Síntese do Hidroxido de Sódio

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA
LICENCIATURA EM QUÍMICA
QUIMICA INORGÂNICA EXPERIMENTAL I
TURMA: 2015.1
Graduandas: Íngrede F. Silva e Regina Morais
Professor: Tancredo Fontineles
Entrega: 11/03/2015
Síntese do Hidróxido de Sódio
Introdução
O primeiro grupo (1A) dos elementos químicos da tabela periódica é onde se encontra os Metais Alcalinos. Essa família é composta pelos seguintes metais: lítio (Li), sódio (Na), potássio (K) , rubídio (Rb), césio (Cs) e frâncio (Fr). O hidrogênio não faz parte desse grupo. Segundo o site Tabela Periódica Completa, “Os Metais Alcalinos são chamados assim pois reagem facilmente com a água. Essa reação forma hidróxidos, que são substâncias básicas ou alcalinas, ao liberar o hidrogênio. Além disso, esses metais também reagem com oxigênio produzindo óxidos”. 
Todos os alcalinos possuem apenas 1 elétron na sua camada de valência (genericamente, ns1), tendo, portanto, a tendência de perder esse elétron e formar cátions monovalentes, isto é, com a carga +1. Visto que eles possuem apenas um elétron na camada de valência, sua energia de ionização é baixa, e é fácil haver a perda desse elétron. Esse fato explica sua alta reatividade, principalmente com os halogênios (elementos da família 17 ou VII A), que recebem 1 elétron para ficarem estáveis.
Segundo Jenifer Fogaça (2013), 
“ao perder esse único elétron, as características dos metais alcalinos mudam de forma extraordinária. No caso do sódio, por exemplo, quando ele realiza uma ligação iônica com o cloro (Cl), doando um elétron para ele, ele se torna o cátion sódio (Na+) e forma o cloreto de sódio (NaCl), que é o sal de cozinha. Agora ele não é mais violentamente reativo como vimos, mas passa a ter uma grande importância biológica, pois tem que estar presente nos fluidos extracelulares, controlando as trocas de várias substâncias entre as células do organismo e o sangue”.
Os metais alcalinos terrosos possuem a mesma tendência em doar o seu elétron da última camada. Quando comparados com os alcalinos, os alcalinos terrosos são mais duros, mais densos e fundem-se a temperatura mais elevadas.
Para obter o hidróxido de sódio usa-se a Sintese do Hidróxido de sódio utilizando óxido de cálcio e carbonato de sódio. A forma mais comum de obter essa substância é utilizando a eletrolíse com cloreto de sódio. 
2- Objetivo:
Obter o Hidróxido de Sódio (NaOH) a partir da reação do Carbonato de Sódio (Na2CO3) com água de cal (Ca(OH)2).
3- Procedimentos Experimentais:
3.1- Materiais e Reagentes:
Carbonato de sódio;
Óxido de Cálcio;
Papel indicador de pH;
Manta de aquecimento;
Espátula.
Balança Analítica.
Pipeta 10 mL.
Becker;
Termômetro;
Funil de vidro.
Papel de filtro.
3.2- Procedimentos Realizados:
Em um béquer de 250 mL foi pesado 0,8 g de Óxido de Cálcio e em seguida adicionado 25 mL de água destilada. Em um béquer de 100 mL foi pesado 1,0 g de Carbonato de Sódio e em seguida foi adicionado 30 mL de água destilada. O aspecto das duas misturas foi observado. Foi anotado o pH da solução de carbonato de sódio, e colocada em uma manta de aquecimento até atingir 60ºC. Após o procedimento, a solução foi adicionada ao béquer que continha água de cal, deixando ferver por mais 5 minutos.
A solução foi filtrada em um béquer de 250 mL de peso 113,922 g, afim de recolher a fase líquida. A solução foi colocada na manta aquecedora até a evaporação da água. Quando a solução atingiu 30 mL foi verificado o pH com o papel indicador. Após a evaporação completa da água, foi anotado a massa do hidróxido de sódio obtida. 
4- Resultados e Discussão:
Foi observado no béquer contendo óxido de cálcio e água (Equação 1), que a solução ficou com aspecto esbranquiçado. Isso pode ser explicado por causa da baixa solubilidade dos alcalinos-terrosos (Figura 1). 
CaO(s) + H2O(l) Ca(OH)2				[1]
 Figura 1. Aspecto da solução de óxido de cálcio.
No béquer contendo água e carbonato de sódio, a solução ficou incolor e seu pH = 12. A solubilização foi completa por conta da alta solubilidade dos alcalinos. O pH da solução sódio comprova que existe a presença de uma base após a reação. A reação entre água e carbonato de sódio resulta em bicarbonato de sódio, e os ânions Na+ e OH-. O OH- caracteriza a base e é responsável pelo aumento do pH, como demonstra a equação 2:
Na2CO3(aq) + H2O(l) NaHCO3 + OH-+ Na+		[2]
A solução de água de cal e carbonato de sódio (equação 3), após 5 min de fervura foi filtrada e separada a parte aquosa da parte solida formada. A reação pode ser observada, assim como mostra a equação 3, onde se formou o hidróxido de sódio juntamente com um precipitado de carbonato de cálcio (CaCO3).
Ca(OH)2(aq) + Na2CO3(aq) 2 NaOH(aq) + CaCO3(s)			[3]
A fase líquida obtida continha água e hidróxido de sódio, ao colocar na manta aquecedora, a água evaporou-se até o volume de 30 mL. O pH encontrado foi de 14, por conta da presença da base forte hidróxido de sódio. Após a evaporação completa da água, obtivemos o hidróxido de sódio sólido como mostra a figura 2:
Figura 2. Hidróxido de Sódio obtido.
O béquer que continha a solução pesava 113, 922 g. O béquer (agora com somente o hidróxido de sódio) foi pesado novamente. A massa encontrada foi de 115,1040 g. Portanto a massa do hidróxido de sódio foi de 1,182 g. Para que possamos calcular o rendimento dessa reação para a formação do Hidróxido de sódio, é necessário utilizar o cálculo estequiométrico para se saber quem estar em excesso e quem é o agente limitante da reação:
Ca(OH)2			Na2CO3		2 NaOH
 MM = 74g/mol		 MM= 83 g/mol		 MM= 80 g/mol
0,8 g	 	 1,0 g		 1,182g
74 g de Ca(OH)2-------- 1,182 g de NaOH	 	74 g de Ca(OH)2 ----83 g de Na2CO3
O,8 de Ca(OH)2 ------------X				0,8292 de Ca(OH)2----X
 X = 0,013 g de NaOH				X = 0,9300 g de Na2CO3
Através dos cálculos, foi possível perceber que o hidróxido de sódio é o reagente limitante, sabendo-se que o carbonato de sódio, tem em excesso 0,9300 g. O rendimento pode ser calculado da seguinte forma:
Rendimento = rendimento real/ rendimento teórico x100 [5]
 
0,013 g/1,182 g x 100 = 1,1%
Pela equação 5, concluimos que o rendimento do hidróxido de sódio foi de 1,1%.
Referências:
Metais Alcalinos. Tabela Periódica Completa. Disponível em <http://www.tabelaperiodicacompleta.com/metais-alcalinos> Acessado em 09 de março de 2014.
FOGAÇA, J, R, V. Metais Alcalinos. Disponível em <http://www.mundoeducacao.com/quimica/metais-alcalinos.htm> Acessado em 09 de março de 2014.