A síntese e a purificação de reagentes em casa é um assunto muito interessante. Ela trás a química mais próximo do nosso dia-a-dia, mostrando o quanto ela está presente em nossas vidas. Um dos reagente de fácil síntese e purificação na própria cozinha de nossas casas é o acetato de sódio.
O acetato de sódio é um dos reagentes mais baratos do mercado. Sua síntese é extremamente simples e interessante para ser feita em casa. É possível encontrar na internet vídeos descrevendo sua síntese. Aplicações comuns para ele são a preparação de tampão a base de acetato de sódio e a do experimento do gelo quente.
Reações
A reação se dá pela neutralização do ácido acético com o bicarbonato de sódio em meio aquoso.
Obs.: As duas setas que representam uma equação reversível estão representadas pelo sinal de igual por não estar presente na lista de caracteres do HTML4. Os índices subscritos (aq), (v), (s) significam respectivamente a fase aquosa, de vapor e gasosa. A seta para cima indica que a espécie está sendo transferida da fase líquida para a fase gasosa. Seta para baixo significa precipitação. Vocês encontrarão nas reações abaixo a denominação H2O(aq) porque a água participa da reação como reagente e também porque ela também é solvatada pela própria água.
Um dos reagentes para essa síntese é o ácido acético, que é o ácido majoritário presente no vinagre. Vinagres de maça, vinho, e outros apresentam uma composição maior em espécies ácidas diferentemente de um vinagre feito a partir de uma solução de ácido acético ou do ácido acético glacial (livre de água).
CH3–COOH(aq) = H+(aq) + CH3–COO-(aq), Ka=1,8•10-5, pKa=4,76 (25°C)
Quando dissolvemos bicarbonato de sódio, temos a formação de gás carbônico porque o meio está ácido, deslocando o equilíbrio a seguir para a direita (princípio de Le Chatelier).
Na[HCO3](s) + H+(aq) = Na+(aq) + H2CO3(aq)
H2CO3(aq) = CO2(aq) + H2O(aq) (cinética rápida)
CO2(aq) = CO2(g)↑ (cinética lenta)
Equilíbrios da dissociação do ácido carbônico
H2CO3(aq) = H+(aq) + HCO3-(aq), Ka1=4,2•10-7, pKa=6,37 (25°C)
HCO3-(aq) = H+(aq) + CO3-(aq), Ka2=5,6•10-11, pKa=10,2 (25°C)
Mas o que realmente interessa no fim de tudo é a reação global de formação do acetato de sódio a partir da neutralização do ácido acético pela adição do bicarbonato de sódio. Durante a nossa síntese, essa reação está deslocada para a direita devido ao aquecimento que remove água, na forma de vapor d´água, e gás carbônico do meio reacional.
CH3–COOH(aq) + Na+(aq) + HCO3–(aq) + calor = CH3–COO–(aq) + Na+(aq) + H2O(v)↑ + CO2(g)↑
Para que ocorra o processo de cristalização do acetato de sódio é preciso reduzir a temperatura abaixo de 58°C, que é o ponto de fusão do acetato de sódio trihidratado.
CH3–COO–(aq) + Na+(aq) + 3H2O(aq) = Na[CH3COO]•3H2O(s)↓ + calor
Detalhe que essa reação é exotérmica. Isso significa que a formação do sal hidratado libera calor. Em outras palavras, a remoção de calor do meio favorecerá a formação do sal.
Tendo o sal precipitado, basta filtrar (usando um filtro de papel descartável) e remover o excesso de água. Ele apresenta toxidade baixa podendo ser manuseado. Consulte a tabela NFPA 704 do acetado de sódio na própria Wikipedia. No entanto, como qualquer reagente químico, deve ser manuseado com cautela.
Nesse ponto temos o nosso acetato de sódio trihidratado. Esse sólido apresenta um ponto de fusão próximo dos 50°C. Com isso temos um sistema termodinâmico interessante que pode mudar de fase facilmente.
Vejam os vídeos de preparação de Hot Ice e do Hot pad no fim do texto para detalhes da preparação do acetato de sódio trihidratado.
Experimento de formação de gelo quente (hot ice)
Nesse experimento, usando uma solução supersaturada de acetato de sódio, é colocado um germe do cristal. Com isso ocorre a formação do acetato de sódio trihidratado com um aspecto de gelo e liberando calor. O sistema e reversível facilmente por aquecimento e resfriamento em torno de 50°C.
Preparação de tampão
Um químico pode precisar preparar um tampão baseado nesse sal. Se misturarmos o mesmo numero de mols de acetado de sódio e de ácido acético, teremos um sistema tampão em pH 4,5. Nessa condição o tampão terá sua máxima capacidade tamponante. Podemos usá-lo para calibrar um eletrodo de pH, por exemplo.
Saco plástico para vaso constrição
Nessa aplicação a solução aquecida de acetato de sódio é colocada em um saco plástico que é selado. Ao resfriarmos, teremos a formação do sal sólido trihidratado. Esse saco com esse sólido pode ser colado sob regiões do corpo que sofreram alguma vaso-dilatação e precisam sofrer uma vaso-constrição evitando assim o inchaço.
Links
Wikipedia - Sódium acetate
http://en.wikipedia.org/wiki/Sodium_acetate
Crystallization of homemade sodium acetate
http://www.instructables.com/id/SOK1VWAFA190J4W/
How to Make Sodium Acetate From Household Ingredients
http://www.instructables.com/id/SCT7KMSF7DWQUL1/
How to Make Hot Ice - The Complete Guide
http://www.youtube.com/watch?v=Yxk3OZWq9Ls
DIY hot pad
http://www.metacafe.com/watch/891898/diy_hot_pad/
Nenhum comentário:
Postar um comentário