O borohidreto de sódio, um agente redutor versátil amplamente utilizado em diversas aplicações industriais, apresenta características de solubilidade intrigantes que são cruciais para sua utilização eficaz. A solubilidade deborohidreto de sódiovaria significativamente dependendo do solvente e das condições ambientais. Em soluções aquosas, o borohidreto de sódio demonstra solubilidade moderada, com aproximadamente 55 gramas dissolvendo-se em 100 mL de água à temperatura ambiente. Esta solubilidade aumenta com a temperatura, atingindo cerca de 88 gramas por 100 mL a 60 graus. Porém, é importante observar que o borohidreto de sódio sofre hidrólise em água, liberando gás hidrogênio e formando metaborato de sódio. Esta reação depende do pH e pode ser retardada em condições alcalinas. Compreender essas propriedades de solubilidade é essencial para indústrias como farmacêutica, de polímeros e de especialidades químicas, onde o controle preciso sobre o comportamento do borohidreto de sódio em solução é frequentemente necessário para um desempenho ideal em processos de síntese e redução.
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O borohidreto de sódio é solúvel em água?
A solubilidade do borohidreto de sódio em água é um tema de significativo interesse devido ao seu amplo uso em diversos processos industriais. O composto apresenta solubilidade moderada em soluções aquosas, mas seu comportamento é complexo e influenciado por diversos fatores.
Boroidreto de sódioa solubilidade à temperatura ambiente (25 graus) é de aproximadamente 55 gramas por 100 mL de água. Com a temperatura, a sua solubilidade aumenta; a 60 graus, aproxima-se de 88 gramas por 100 mL. Como o processo de dissolução é exotérmico – isto é, gera calor – o produto químico se dissolve liberando calor. Os usos industriais onde a dissolução controlada é necessária dependem desta confiabilidade da temperatura. O borohidreto de sódio, entretanto, não permanece estável continuamente quando se dissolve em água.
A hidrolisação química, uma reação com moléculas de água gerando metaborato de sódio e gás hidrogênio. Pode-se mostrar esta reação pela seguinte equação:NaBH4 + 2H2O → NaBO2 + 4H2. A taxa desta reação de hidrólise é altamente dependente do pH, com condições alcalinas retardando significativamente o processo. É por isso que as soluções de borohidreto de sódio são frequentemente estabilizadas com hidróxido de sódio para fins de armazenamento e manuseio.
Implicações práticas da solubilidade em água
A aplicação industrial do borohidreto de sódio é significativamente influenciada pela sua solubilidade em água. Por exemplo, a solubilidade do produto químico é essencial no setor farmacêutico para a sua utilização na fabricação de certos intermediários farmacológicos. Processos homogêneos possibilitados pela dissolução do borohidreto de sódio em água podem ser mais eficientes e mais simples de gerenciar do que sistemas heterogêneos. A solubilidade em água do borohidreto de sódio é crucial para os setores de polímeros e plásticos em operações que incluem a redução de grupos carbonila nas cadeias poliméricas.
A solubilidade da molécula garante sua distribuição uniforme no meio de reação, garantindo assim uma redução consistente no material. Como agente redutor para eliminação de metais pesados e outros poluentes, a solubilidade do borohidreto de sódio é fundamental no setor de tratamento de água. A capacidade do composto de dissolver e dispersar igualmente em água ajuda-o a interagir eficazmente com contaminantes dissolvidos.
Quais solventes podem dissolver o borohidreto de sódio de forma eficaz?
Embora a água seja um solvente comum paraborohidreto de sódio, vários outros solventes também podem dissolver eficazmente este composto. A escolha do solvente pode impactar significativamente a estabilidade, a reatividade e o manuseio das soluções de borohidreto de sódio, tornando-o uma consideração crítica para aplicações industriais.
Os solventes apróticos polares são particularmente eficazes na dissolução do borohidreto de sódio, minimizando ao mesmo tempo reações colaterais indesejadas. Esses solventes não possuem átomos de hidrogênio ácidos, o que reduz a taxa de hidrólise em comparação com solventes próticos como a água.
Solventes apróticos polares
Entre os casos dignos de nota estão:
1.
DMSO, ou dimetilsulfóxido, borohidreto de sódio encontra grande solubilidade e estabilidade no DMSO, um ótimo solvente. Devido ao seu melhor poder de redução e estabilidade, as soluções de borohidreto de sódio em DMSO são cada vez mais utilizadas na síntese química.
2.
Comumente empregado em muitos processos de redução e tendo boa solubilidade para borohidreto de sódio, N,N-dimetilformamida (DMF). De modo geral, a estabilidade do borohidreto de sódio em DMF é melhor do que em soluções aquosas.
3.
Embora menos polar que DMSO ou DMF, o tetrahidrofurano (THF) pode, no entanto, dissolver muito bem o borohidreto de sódio. É especialmente útil em reações que requerem fácil remoção de solvente ou quando se busca polaridade mais baixa.
Álcoois e éteres
Embora com algumas restrições, vários álcoois e éteres também podem ser solventes para o borohidreto de sódio:
1.
