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A 20 de noviembre del 2012
QUMICA INORGNICA
-PRODUCTO INTEGRADOR DEAPENDIZAJE-
PRODUCCIN DE CARBONATO DE SODIO(Na2CO3) POR EL PROCESO SOLVAY
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Obtencin del carbonato de sodio por el proceso Solvay
OBJETIVO
Conocer como se obtiene el carbonato de sodio mediante el proceso Solvay y explicar las
reacciones que suceden en este proceso, as como sus propiedades y usos.
INTRODUCCIN
La obtencin de Na2CO3, cuyo nombre comercial es sosa, se realiza en la industria por
el proceso Solvay. Este implica una primera etapa en la que se obtiene NaHCO3 y luego
por descomposicin trmica de ste se produce el Na2CO3.
Todo el proceso puede considerarse como una serie de reacciones qumicas. Las
materias primas son: sal comn, amonaco y carbonato de calcio o caliza, y el
procedimiento es un ejemplo de economa industrial, condicin necesaria para el xito.
ANTECEDENTES DE PROCESO SOLVAY
El carbonato sdico, o natrn para los egipcios, es conocido y utilizado desde la
antigedad. Hasta la mitad del siglo XIX era extrado de las cenizas de algunas plantas.
El proceso Le Blanc
Este proceso tiene un considerable inters histrico debido a que estimul el desarrollo de
la industria qumica moderna.
Fue el primer proceso creado para obtener artificialmente carbonato de sodio (sosa).
Haciendo reaccionar sal comn (NaCl) con cido sulfrico (H2SO4) para dar sulfato de
sodio (Na2SO4), que posteriormente se quema con carbn y piedra caliza para obtener
carbonato de sodio (Na2CO3).
H2SO4 + NaCl NaSO4 + HCl
Na2SO4 + 2C + CaCO3 Na2CO3 + CaS + 2CO2
Durante muchos aos el proceso Le Blanc slo obtuvo un producto til, la sosa o
carbonato de sodio, y dos residuos contaminantes, cido clorhdrico (HCl) y sulfuro de
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calcio(CaS), que daba grandes problemas de contaminacin ambiental, y que a la larga
conden este proceso.
En 1861, el belga Ernest Solvay, descubri independientemente un proceso para producir
carbonato de sodio y construy su propia planta para fabricarlo.
Rpidamente el extendi sus operaciones hasta que al final del siglo el sindicato Solvay
controlaba el noventa por ciento de la produccin mundial de carbonato de sodio. El
desarrollo del proceso soda-amoniaco hizo obsoleto el proceso Le Blanc, y en la poca
de la primera guerra mundial el proceso Le Blanc dej de usarse.
El xito de Ernest Solvay dependi completamente de una eficiente ingeniera,
particularmente de los mtodos usados para recuperar el amoniaco que se usa en el
proceso. El nombre de Solvay est tan relacionado con el crecimiento de esta industria,
que el proceso soda-amoniaco se llama comnmente Proceso Solvay.
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DIAGRAMA
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REACCIONES INVOLUCRADAS
El mtodo ideado por Solvay tiene por objetivo lograr la reaccin entre cloruro de sodio y
carbonato de calcio para dar carbonato de sodio y cloruro de calcio.
Las principales reacciones son las siguientes:
La Piedra Caliza (CaCO3) se descompone en cal (CaO), y la cal reacciona con agua para
formar lechada de cal, Ca(OH)2
CaCO3 CaO + CO2
CaO + H2O Ca(OH)2
La lechada de cal reacciona con cloruro de amonio para formar amoniaco y cloruro de
calcio:
Ca(OH)2 + 2NH4Cl 2NH3 + CaCl2 + 2H2O
El amoniaco disuelto en agua forma hidrxido de amonio que reacciona con CO2 para
formar carbonato de amonio y luego bicarbonato de amonio:
NH3 + H2O NH4OH
2NH4OH + CO2 (NH4)2CO3 + H2O
(NH4)2CO3 + CO2 + H2O 2(NH4)HCO3
El bicarbonato de amonio reacciona con cloruro de sodio para producir bicarbonato de
sodio y genera ms cloruro de amonio:
(NH4)HCO3+ NaCl NH4Cl + NaHCO3
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El bicarbonato de sodio (NaHCO3, tambin llamado polvo para hornear) se descompone
en el producto deseado, carbonato de sodio, liberando dixido de carbono y agua como
subproductos:
2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O
El efecto neto de esta ruta de 8 reacciones qumicas, y que adems implica 14
compuestos, es simplemente:
CaCO3+ 2NaCl Na2CO3 + CaCl2
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PROPIEDADES FSICASY QUMICAS
BICARBONATO DE AMONIO
-Frmula: (NH4)HCO3
-Sinnimos: Amonio Bicarbonato, Carbonato cido de amonio
-Aspecto: Slido de color blanco
-Punto de fusin: 105 C
-Solubilidad: Soluble en agua, insoluble en alcohol.
CLORURO DE AMONIO
-Aspecto: Slido blanco.
-Punto de ebullicin: 520C
-Solubilidad: En agua, glicerol,
ligeramente soluble en alcohol.
-Efectos peligrosos para la salud
Por inhalacin del polvo: Irritaciones en vas
respiratorias, tos.
Por contacto ocular: irritaciones.
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BICARBONATO DE SODIO
-Sinnimos: cido Carbnico, Carbonato monosdico,
-Carbonato cido de sodio.
-Frmula: NaHCO3
-Punto de Fusin: Comienza a perder dixido de carbono
a 50 C; 270 C.
