Navegación:  6. SÍNTESIS DE COMPUESTOS INORGÁNICOS > 6.1. Monohidrógeno carbonato de sodio NaHCO3

 

INTRODUCCIÓN

 

  Se le denomina también carbonato ácido de sodio, carbonato monosódico, sal de Vichy o bicarbonato de sodio. Este producto, NaHCO3, se caracteriza por ser un polvo cristalino blanco, inodoro, de sabor salado y ligeramente alcalino. Soluble en agua y prácticamente insoluble en alcohol. Es inalterable al aire seco, pero se descompone en el húmedo.        

  Se disuelve en 9 partes de agua fría. Si se agita esta disolución se pierde parte del bicarbonato por desprendimiento de CO2, y lo mismo ocurre si se calienta por encima de 70 �C. Calentada a 400 �C esta sal se transforma en carbonato neutro, con pérdida aproximada del 35 % de su peso primitivo.

  El carbonato de sodio anhidro, conocido comúnmente como sosa Solvay, sosa de lavar, sal de sosa o ceniza de sosa, se emplea en cantidades industriales para la fabricación de vidrios, jabones, papel, esmaltes y otros productos químicos, así como para la depuración de aguas duras.

  El bicarbonato de sodio se utiliza como antiácido gástrico en medicina. La mayor parte del bicarbonato producido a nivel industrial se emplea para su conversión en carbonato de sodio mediante calentamiento suave, según la reacción:

 

                   2 NaHCO3(s)                Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g)

 

  Desde el punto de vista biológico el CO2 y HCO3- son los encargados de la reserva ácida y básica en los organismos vivos.

 

 

PARTE EXPERIMENTAL

Material

matraz kitasato        embudo de vidrio

ampolla de decantación        probetas de 15 mL y 100 mL

frasco lavador                3 tubos de ensayo                                        matraz erlenmeyer        embudo buchner

vaso de precipitados de 100 mL        1 bureta

 

Reactivos

NaCl                                            AgNO3 0,5M

CaCO3                          Fenolftaleína (FT)

NH3 15M (comercial)        Disolución valorada de HCl 0,1N

100 mL de HCl 6M (Preparado por los alumnos)        Naranja de metilo (NM)

 

 

SÍNTESIS

 

INTRODUCCIÓN

 

  La síntesis de NaHCO3 a nivel industrial se realiza por el método Solvay, basado en la reacción que tiene lugar entre una solución saturada de cloruro de sodio en amoniaco acuoso y dióxido de carbono, de la cual puede separarse bicarbonato de sodio sólido.

  Las materias primas son la sal común (NaCl), la caliza (compuesta principalmente por CaCO3), ambas materias de bajo coste, y amoniaco, que puede recuperarse posteriormente a partir de la disolución de cloruro de amonio. Basándonos en el proceso Solvay realizaremos la síntesis de bicarbonato con el siguiente sistema de reacción:

 

 

 

  En la primera parte del sistema vamos a producir CO2 , para ello añadimos lentamente el HCl sobre el CaCO3.

  En el frasco c lavamos el CO2 desprendido para eliminar impurezas. Cuando llega al matraz d reacciona con la disolución saturada de sal común en amoniaco acuoso, que  está formada principalmente por los iones: NH4+, OH-, Cl- y Na+.

  El CO2 reacciona con el agua y el amoniaco, para formar NH4HCO3 , que se disocia proporcionando monohidrógeno carbonato que finalmente, en la disolución saturada de NaCl, precipita como bicarbonato de sodio

  Debido a la saturación de CO2 y al tiempo que ha de dejarse en reposo para la mejor cristalización del bicarbonato, este no se obtiene puro, sino mezclado con carbonato de sodio. Por ello, se valorará y se determinará el porcentaje de cada sal existente en el producto obtenido.

 

MÉTODO DE SÍNTESIS

 

  En primer lugar se monta el sistema de reacción. Se preparan 100 mL de HCl 6M; se pesan 8 g de NaCl y 40 g de CaCO3.

En la vitrina se pone el NaCl comercial en un vaso de precipitados y se añaden 20 mL de amoniaco comercial. Cuando está prácticamente todo disuelto se filtra la disolución sobre un matraz Erlenmeyer por filtro de pliegues.

  En la ampolla de decantación (a) se pone el HCl 6M. En el matraz kitasato (b) se pone el CaCO3. En el frasco lavador intermedio se pone agua (el tubo de vidrio debe quedar por debajo de la superficie del líquido). (d) es el matraz Erlenmeyer con la disolución saturada de NaCl en amoniaco acuoso.

  Una vez montado el sistema de reacción añadimos lentamente el HCl 6M sobre el CaCO3 y el CO2 desprendido se hace borbotear sobre la disolución d durante 30 minutos. Se deja cristalizar hasta el día siguiente y se filtra el precipitado obtenido por un embudo Büchner; se lava con 20 mL de etanol al 50 %, secándolo al aire.

1.  Plantear las reacciones que tienen lugar en las diferentes zonas del sistema de obtención.

En la zona c del sistema de reacción, comprobar el valor del pH antes y después del paso del CO2.

 

 

2. Describir el aspecto del producto obtenido

 

 

ENSAYOS

 

1. Disolver una porción del producto en 5 mL de agua. Medir el pH de la solución resultante. Justificar dicho pH mediante la ecuación iónica apropiada.

 

2.  Poner una segunda porción del producto obtenido en un tubo de ensayo y calentarlo. Indicar la reacción que tiene lugar. Enfriar el tubo de ensayo y añadir 5 mL de agua. Medir el pH y compararlo con el obtenido en 1. Escribir la ecuación iónica que justifique el pH de esta solución.

 

3.  Poner una tercera porción de producto en un tubo de ensayo y añadir 2 mL de HCl 3M ¿Qué gas se desprende?. Escribir la ecuación química correspondiente.

 

4. Si a la disolución acuosa de bicarbonato le añadimos AgNO3 se produce un precipitado blanco. ¿A qué puede ser debido?

 

 

DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE NaHCO3 y Na2CO3

PROCEDIMIENTO

  Se pesan unos 100-150 mg del producto obtenido en un Erlenmeyer y se disuelven en 100 mL de agua. Se añaden 5 ó 6 gotas de fenolftaleína (F.T.) y se agrega HCl 0,1 N desde la bureta hasta justa decoloración de la solución. Anotar el gasto de HCl.

  Añadir 4 ó 5 gotas de naranja de metilo (N.M.) y proseguir la adición de HCl hasta viraje a naranja.

 

 

 

1. Indicar las reacciones que se producen en la valoración.

 

 

2. Calcular los porcentajes de carbonato y monohidrógenocarbonato de sodio presentes en la  muestra analizada.