Embora as soluções sejam menos estáveis do que aquelas em solventes apróticos devido à lenta interação entre o álcool e o borohidreto, esses álcoois inferiores podem dissolver o borohidreto de sódio.
2.
Às vezes empregado em aplicações especializadas devido ao seu alto ponto de ebulição e estabilidade, a diglima (éter dimetílico de dietilenoglicol) pode dissolver eficientemente o borohidreto de sódio.
3.
Embora não sejam solventes em si, ao complexar o íon sódio, os éteres de coroa podem melhorar muito a solubilidade do borohidreto de sódio em solventes orgânicos. Particularmente na síntese química não polar, isso pode ser bastante útil.
Em setores como especialidades químicas e farmacêuticas, onde o controle exato das reações de redução é vital, o solvente usado para o borohidreto de sódio é absolutamente necessário. Para a síntese de intermediários farmacêuticos complicados, por exemplo, a escolha do solvente pode influenciar a velocidade da reação, a seletividade e o rendimento geral. Da mesma forma, na fabricação de materiais sofisticados para o setor de polímeros, o sistema de solventes pode afetar a homogeneidade e a eficiência das técnicas de redução.
Que fatores influenciam a solubilidade do borohidreto de sódio em diferentes soluções?
A solubilidade deborohidreto de sódioé influenciado por vários fatores, cada um desempenhando um papel crucial na determinação de seu comportamento na solução. Compreender esses fatores é essencial para otimizar seu uso em diferentes aplicações industriais.
Efeitos da temperatura na solubilidade
A temperatura tem um impacto significativo na solubilidade do borohidreto de sódio:
1
O borohidreto de sódio apresenta solubilidade crescente na maioria dos solventes em temperaturas mais altas.
2
Em operações industriais onde temperaturas elevadas são empregadas para melhorar as taxas de dissolução ou a cinética da reação, esta característica é muito crucial.
3
Curva de solubilidade: A solubilidade varia com a temperatura de maneira não necessariamente linear. A otimização do processo depende do conhecimento da curva exata de solubilidade do borohidreto de sódio em vários solventes, particularmente em setores como especialidades químicas, onde é necessário um controle exato da concentração.
4
A natureza exotérmica típica da dissolução do borohidreto de sódio é o calor da solução. As condições locais de temperatura podem ser afetadas por esta liberação de calor, possivelmente impactando as taxas de reação e o equilíbrio em usos industriais.
Considerações sobre pH e força iônica
O pH e a qualidade iônica do arranjo desempenham papéis básicos na solvência e estabilidade do borohidreto de sódio:
1
As condições alcalinas geralmente diminuem a hidrólise do borohidreto de sódio no arranjo, promovendo assim a sua estabilidade.
2
Por esta razão, em situações mecânicas, o hidróxido de sódio é algumas vezes incluído nos arranjos fluidos de borohidreto de sódio.
3
Em diversos usos, especialmente nos setores de tratamento de água e farmacêutico, sistemas tampão são empregados para preservar o pH ideal para estabilidade e reatividade do borohidreto de sódio.
4
Força iônica: Por meio de efeitos de íons comuns ou alterando a força iônica geral da solução, a presença de outros íons pode influenciar a solubilidade do borohidreto de sódio.
Isto é especialmente importante em utilizações de tratamento de água ou em composições industriais complicadas incluindo diversas espécies dissolvidas. O comportamento do borohidreto de sódio em solução é altamente influenciado pela interação desses elementos, afetando assim sua eficiência em diversas aplicações industriais. Por exemplo, no setor de petróleo e gás, onde o borohidreto de sódio é usado para eliminação de sulfeto, conhecer essas variáveis de solubilidade é essencial para maximizar a eficácia do tratamento sob diversas condições de temperatura e composição química.
Em conclusão, a solubilidade do borohidreto de sódio é uma propriedade complexa influenciada por vários fatores, incluindo a natureza do solvente, temperatura, pH e ambiente iônico. Essa versatilidade nas características de solubilidade faz com queborohidreto de sódioum composto valioso em vários setores, desde produtos farmacêuticos até tratamento de água. Sua capacidade de dissolução em solventes aquosos e orgânicos, juntamente com suas fortes propriedades redutoras, o posicionam como um reagente chave em numerosos processos químicos. Compreender e controlar esses fatores de solubilidade é essencial para otimizar seu uso em diversas aplicações, garantindo a utilização eficiente e eficaz deste importante produto químico. Para obter mais informações sobre o borohidreto de sódio e suas aplicações, entre em contato conosco emSales@bloomtechz.com.
Referências
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2. Smith, JM, Van Ness, HC, e Abbott, MM (2005) "Introdução à Termodinâmica de Engenharia Química", 7ª Edição, McGraw-Hill, Nova York.
3. Lide, DR (2004) "CRC Handbook of Chemistry and Physics", 85ª Edição, CRC Press, Boca Raton.
4. Roque-Malherbe, RMA (2007) "Adsorção e Difusão em Materiais Nanoporosos", CRC Press, Boca Raton.