-Punto de Ebullicin: Se descompone.
-Solubilidad: en Agua, ligeramente soluble en etanol.
-Estable bajo condiciones normales de uso y almacenamiento
(temperatura ambiente, presin atmosfrica, humedad relativa mxima de 70%).
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PROCESO COMPLETO: CaCO3 + 2NaCl Na2CO3 + CaCl2
REACTIVOS
CARBONATO DE CALCIO
Frmula: CaCO3
Sinnimos: Calcita, Piedra caliza.
Apariencia: Polvo blanco o cristales incoloros e inodoros
Punto de fusin: 825 C
Punto de ebullicin: N.A.
Solubilidad:-Moderadamente soluble en agua (1-2 mg/100 ml).-Soluble en cidos diluidos y cloruro de amonio.-Insoluble en alcohol.
Es de baja toxicidad
CLORURO DE SODIO
Frmula: NaCl
Sinnimos: Halito, Sal de mar, Sal de mesa.
Apariencia: Slido blanco cristalino, higroscpico.
Punto de Ebullicin: 1413 C
Punto de Fusin: 801 C
Solubilidad: Soluble en agua, glicerol y alcohol.
Tipo de enlace: Inico
Geometra: Lineal
Estable bajo condiciones ordinarias de uso y almacenamiento.
Estructura de Lewis
Estructura de Lewis
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Esquema del ciclo de Born-Haber para el NaCl.
Se calcula la energa reticular del NaCl(s), a partir de los siguientes datos:
Entalpa de sublimacin del sodio = 108 kJ/mol
Entalpa de disociacin del cloro = 243,2 kJ/mol
Entalpa de ionizacin del sodio = 495,7 kJ/mol
Afinidad electrnica del cloro = -348 kJ/mol
Entalpa de formacin del cloruro de sodio = -401,8 kJ/mol
U = -779,1 kJ/mol
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PRODUCTOS:
CLORURO DE CALCIO
FRMULA: CaCl2
Apariencia: Solido Granular, Color Blanco
Punto de Ebullicin:
Punto de Fusin: 2 C
Solubilidad: Muy soluble en agua
Tipo de enlace: inico
Ciclo de Born-Haber para el CaCl2
Calcular la variacin entlpica de formacin del CaCl2.
Datos:
Entalpa de sublimacin de Ca (s) = 178,2 kJ mol1;
Primera energa de ionizacin de Ca (g) = 590 kJ mol1;
Segunda energa de ionizacin del Ca (g) = 1.145 kJ mol1;
Entalpa de disociacin del Cl2 (g) = 244 kJ mol1;
Afinidad electrnica del Cl (g) = 349 kJ mol1;
Energa de red o reticular del CaCl2 = 2.223 kJ mol1
.
Geometra: Lineal
Estructura de Lewis
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CARBONATO DE SODIO
FRMULA: Na2CO3
Oxisal
Aspecto: Polvo blanco, cristalino, inodoro
Punto de ebullicin: 851c
Forma soluciones alcalinas al disolverse en agua,
con un pH alrededor de 11.
Solubilidad: Es soluble en agua (solvente polar)e insolubles en alcohol, acetona y ter (solventes no polares).
Tipo de enlace: Inico
Energa reticular:
Estructura de Lewis
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CLCULOS ESTEQUIOMTRICOSPARA CONSEGUIR UN KILOGRAMO DE CARBONATO DE SODIO
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USOS DEL CARBONATO DE SODIO (Na2CO3)
Cerca del 40% de la produccin total del carbonato
de sodio se emplea en la fabricacin de vidrio;
porque hace disminuir la temperatura de trabajo de los hornos
de fabricacin de este material. Los mercados ms importantes
para esta aplicacin son el de la construccin, el del automvil
y el de los envases.
Es ampliamente usado en la industria de la detergencia, formando parte de lasformulaciones de los detergentes en polvo domsticos para las lavadoras automticas.
Adems, tambin est presente en numerosos productos de limpieza de suelos por supoder desengrasante.
OTROS USOS:
Papel
Medicamentos
Cermicas
Refinacin de petrleos
Produccin de aluminio
Refinacin de petrleos
Produccin de:
Soda custica, bicarbonato de sodio, nitrato de sodio.
Es bsico tambin para la produccin de silicato sdico, bicarbonato sdico, fosfatos ypolifosfatos, sulfatos, cromatos, percarbonatos, etc.
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CONCLUSIONES
La realizacin de este trabajo era para conocer el proceso de produccin de carbonato de
sodio mediante un mtodo especifico: el proceso Solvay; as como las propiedades de
los reactivos y productos de las reacciones llevadas a cabo. Tambin los usos que se le
da al producto principal tanto en la industria como en la sociedad.
Este proceso ha sido importante desde que se dio a conocer debido a que implic un gran
avance a la industria en lo relacionado con la produccin de carbonato de sodio. Su xito
se debi a la gran ingeniera con la que fue creado y hoy en da se sigue utilizando debido
a su efectividad y a que significa un gran ahorro econmico a las empresas que se
dedican a eso. Con esto queda claro que su creacin vino a mejorar muchas cosas en la
industria.
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REFERENCIAS
FUENTES BIBLIOGRFICAS:
Murphy, Regina M. Introduccin a los procesos qumicos: Principios, anlisis ysntesis.
Proceso IndustrialesUANL
FUENTES ELECTRNICAS:
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Obtencin del carbonato de sodio por el proceso Solvay
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