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Química Inorgánica

OBTENCIÓN DE NaHCO3 (P 4)
Objetivos Estudio descriptivo del NaHCO3, y de sus usos industriales Adquisición de conocimiento básicos sobre generación química de gases en el laboratorio Realización de una síntesis en solución acuosa, utilizando un gas como reactivo

Introducción El hidrógenocarbonato (bicarbonato) de sodio se obtiene por cristalización en soluciónacuosa a partir de sus iones: (1) Na+ (ac) + HCO3- (ac) → NaHCO3 (s)

El Na+(ac) se genera disolviendo NaCl en agua, medio en el cual se ioniza totalmente: NaCl (s) → Na+ (ac) + Cl- (ac) El ión HCO3- (ac) se produce al pasar una corriente de CO2 por una solución acuosa de hidróxido de amonio. Esta solución tiene amoníaco disuelto: NH3 (ac)+ H2O (ac) NH4+ (ac) + OH- (ac)

Si bien la constante deequilibrio no es muy favorable para la formación de iones hidróxido (el hidróxido de amonio es una base débil), cuando las concentraciones de amoníaco son altas, el equilibrio se desplaza y se consiguen medios fuertemente básicos. Según el pH de la solución el CO2 reacciona de acuerdo con las siguientes ecuaciones: pH< 8 (2) CO2 + H2O → H2CO3 (lenta) (3) H2CO3 + OHHCO3- + H2O (rápida) pH>10 (2’) CO2+ OH- → HCO3- (lenta) (3’) HCO3- + OHCO32- + H2O (rápida) En valores de pH entre 8 y 10 no predomina ninguna de las reacciones y se dan ambas en igual extensión. En ese rango hay concentraciones apreciables tanto de HCO3- como de CO32-. Por lo tanto, cuando se hace barbotar una corriente de anhídrido carbónico en una solución amoniacal saturada en cloruro de sodio, los iones presentesmayoritariamente en solución serán: Na+, NH4+ , Cl-, HCO3- y CO32-. Por ello existe la posibilidad de obtener por precipitación una de las siguientes sales: NaCl, NH4Cl, NaHCO3, NH4HCO3, (NH4)2CO3, Na2CO3. Las solubilidades de estas sales en agua están registradas en la Tabla 1. Como se puede observar el NaHCO3 es la de menor solubilidad por lo que está favorecida su precipitación.

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Debe tenerse en cuenta que los valores de solubilidad mostrados en la Tabla 1 están determinados en agua pura y varían cuando las condiciones son diferentes. En una solución que contenga alta concentración de iones (por ejemplo una solución amoniacal saturada en cloruro de sodio) las solubilidades son distintas. Pero la relación de solubilidades se mantiene y el NaHCO3 sigue siendo elmás insoluble de los productos posibles. Tabla 1. Solubilidad en agua a 10°C y 30°C Sal NaCl NH4Cl NH4HCO3 NaHCO3 (NH4)2CO3 Na2CO3 g de sal / 100 g de H2O a 10°C 35.8 33.3 15.8 8.15 84 12,5 g de sal / 100 g de H2O a 30°C 36.3 41.4 27.0 11.1 --40,5

Propiedades y usos del NaHCO3. Dado que el ácido carbónico es un ácido dibásico da lugar a la formación de hidrógenocarbonatos (sales que contienenHCO3-, bicarbonato) y carbonatos (sales que contienen CO32-). Sus sales sódicas son blancas y cristalinas. El bicarbonato de sodio, cuando se calienta por encima de 270°C, se descompone apreciablemente dando el carbonato: (a) 2NaHCO3 (s) → Na2CO3 (s) + H2O (g) + CO2 (g) En solución acuosa puede actuar como ácido o base de Bronsted: (b) con bases fuertes: (c) con ácidos fuertes: (d) con ácidosdébiles: HOOC(CHOH)2COOH + 2NaHCO3 → NaOOC(CHOH)2COONa + 2H2O + 2CO2 (ác. tartárico) El NaHCO3 tiene una gran importancia a nivel industrial, se utiliza: • • • en la obtención de Na2CO3 esta es la aplicación más importante (reacción (a)). en el tratamiento del cuero neutralizando el medio que se produce durante el proceso de curtido (reacción (b)). en formulaciones de polvos para extinguir fuego; elNaHCO3 sufre descomposición térmica (reacción (a), endotérmica) absorbiendo parte del calor generado por el fuego. NaOH + NaHCO3 → Na2CO3 + H2O HCl + NaHCO3 → NaCl + H2O + CO2

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en la purificación de gases, resultantes de la combustión, reduciendo la emisión de compuestos ácidos, metales pesados, furanos, etc. a la atmósfera. en alimentos: en bebidas...