O carbonato de som, comumente conhecido como carbonato de som, é facilmente encontrado em todo o mundo. Tem muitos usos, desde a fabricação até alimentos e medicamentos. Você pode encontrar este composto como refrigerante. Não confunda com bicarbonato de sódio, também conhecido como bicarbonato de sódio. Os dois produtos químicos são semelhantes, mas não iguais. O carbonato de som existe em depósitos em todo o mundo, sendo o maior na área de Green River, nos Estados Unidos. Neste artigo, descobriremos a massa molar do carbonato de cálcio, examinaremos mais de perto sua estrutura atômica e aprenderemos como esse composto químico é coletado e utilizado.
Massa Molar do Carbonato de Sódio
O carbonato de sódio é um composto químico definido como uma substância pura. As substâncias puras têm exatamente a mesma composição química, ao contrário das misturas que não têm uma composição uniforme. As substâncias puras incluem coisas como dióxido de carbono, oxigênio e água pura, em oposição ao ar ou suco. Uma substância pura é feita exatamente da mesma coisa, até as menores partículas. As menores partículas dos elementos são átomos, enquanto a menor partícula de um composto é uma molécula. As substâncias puras incluem todos os compostos químicos definidos e cada elemento da tabela periódica. Cada substância pura tem uma massa molar especificamente definida que influencia as propriedades físicas e químicas da substância. A massa molar do carbonato de sódio é 105,99 gramas por mol.
O que o termo massa molar realmente significa? A massa molar de uma substância pura é definida como a massa de um mol dessa substância expressa em gramas. A massa molar é usada frequentemente em química.
A massa molar é baseada em uma unidade científica, o mol, que se refere a um número específico de coisas. Você poderia usar moles para medir qualquer tipo de objeto, mas em química, um mol geralmente mede um número específico de átomos ou moléculas. Esse número, conhecido como número de Avogadro ou constante de Avogadro, equivale a aproximadamente 6.022 × 10 23 unidades. Esta constante, batizada em homenagem ao cientista italiano Amadeo Avogadro, é sempre igual à mesma quantidade e é essencial para a compreensão da química e de como o mundo funciona.
Massa molar vs. massa atômica
Você pode usar uma massa atômica de um elemento ou composto para determinar sua massa molar. Primeiro, encontre a massa atômica do elemento na tabela periódica. Geralmente está listado logo abaixo ou no lado esquerdo do símbolo químico. Observe uma chave na mesa para determinar onde encontrar a massa atômica.
A massa atômica de qualquer elemento é medida cientificamente, levando em consideração todos os isótopos conhecidos do elemento e ponderando seu valor pela proporção encontrada na natureza. Essa média ponderada é igual à massa atômica desse elemento. Alguns elementos possuem apenas um isótopo, enquanto outros possuem muitos.
Cada próton ou nêutron individual em um isótopo tem o valor de uma unidade de massa atômica. Cada isótopo de um elemento possui um número fixo de prótons, que é igual ao número atômico do elemento. O número de nêutrons que cada isótopo do elemento possui varia. Enquanto isso, os elétrons são tão pequenos que sua massa, não importa quantos elétrons existem, podem ser desconsiderados. Portanto, a massa atômica de qualquer isótopo é igual ao número de prótons que ele possui mais o número de nêutrons.
Isótopos de Carbono
Podemos tomar o carbono como exemplo para ajudar a compreender melhor os isótopos e como a sua massa atómica é medida. O carbono, número atômico seis na tabela periódica, tem apenas três isótopos diferentes: carbono-12, carbono-13 e carbono-14. Cada isótopo possui exatamente seis prótons. O isótopo carbono-12 tem seis nêutrons. Portanto, sua massa atômica é igual a 12. O carbono-13 tem sete nêutrons, o que resulta em uma massa atômica de 13. Enquanto isso, o carbono-14, um isótopo de carbono radioativo usado na datação de materiais orgânicos, tem oito nêutrons. Isso lhe dá uma massa atômica de 14.
Se você calcular a média desses três números, obterá 13. Mas a massa atômica calculada do carbono, 12,011 unidades de massa atômica, é muito mais próxima de 12 do que de 13. Isso ocorre porque os isótopos de carbono-12 superam em muito o carbono-13 e carbono-14 na natureza. Portanto, quando os cientistas levam em consideração a proporção desses isótopos presentes na natureza, a massa atômica se inclina fortemente a favor do carbono-12.
Calculando a Massa Molar do Carbonato de Sódio
Depois de saber a massa atômica de um elemento, você pode determinar facilmente sua massa molar. Você simplesmente pega a massa atômica do elemento e a expressa em gramas. A massa de um mol de átomos de um elemento é igual à massa atômica do elemento, mas em gramas em vez de unidades de massa atômica.
Use este mesmo conceito para determinar a massa molar dos compostos. Os compostos contêm dois ou mais átomos de elementos iguais ou diferentes em cada molécula. Primeiro, encontre a massa atômica de cada átomo do composto e, em seguida, alguns todos para encontrar a massa atômica de todo o composto. Converta a massa atômica do composto em massa molar, alterando as unidades para gramas.
