DETERMINAÇÃO DO TEOR DE CARBONATO E HIDRÓXIDO EM UMA AMOSTRA DE SODA CÁUSTICA

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL-REI[pic 1]

CAMPUS ALTO PARAOPEBA

DETERMINAÇÃO DO TEOR DE CARBONATO E HIDRÓXIDO EM UMA AMOSTRA DE SODA CÁUSTICA

Relatório apresentado como parte das exigências da disciplina Química Analítica Experimental, do curso de Engenharia Química, sob responsabilidade do professor Vagner Fernandes Knupp.

Camila Pego Padilha

Ouro Branco - MG

Abril/2019

1. INTRODUÇÃO

A soda cáustica é um produto amplamente utilizado na indústria e na limpeza doméstica. Ele é produzido a partir da reação do carbonato de sódio com hidróxido de cálcio, como veremos adiante. Como o rendimento dessa reação não é 100%, o produto pode conter resíduos de carbonato de sódio sendo possível através de uma titulação ácido-base determinar o teor desse produto, bem como o teor de hidróxido de sódio na amostra final.

Vale ressaltar que são necessárias duas titulações para a determinação do teor dessas substâncias na amostra de soda cáustica. Uma irá determinar a alcalinidade total da amostra através da reação com solução padrão de ácido clorídrico e a outra irá determinar o teor de íons OH- provenientes da dissociação do hidróxido de sódio, após precipitação do carbonato com cloreto de bário. Por subtração do volume de ácido clorídrico gasto para a determinação da alcalinidade total daquele observado na segunda titulação, determina-se o teor de carbonato na amostra.

1. TOXICIDADE DAS SUBSTÂNCIAS UTILIZADAS NO EXPERIMENTO

Foram utilizados no experimento quatro diferentes substâncias, sendo elas soda cáustica comercial, solução padrão de ácido clorídrico, solução de alaranjado de metila, solução de cloreto de bário e solução de azul de bromotimol. Vale ressaltar que, para todas as substâncias que serão utilizadas, em caso de contato com a pele ou com os olhos, deve-se lavar imediatamente com água abundante e encaminhar a vítima para o hospital. Já a toxicidade destas substâncias se encontra a seguir.

• Soda cáustica comercial

Provoca queimadura severa à pele e dano aos olhos; pode ser corrosivo aos metais; é necessário a utilização de luvas de proteção e pode causar lesões oculares graves. [1]

• Solução de ácido clorídrico 0,1 mol L-1

A inalação desse composto é corrosiva para o trato respiratório e pode causar necrose do epitélio bronquial; é irritante para os olhos e pele e pode ser fatal caso seja ingerido. [2]

• Solução de alaranjado de metila 0,1%

Pode causar efeitos agudos, dependendo da via de exposição, como sensação de queimadura, tosses, respiração ofegante, dores de cabeça, náuseas, salivação, e dores abdominais. [3]

• Solução de cloreto de bário 1%

Corrosivo e com toxicidade aguda; pode causar lesão das vias respiratórias, conjuntivite, dermatite, irritação das mucosas, náuseas, salivação, vômitos, vertigens, dor, cólicas e diarreia. [4]

• Solução de azul de bromotimol 0,05%

O produto não é inflamável, combustível, ou explosivo e tem baixa toxicidade oral e dérmica. É pobremente absorvido pela pele, não ocasionando problemas no contato, o qual mesmo assim deve ser evitado. [5]

1. OBJETIVO

Determinar a alcalinidade total e as concentrações de carbonato e de hidróxido em uma amostra de soda cáustica.

1. EXPECTATIVAS DO EXPERIMENTO

A soda cáustica comercial é formada principalmente por hidróxido de sódio, mas contém outros produtos minoritários como o carbonato de cálcio. A sua produção está ilustrada na reação:

                             (Equação 1)[pic 2]

Essa reação não apresenta um rendimento de 100%, ou seja, o produto pode ainda conter resíduos de carbonato de cálcio, que em meio aquoso se dissocia formando os íons Na+ e  como mostra a seguinte reação: [6][pic 3]

                                      (Equação 2)[pic 4]

        Vale ainda ressaltar que a basicidade do produto é proveniente da concentração dos íons OH-. Estes são gerados tanto pela dissociação do hidróxido de sódio quanto pela hidrólise do íon carbonato, representados pelas equações 3 e 4:

                                                (Equação 3)[pic 5]

                                    (Equação 4)[pic 6]

O hidróxido de sódio será a maior fonte de hidroxilas na solução, uma vez que é uma base forte e está em maior quantidade no produto. Dessa forma, a dissociação do NaOH fornece mais rapidamente íons hidroxilas na solução, fazendo com que o equilíbrio da reação 4 seja deslocada no sentido de formação do íon carbonato, freando a reação e a formação de OH-. Assim, o cálculo da alcalinidade total da solução será considerando apenas as hidroxilas provenientes da dissociação do hidróxido de sódio.

Parte I – Determinação da alcalinidade total

Nessa etapa, será realizada a titulação da solução de soda cáustica a partir da solução padrão de ácido clorídrico 0,1 mol L-1 e usando como indicador o alaranjado de metila, o qual é um indicador ácido que proporcionar uma coloração vermelha se o pH da solução for menos que 3,1; alaranjado se pH estiver entre 3,1 e 4,4 e;  amarela se o pH for maior que 4,4. [6]

Entretanto, antes da titulação, deve-se diluir de 1,2g de soda cáustica em 250mL de água para encontrar, assim, a concentração da nova solução.

[pic 7]

[pic 8]

                           (Equação 5)[pic 9]

        Utilizando, da seguinte relação, pode-se achar a concentração da nova solução:

[pic 10]

                         (Equação 6)[pic 11]

Sabendo que será utilizado somente 25mL da nova solução para a titulação com solução padrão de HCl, é possível determinar o volume teórico que se espera gastar de HCl, através da seguinte relação:

                                           (Equação 7)[pic 12]

        Logo,

                           (Equação 9)[pic 13]