 |  | | Datos Técnicos de Carbonato de Sodio
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V. Calor de Solución
Cuando el carbonato de sodio anhidro o el monohidrato es disuelto en agua, el calor se desarrolla, esto es, la temperatura de la solución aumenta. Cuando el heptahidrato o el decahidrato es disuelto, el calor es absorbido y la solución se enfría. Las cantidades de calor desarrollado o absorbido (valores negativos) se muestran en la soguiente tabla. Calores deSolución a 25 °C:
Un gramo-mol de soluto disuelto en 200 gramos-mol (3,603 grs) de agua.
| Soluto | Cantidad de Calor | | Fórmula | Gramos | % Na2CO3 | Kcal/gr-mol | Cal/gr
Na2CO3 | BTU/Lb
Na2CO3 | | Na2CO3 | 105.989 | 2.86 | 5.87 | 55.4 | 99.7 | | Na2CO3*H2O | 124.004 | 2.84 | 2.69 | 25.4 | 45.6 | | Na2CO3 a 7H2O | 237.094 | 2.76 | -10.71 | -101.0 | -181.9 | | Na2CO3 a 10H2O | 286.139 | 2.37 | -16.26 | -153.4 | -276.1 |
La cantidad de calor desprendido o absorbido depende de la concentracion de la solucion, enre mas fuerte la solucion, la cantidad de calor sera mas grande por unidad de carbonato de sodio disuelta. Derivado de la informacion publicada por el "Boureau of Standards", la figura No. 1 muestra que el calor se desarrolla cuando el carbonato de sodio anhidro es disuelto para formar soluciones de diversas concentraciones a 25 °C.
Esta grafica (figura 1) puede ser usada tambien, para calcular la cantidad de calor absorbido al diluir la solucion de carbonato de sodio. Si una solucion al 25% es diluida a, vamos a decir, 10%, la temperatura disminuira por la absorcion de:
131.0-114.5 = 16.5 BRU por libra Na2CO3
Los efectos del calor implicados en el manejo de soluciones de carbonato de sodio comercial pueden ser calculados con la ayuda de esta grafica. Por ejemplo, supongamos que el producto sera mezclado con un peso igual de agua para producir una pasta de 50%. Bajo estas condiciones aproximadamente el 42% del producto se disolvera para formar una solucion saturada (32% Na2CO3).
La figura 1 muestra que 135.5 BTU, seran desprendidos por cada libra de carbonato de sodio disuelto. El resto del producto, 58%, sera convertido a monohidrato (Na2CO3* H2O). Por otra parte la tabla II muestra que la formacion del monohidrato desarrolla como calor de hidratacion 54 BTU por libra de carbonato de sodio, consecuentemente el calor total desarrollado en la preparacion de la pasta de 50% sera:
(042. x 135.5) + (0.58 x 54) = 88 BTU por libra de Na2CO3
Si añadimos mas agua a la pasta para obtener mas solucion saturada de carbonato de sodio disolviendo parte del monohidrato, se generara mas calor.
La figura 1 muestra que la pre paracion de solucion saturada (32% desarrollara 135.5 BTU por libra de carbonato de sodio. De este debe ser restado el calor de la hidratacion producido al formar el monohidrato, esto es, 54 BTU por libra de carbonato de sodio.
Consecuentemente, la cantidad de calor neta producida al disolver el carbonato de sodio monohidrato de la pasta seria:
135.5 - 54 = 81.5 BTU por libra de carbonato de sodio
VI. Solubilidad
El carbonato de sodio, aunque facilmente soluble en agua, tiene la propiedad poco comun de alcanzar su mayor solubilidad en temperaturas relativamente bajas de 35.4 °C (95.7 °F). En esta temperatura, 100 partes de agua disolveran 49.7 partes de carbonato de sodio, para dar una solucion conteniendo 33.2% en peso de Na2CO3.
Arriba de esta temperatura, la solubilidad disminuye, dando como consecuencia dos temperaturas de saturacion para concentraciones entre aproximadamente 29% y 33.2% Na2CO3.
La figura No. 2 ilustra en un diagrama de fase, estas relaciones un tanto complejas.
En este diagrama la curva seÑala la solubilidad expresada como por ciento de Na2CO3 para temperaturas entre -2.1 °C (28.2 °F), y 109 °C (228.2 °F). La solubilidad para temperaturas arriba de 105 °C, representan soluciones sujetas a presiones arriba de la atmosfera, con el fin de impedir la ebullicion, puesto que la curva del punto de concentracion-ebullicion, atraviesa la curva de solubilidad aproximadamente a 105 °C.
El area arriba y hacia la izquierda de esta curva, es la region de soluciones no saturadas, dentro de la cual se obtiene una completa solubilidad.
Abajo y hacia la derecha de la curva, solidos sin disolver existen en contacto con soluciones saturadas, o la fase liquida desaparece completamente y solo quedan solidos.
La siguiente tabla define el diagrama de fase de la figura No. 2:
Diagrama de Fase Definido de la Figura No. 2 | %Na2CO3
De: | %Na2CO3
A: | Temp
°C
En o más
abajo | Temp °C
De: | Temp °C
A: | Fases
Sólidas | Fase Líquida
%
Na2CO3
sol. De: | Fase Líquida
% Na2CO3 sol. A: | Puntos
de Trans.
%
Na2CO3 | Puntos
de Trans.
°C | | 0 | 5.8 | | 0 | -2.1 | Hielo | 0 | 5.8 | | | | 0 | 37 | -2.1 | | | Hielo + Na2CO3 * 10H2O | Ninguno | Ninguno | 5.8 | -2.1 | | 5.8 | 37 | -2.1 | | | Na2CO3 * 10H2O | 5.8 | 31.2 | | | | 37 | 45.7 | 32 | | | Na2CO3 * 10H2O + Na2CO3 * 7H2O | Ninguno | Ninguno | 31.2 | 32 | | 31.2 | 45.7 | | 32 | 35.4 | Na2CO3 * 7H2O | 31.2 | 33.2 | | | | 45.7 | 85.5 | 35.4 | | | Na2CO3 * 7H2O + Na2CO3 * H2O | Ninguno | Ninguno | 33.2 | 35.4 | | 30.8 | 85.5 | | 35.4 | 109 | Na2CO3 * H2O | 33.2 | 30.8 | | | | 85.5 | 100 | 109 | | | (Na2CO3 * H2O + Na2CO3* | Ninguno | Ninguno | 30.8 | 109 | | 30.8 | 100 | | | | Na2CO3 | 30.8 | | | | | |