O carbonato de sódio, Na 2 CO 3 , possui seis átomos em cada molécula. Possui dois átomos de sódio, um átomo de carbono e três átomos de oxigênio. Portanto, um mol de moléculas de carbonato de sódio teria dois mols de átomos de sódio, um mol de átomos de carbono e três mols de átomos de oxigênio. Para encontrar a massa de um mol de sódio, basta converter a massa atômica do sódio em gramas. Um mol de sódio tem massa de 22,99 gramas. Um mol de carbono tem massa de 12,01 gramas. E cada mol de oxigênio tem massa de 16,00 gramas. Adicione a massa dos seis átomos compostos deste dá um total de 105,99 gramas como massa molar de carbonato de sódio.
Estrutura Atômica do Carbonato de Sódio
O carbonato de sódio, Na 2 CO 3 , é um sal inorgânico, muito parecido com o cloreto de sódio , NaCl ou cloreto de cálcio , CaCl 2 . Como muitos outros tipos de sais, este composto contém um íon poliatômico ou um íon composto por mais de um tipo de átomo. Os sais inorgânicos apresentam um ou mais íons carregados especificamente, conhecidos como cátions, ligados ionicamente a um ou mais íons carregados com qualidades, chamados ânions. A carga líquida de um sal é igual a zero. Os sais geralmente incluem metais do Grupo 1 da tabela periódica, os metais alcalinos, ou Grupo 2, os metais alcalinos-terrosos, com não-metais carregados de níveis de qualidade, como os halogenetos do Grupo 17 ou íons poliatômicos, como o CO 3 2 – carbonato íon.
Tanto o sal conhecido de cozinha, o cloreto de sódio quanto o carbonato de sódio são sais compostos de dois íons. Um íon de sódio com carga positiva, Na + , e um íon de cloro com carga negativa, Cl – , combinam-se para formar cloreto de sódio. O carbonato de sódio contém três vezes mais átomos, mas ainda combina apenas dois íons. O íon carbonato carregado com níveis de qualidade, CO 3 2- , no carbonato de sódio é chamado de íon poliatômico porque combina dois ou mais átomos que funcionam juntos como uma única unidade. Eles funcionam como outros íons feitos de apenas um átomo. O íon carbonato tem quatro átomos, todos trabalhando juntos, com uma carga líquida de -2.
Colagem para formar compostos
Quando cátions e ânions são um para formar compostos, cada íon procura preencher seus orbitais com elétrons suficientes para atingir uma configuração estável. Esta configuração estável dá a cada átomo do composto uma configuração estável, muitas vezes igual ao gás nobre mais próximo, ou elemento do Grupo 18.
A ligação iônica, o tipo usado na formação de sais como o carbonato de sódio, envolve a doação e a recepção de elétrons. Este tipo de ligação difere do compartilhamento de elétrons usado na ligação covalente, como visto em moléculas como o dióxido de carbono . Muitos compostos usam ligações covalentes e combinações de elétrons para atingir a configuração desejada de gás nobre, mas o carbonato de som e outros sais trocam elétrons por meio de ligações iônicas para atingir essa configuração estável.
O som, um metal do grupo dos metais alcalinos do Grupo 1, possui um elétron solitário em sua camada externa. A maneira mais fácil de um íon sonoro, Na + , atingir a configuração estável do gás nobre mais próximo, o argônio, é doar seu elétron extra. O carbonato, um íon poliatômico com carga -2, precisa de dois elétrons extras para terminar de preencher suas camadas externas. Pode atingir a configuração desejada aceitando dois elétrons.
Ligações de carbonato de sódio
Quando um par de íons de sódio fornece elétrons apenas de suas camadas externas para um íon carbonato poliatômico, ligações iônicas se formam resultando em carbonato de sódio. Cada íon carbonato, com carga -2, pode se ligar a dois íons sonoros, cada um com carga +1, para formar uma molécula com carga neutra. A química química a seguir mostra essa ocorrência.
2Na + + CO 3 2- → Na 2 CO 3
Ao estudar a estrutura atômica do carbonato de sódio, esteja ciente de que este contém ligações iônicas e covalentes. As ligações entre os íons sódicos e o íon carbonato são iônicas. Mas as ligações entre os átomos de carbono e oxigênio específicos do íon carbonato poliatômico são covalentes, o que significa que eles são compatíveis em vez de trocá-los.
Carbonato de Sódio na Natureza
O carbonato de sódio existe na natureza em diversas formas. Uma das fontes mais abundantes e importantes de carbonato de sódio é um composto cristalino conhecido como trona. Grandes depósitos de trona, compostos de carbonato de som ligado ao sulfato de sódio, existem nos Estados Unidos, bem como na Turquia , na China e em partes da África, incluindo Namíbia , Tanzânia e Quênia .
As empresas obtêm carbonato de sódio através da mineração subterrânea ou na superfície da Terra. Existem formações perto de vulcões e fontes termais, bem como leitos de lagos evaporados. Historicamente, as pessoas também obtiveram carbonato de sódio de fontes vegetais, embora o processo exija muita mão-de-obra e seja mais caro do que a mineração.
