Bicarbonato di sodio: comportamento acido-base, sintesi, reazioni

Il bicarbonato di sodio ha formula NaHCO3  e si presenta come un solido cristallino bianco solubile in acqua e scarsamente solubile in solventi organici. In natura viene rinvenuto nel minerale nahcolite in cui è presente al 99%.

Comportamento acido-base del bicarbonato di sodio

Il bicarbonato di sodio è un sale dell’acido carbonico e in acqua si dissocia totalmente in Na+ e HCO3. Lo ione idrogenocarbonato in acqua può comportarsi sia da acido che da base secondo Brønsted-Lowry e pertanto partecipa a due equilibri.

Nel primo equilibrio lo ione idrogenocarbonato si comporta da acido:
HCO3– + H2O ⇌ CO32- + H3O+
e la costante relativa a tale equilibrio è pari alla Ka2

Nel secondo equilibrio lo ione idrogenocarbonato si comporta da base:
HCO3– + H2O ⇌ H2CO3+ OH
e la costante relativa a tale equilibrio è pari Kb2 = Kw/Ka1

L’equilibrio complessivo viene ottenuto sommando membro a membro i due equilibri e risulta:
2 HCO3– ⇌ CO32- + H2CO3

La costante relativa a questo equilibrio è data da:
K = [CO32][ H2CO3] /[ HCO3]2 = Ka2/Ka1 = 5.61 ∙ 10-11/4.30 ∙ 10-7 = 1.30 ∙ 10-4

Sintesi

Il farmacista Valentin Rose the Younger è accreditato della scoperta del bicarbonato di sodio nel 1801 a Berlino. Sebbene il bicarbonato di sodio si trova in natura esso può essere ottenuto tramite il processo Solvay che avviene in due stadi. Nel primo stadio vengono fatti reagire ammoniaca, cloruro di sodio, biossido di carbonio e acqua con ottenimento del carbonato di sodio secondo la reazione:
NH3 + NaCl + CO2 + H2O → Na2CO3 + NH4Cl

Nel secondo stadio il carbonato di sodio viene fatto reagire con biossido di carbonio e acqua con ottenimento del bicarbonato di sodio secondo la reazione:
Na2CO3 + CO2 + H2O →2 NaHCO3

Reazioni

Il bicarbonato di sodio a una temperatura compresa tra 80 e 100 °C dà luogo a una reazione di decomposizione trasformandosi in carbonato di sodio, biossido di carbonio e acqua
2 NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O

  • Reazioni con gli acidi

Il bicarbonato di sodio in ambiente acido dà luogo alla formazione di biossido di carbonio e acqua secondo la reazione netta
HCO3 → CO2 + H2O

  • Reazioni con le basi

Il bicarbonato di sodio in ambiente basico dà luogo alla formazione di carbonato di sodio e acqua
NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O

Una soluzione concentrata di bicarbonato di sodio reagisce con il cloro per dare, secondo una reazione di disproporzione, clorato di sodio, cloruro di sodio, biossido di carbonio e acqua
6 NaHCO3 + 3 Cl2 → NaClO3 + 5 NaCl + 6 CO2 + 3 H2O

Il bicarbonato di sodio reagisce con anidride solforosa per dare solfito acido di sodio e biossido di carbonio:
NaHCO3 + SO2 → NaHSO3 + CO2

Il bicarbonato di sodio reagisce con il solfato di rame (II) per dare il carbonato basico rameico, presente in natura sotto forma di malachite, solfato di sodio, biossido di carbonio e acqua
4 NaHCO3 + 2 CuSO4 → CuCO3 · Cu(OH)2 + 2 Na2SO4 + 3 CO2 +  H2O

Usi

Stanti le numerose reazioni a cui va incontro il bicarbonato di sodio trova utilizzi nella pratica quotidiana nei campi più svariati.
Un tempo costituiva una sostanza da tenere in casa sempre a portata di mano perché grazie alla sua azione abrasiva e alcalinizzante veniva usato per molti scopi.

L’avvento di prodotti per l’igiene personale e della casa ha fatto cadere in disuso l’uso quotidiano del bicarbonato sebbene quest’ultimo sia meno costoso e meno inquinante.

Oltre che nei lieviti chimici e come antiacido trova utilizzo per pulire e rimuovere macchie da oggetti in argento, mobili, piastrelle, sanitari ecc.

Può essere usato nella pulizia dei denti e delle mani, come esfoliante, nell’acqua della vasca e per fare un pediluvio rilassante.

Previene la formazione di cattivi odori da piccoli ambienti come frigoriferi, scarpiere, armadi e cassetti ed inoltre elimina cattivi odori da tappeti, sedili di automobili e l’odore di muffa da abiti e le macchie di muffa dalle pareti.

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