Decomposição térmica do bicarbonato de sódio: do processo Solvay ao diagrama tipo Ellingham

Abstract

Recebido em 29/7/02; aceito em 5/12/02 THERMAL DECOMPOSITION OF SODIUM BICARBONATE -FROM SOLVAY PROCESS TO AN ELLINGHAM TYPE DIAGRAM. A didactic experiment based on the thermal decomposition of sodium bicarbonate using a reagent found in the marketplace is proposed. The reaction products are identified by qualitative tests and stoichiometric calculations. The thermal stability of carbonates and the influence of lattice energies are discussed, emphasizing periodic trends in the alkali and alkaline earth families. The industrial importance of the reaction is also explored.Keywords: sodium bicarbonate; Ellingham type diagrams; Solvay process. INTRODUÇÃOUma grande parcela dos alunos de diversas carreiras, que cursaram disciplinas introdutórias de Química no Instituto de Química da USP, tiveram em suas aulas de laboratório um experimento sobre decomposição térmica de bicarbonato de potássio 1 . Ele foi proposto objetivando exercitar cálculos estequiométricos e introduzir a técni-ca de pesagem em balança analítica, utilizada para determinar a massa do bicarbonato inicial e a massa do sólido obtido após o aquecimento. A equação do processo era fornecida para os alunos.Com a contribuição de docentes que ministraram essas disciplinas, o experimento foi sendo aprimorado. Foram incorporados testes qualitativos para identificar os produtos da decomposição, que consistem de um gás e um sólido. O experimento passou então a ilustrar também tipos de reações químicas, tais como ácido-base, precipitação e complexação. Com o número sempre crescente de alunos, a balança analítica foi substituída por balança semi-analítica, porém o sistema investigado continuou o mesmo: bicarbonato de potássio.A identificação do produto sólido é o ponto mais instigante da investigação, necessária para que os alunos possam propor a equação química representativa da decomposição térmica. A expectativa dos alunos com relação a esse produto usualmente não corresponde à realidade. Isto mostra que o experimento se presta a uma discussão mais ampla, no âmbito da Química Inorgânica, ilustrando conceitos relacionados com ligações iônicas, caráter ácido-base e variação de funções termodinâmicas com a temperatura. O presente artigo explora estas possibilidades, ao mesmo tempo em que propõe a substituição do bicarbonato de potássio pelo de sódio 2 . A decomposição térmica do bicarbonato de sódio apresenta importância industrial, por ser a última etapa do processo Solvay de fabricação de soda [3][4][5] . Além disso, bicarbonato de sódio pode ser adquirido em farmácias e supermercados, a um custo bem inferior ao de reagentes especiais para uso em laboratórios. O termo bicarbonato é utilizado para designar, no comércio, o ânion hidrogenocarbonato, enquanto soda e soda cáustica se referem a carbonato de sódio e hidróxido de sódio, respectivamente. PARTE EXPERIMENTAL Estudo quantitativo da decomposição térmica do bicarbonato de sódioPesa-se um tubo de ensaio seco, provido de rolha de borracha, utilizando uma balança semi-analítica, com legibilidade de centési-mos de...

Pre-formulation study and evaluation of antifungal activity for Clarisia racemosa sporotrichosis

“…Em relação à mistura binária do bicarbonato de sódio com o extrato seco por leito fluidizado, a porcentagem de perda de massa em temperaturas menores que a do extrato seco pode-se referir ao fato que o bicarbonato de sódio inicia sua decomposição em temperaturas relativamente baixas, em torno de 100 °C, com sua reação de decomposição mais rápida por volta de 140 °C (Maia;Osorio, 2003), caracterizando o perfil apresentado no gráfico, podendo significar que a massa perdida em menores temperaturas pode ser do bicarbonato de sódio.…”

Remoção de cromo (VI) de soluções aquosas utilizando o compósito magnético calcinado hidrotalcita-óxido de ferro: estudo cinético e de equilíbrio termodinâmico

“…No entanto, houve uma diminuição da intensidade destes picos restabelecidos e, consequentemente, uma diminuição do espaçamento interlamelar, fato que se deve à substituição dos íons carbonato, da região interlamelar, pelas espécies aniônicas de Cr(VI), pois o raio iônico do Cr 6+ é aproximadamente quatro vezes menor que o raio iônico do CO 3 2-. 18,19 Devido às condições de síntese, o óxido de ferro presente na superfície da hidrotalcita apresenta-se como uma mistura de óxidos. Pela análise de difratometria de raios-X (Figura 1) pode-se observar a mistura de óxidos, formada pela presença de α-FeO(OH) (goethita), evidenciada pelos picos em d = 0,4193; 0,2098 e 0,1613 nm e γ-Fe 2 O 3 (maghemita) em d = 0,2506 e 0,2956 nm.…”

An Experiment of Chemistry with Historical Context: 18th-Century Potash Production in Brazil

“…As the ashes are left standing in open air, part of the reactive potassium oxide picks up carbon dioxide from the atmosphere to form potassium carbonate (eq ). normalK 2 normalO ( s ) + CO 2 ( g ) → normalΔ normalK 2 CO 3 ( s ) …”