Relatório de Produção de Sulfato de Sódio

Relatório de Produção de Sulfato de Sódio

Tecnologia dos Processos Industriais I

PRODUÇÃO DE SULFATO DE SÓDIO EM MICRO ESCALA

Trabalho realizado para ser avaliado

na ETEC Trajano Camargo no componente

Curricular TPI – Tecnologia dos Processos Industriais

Prof: Denise AP. Iversen Rosada

Alunos: Gabriel 17

Rafael 27

Wesley 30

Limeira – SP 18/03/2010

OBJETIVO: Produção de Sulfato de Sódio em micro escala.

RESUMO:

Com o conhecimento da reação de formação do sulfato de sódio, foi produzido em laboratório a partir do ácido sulfúrico (H2SO4) e da soda caústica (NaOH) uma pequena quantidade do material, para comprovação da reação.

INTRODUÇÃO

O sulfato de sódio é um sal de fórmula química Na2SO4, sendo o sal de sódio do ácido sulfúrico, que antigamente era chamado Sal de Glauber, em homenagem a Johann Rudolf Glauber (1604-1670) que foi um alquimista e químico alemão. Recebeu prestígio e respeito dos químicos como pesquisador dedicado. Seu trabalho e experimentos resultaram na descoberta de vários métodos analíticos. Glauber foi o primeiro a extrair sulfato de sódio do mineral glauberita (sulfato de sódio e cálcio Na2Ca(SO4)2).

Que também pode ser formado, laboratorialmente, pela reação entre o ácido sulfúrico e soda cáustica (NaOH).

Reação: H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 H2O

A produção mundial de sulfato de sódio, principalmente na forma de decahidrato alcança aproximadamente 5,5 a 6 milhões toneladas anualmente. Em 1985, a produção era de 4,5 Mt/a, metade de fontes naturais, e metade de produção industrial química. Após 2000, em um nível estável até 2009, a produção natural aumentou a 4 Mt/a, e a produção química decaiu a 1,5 a 2 Mt/a, com um total de 5,5 a 6 Mt/a. Para totas as aplicações, o sulfato de sódio produzido naturalmente e o produzido industrial e quimicamente são praticamente intercambiáveis.

Dois terços da produção de sulfato de sódio advém da forma mineral mirabilita, por exemplo como encontrado no leito de lagos no sul de Saskatchewan. Em 1990, México e Espanha eram os principais produtores mundiais de sulfato de sódio natural (cada um com aproximadamente 500 mil toneladas), com Rússia, EUA e Canadá com aproximadmente 350 mil toneladas cada. Estimativamente, as fontes naturais aproximadamente são superiores a 1 bilhão de toneladas.

Sulfato de sódio anidro ocorre em ambientes áridos como o mineral thenardita. Ele lentamente torna-se em mirabilita ao ar livre. Sulfato de sódio é também encontrado como glauberita, um mineral de sulfato de sódio e cálcio. Ambos os minerais são menos comuns que a mirabilita.

Aproximadamente um terço do sulfato de sódio do mundo é produzido como subproduto de outros processos na indústria química. A maior parte desta produção é quimicamente inerente aos processos prímários, e somente marginalmente econômicos. Por esforço da indústria, entretanto, a produção de sulfato de sódio como um sub-produto está declinando.

A mais importante produção por via química do sulfato de sódio é conjunta à produção de ácido clorídrico, proveniente do cloreto de sódio e do ácido sulfúrico, no processo Mannheim, ou do dióxido de enxofre no processo Hargreaves. O sulfato de sódio resultante destes processos é conhecido como bolo de sal.

Mannheim: 2 NaCl + H2SO4 → 2 HCl + Na2SO4

Hargreaves: 4 NaCl + 2 SO2 + O2 + 2 H2O → 4 HCl + 2 Na2SO4

O sulfato de sódio tem diversas aplicações industriais para celulose (processamento de polpa de madeira para produção de papel kraft), produção de vidros, detergentes, corantes para tecidos (com destaque como mordente para tingimento com cor avermelhada). É subproduto de vários processos industriais e matéria-prima para produção de outros compostos. É usado em medicina, como laxante, antiinflamatório e diurético.

Fórmula Química

Análise química típica

Na2SO4 > 99,2%

Ca < 0,025%

Mg < 0,025%

Fe < 0,0005%

NaCl < 0,050%

MATERIAIS E REAGENTES

  • Balança analítica

  • Baqueta de Vidro

  • Béquer 250 mL

  • Bico de bunsen

  • Estufa

  • Papel Filtro

  • Pisseta

  • Tela de amianto

  • Tripé de ferro

  • Vidro relógio

  • Solução de Àcido Sulfúrico – 5 mol/L (H2SO4)

  • Soda caustica (NaOH)

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Calculou-se uma quantidade de soda caústica (NaOH) e ácido sulfúrico (H2SO4)para produzir 30g de sulfato de sódio.

Pesou-se o béquer antes da utilização, adicionou-se água no béquer em quantidade suficiente para que a soda caústica (NaOH ) fosse diluído, e adicionou-se Ácido Sulfúrico lentamente.

Levou-se ao aquecimento sob agitação continua, até que se resta-se somente sulfato de sódio (Na2SO4).

Após evaporação da água, levou-se o béquer com o produto para ser seco na estufa.

Retirou-se o béquer da estufa e aguardou-se por 10 minutos para atingir a temperatura ambiente, após atingir a temperatura pesou-se o valor bruto do béquer.

RESULTADO E DISCUSSÕES

  • A reação envolvida no Processo é:

H2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2 H2O

  • Calculo para quantidade de soda caústica (NaOH) e ácido sulfúrico (H2SO4)para produzir 30g de sulfato de sódio.

H2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + 2 H2O

98 g + 80g 142g + 36g

X + Y 30g + 7.6g

X = Solução de Àcido Sulfúrico (H2SO4) 5 mol por litro = 490g de H2SO4 por litro

490,0g de H2SO4 =1000 mL de Solução de H2SO4

98g de H2SO4 = para produção de 142g de Na2SO4

X de H2SO4 =para produção de30g de Na2SO4

X= 20,7g de H2SO4

490,0g de H2SO4 =1000 mL de Solução de H2SO4

20,7g de H2SO4 =X mL de Solução de H2SO4

X= 42,3 mL de Solução de H2SO4

Y = Soda Caústica (NaOH) = 80 g/mol

80g de H2SO4 = para produção de 142g de Na2SO4

X de H2SO4 =para produção de30g de Na2SO4

X= 16,9g de NaOH

Massa final do sulfato de sódio produzido

Peso do béquer = 240,12g

Peso do béquer com a sulfato de sódio = 270,53

Peso da sulfato de sódio = 31,41g

Peso esperado pela reação estequiométrica = 30,00g

30,00 g = 100% puro

30,41 g = 0,41g de impurezas

0,41g = 1,36 % impureza no sulfato de sódio.

CONCLUSÃO

Após realização da reação química, concluiu-se que é possível realizar a produção de Na2SO4 em micro-escala com impureza de 1,36% em laboratório seguindo a estequiometria dos reagentes.

O mesmo saiu com uma característica idêntica ao padrão (sólido branco).

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1 - Statistical compendium Sodium sulfate". Reston, Virginia: US Geological Survey, Minerals Information. 1997..

2 - The sodium sulphate business. London: Chem Systems International. November 1984.

3 - Butts, D. (1997). Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. v22 (4th ed.).

4 - pt.wikipedia.org/wiki/Sulfato_de_sódio

Comentários