Geração de Carbonato de Sódio
Ao longo dos anos, vários processos químicos têm sido utilizados para gerar carbonato de sódio a partir de outros compostos. Nenhum se mostrou tão econômico quanto a mineração, mas alguns são simples o suficientes para serem feitos em casa. O processo Leblanc, utilizado principalmente durante o século XIX, projetou várias etapas e produziu resíduos indesejáveis na forma de ácido clorídrico e sulfeto de cálcio. O processo Solvay provou ser muito mais eficiente e tornou-se o processo de fabricação preferido na virada do século XX . Mais tarde, o processo utilizou cloreto de sódio, amônia e dióxido de carbono para produzir carbonato de sódio. O subproduto, cloreto de amônio, poderia ser utilizado como fertilizante, eliminando assim o desperdício.
Usos comuns de carbonato de sódio
O carbonato de sódio tem muitos usos. Listados abaixo, alguns dos usos mais comuns respondem pela maior parte da produção de carbonato de sódio.
Aditivo Alimentar
O carbonato de sódio não deve ser confundido com o bicarbonato de sódio, também conhecido como bicarbonato de sódio. O bicarbonato de sódio, ou hidrogenocarbonato de sódio, tem a fórmula NaHCO 3 . Ele substitui um íon hidrogênio carregado positivamente no lugar de um dos íons sódicos do carbonato de sódio, Na 2 CO 3 . Ambos os produtos químicos, entretanto, podem ser usados como aditivos alimentares. Os cozinheiros usam carbonato de sódio para reduzir a acidez em alimentos como macarrão, pães e bolos. Afeta o glúten e geralmente torna alimentos como esses mais mastigáveis.
Fabricação
O carbonato de sódio vendido como refrigerante pode ser usado como ingrediente em detergentes. O composto desempenha um papel importante na fabricação de alguns tipos de vidro. Os fabricantes de tijolos também utilizam para ajudar na extrusão de argila. O composto é um amaciante de água altamente eficaz e pode até ser usado para remover calcário de canos. O carbonato de sódio é utilizado na fabricação de sabão e no processamento de papel. Provou ser eficaz para certos usos na indústria têxtil e às vezes é usado como abrasivo para fins de limpeza.
Usos médicos
O carbonato de sódio pode ser usado como antiácido devido à sua capacidade de neutralizar ácidos. Os fabricantes de medicamentos também utilizam como ingrediente inativo em diversos tipos de produtos farmacêuticos, incluindo medicamentos para diabetes e colesterol alto. Às vezes, os fabricantes incluem compostos em medicamentos detalhados, duchas vaginais e até mesmo enxaguatórios bucais.
Perigos do carbonato de sódio
O carbonato de sódio é básico, com pH entre 10 e 11, alto o suficiente para ser útil na neutralização de ácidos e no ajuste do nível de pH em piscinas, suplementos e entregas de fabricação. Por ser uma base relativamente forte, esse composto pode causar danos, principalmente nas formas específicas.
Os usuários devem usar óculos de segurança e luvas ao trabalhar com carbonato de sódio . Se entrar em contato com os olhos, pode causar queimaduras e proteção. A inalação pode causar danos às membranas mucosas, incluindo os pulmões. Este composto também pode causar danos à pele com exposição prolongada. Ligue para os serviços de emergência ou procure atendimento médico se sofrer uma lesão por carbonato de sódio. Se você suspeitar de ingestão acidental deste composto, não provoca vômito. Ligue imediatamente para o controle de intoxicações e procure atendimento médico.
Outros compostos de sódio
Vejamos vários outros sais de som. Todos os compostos abaixo incluem um ou mais cátions de som com carga positiva e um ou mais ânions com carga negativa. Quanto maior a massa do íon carregado, maior será a massa molar do composto.
Nome do Composto | Fórmula química | Massa molar | Usos primários |
---|---|---|---|
Carbonato de Sódio | Na2CO3 _ _ _ | 105,99g/mol | Aditivo alimentar, amaciador de água, vidro |
Cloreto de Sódio | NaCl | 58,44g/mol | Aditivo alimentar, uso médico, descongelamento |
Nitrito de sódio | NaNO2 | 69,00g/mol | Precursor de compostos orgânicos |
Acetato de sódio | C2H3NaO2 | 82,03g/mol | Alimentos, laboratório, almofadas térmicas |
Bicarbonato de Sódio | NaHCO3 _ | 84,01g/mol | Aditivo alimentar, neutralizador de ácido |
Conclusão
Como você aprendeu, o carbonato de cálcio é um composto químico importante que ocorre naturalmente em nosso mundo. Este sal tem uma estrutura mais complexa que os sais diatômicos. No entanto, ainda é composto por uma única cáção com carga positiva e um ânion poliatômico com carga negativa. O carbonato de cálcio tem muitos usos, desde a construção e fabricação até suplementos dietéticos e medicamentos. Podemos encontrar facilmente esse composto altamente versátil na natureza e também podemos produzi-lo em laboratório. Nosso mundo realmente não seria o mesmo sem ele.
A foto apresentada no topo desta postagem é © Rahim Mngwaya/iStock via Getty Images