, do vidro solúvel, e do borax. É também constituinte de muitos sabões em pó, patenteados, e o ponto de partida para preparação de diversos outros sais de sódio.

Bicarbonato de sódio: O bicarbonato de sódio, NaHCO3, forma-se em grandes quantidades como produto primário do processo de amônia soda; porém, transforma-se no carbonato normal, como se descreveu acima. Prepara-se o bicarbonato de sódio comercial saturando com dióxido de carbono cristais pulverizados e úmidos do carbono normal. Forma-se o bicarbonato que, depois de lavado com água fria, se seca ao ar.

Devido a hidrólise parcial, a solução é ligeiramente alcalina. Temos, assim, o parodoxo de um sal “ácido”, que representa reação alcalina. Deve-se isto ao fato de que o hidróxido de sódio é uma base muito forte, enquanto o ácido carbônico é um ácido muito fraco. A 100ºC, o bicarbonato decompõe-se havendo desprendimento de dióxido de carbono e vapor d’água e ficando o carbono normal.

Usa-se o bicarbonato de sódio na fabricação de pós efervescentes (daí ser às vezes conhecido como soda efervescente); é também constituinte importante de alguns sais medicinais, “pó de Seidlitz”, etc.  

O Bicarbonato de Sódio é instável no ar, principalmente em condições de temperaturas acima de 50ºC, desprendendo o gás “carbônico”, um gás tóxico.

1. Propriedades Tóxicas das Substâncias Utilizadas

Carbonato de sódio: Se inalado pode causar irritação ao trato respiratório. Se ingerido em doses grandes, pode ser corrosivo à área gastrointestinal, podendo matar. Em contato excessivo com a pele pode causar irritação, vermelhidão e queimaduras. Pode ser corrosivo aos olhos se entrar em contato com eles, podendo causar destruição da córnea. Os equipamentos a serem usados no laboratório são: óculos de proteção, casaco que cubra todo o corpo e luvas.

Bicarbonato de sódio: Se ingerido em doses elevadas causa distúrbios gastrintestinais. Se inalado, causa tato respiratório superior, exercendo efeito irritante intenso e dano celular pela ação cáustica alcalina, somente quando o produto estiver com altas concentrações de pó. Em contato com os olhos pode contato com os olhos causa irritação.

Ácido nítrico: Pode ser fatal se ingerido ou inalado. Extremamente corrosivo. Contato com os olhos ou a pele pode causar sérias queimaduras e danos irreversíveis