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O carbonato de sódio é um composto básico, o que significa que libera íons hidróxido (OH-) quando dissolvido em água. O ácido clorídrico, por sua vez, é ácido, o que significa que libera prótons (H+) quando dissolvido em água. Quando combinados em uma solução aquosa, interagem em uma reação ácido-base. Os químicos se referem a esse processo como uma neutralização e usam-no para determinar a quantidade de ácido ou de base em uma variedade de amostras.
Carbonato de sódio
O carbonato de sódio é um composto iônico solúvel em água representado pela fórmula Na2CO3. Os químicos o classificam como iônico, pois ele contém íons metálicos positivos (íon sódio, Na+) e íons poliatômicos negativos (íon carbonato, (CO3)2-). Na água, ele libera seus respectivos íons em um processo conhecido como dissociação. O íon carbonato é responsável pelo comportamento básico do carbonato de sódio, porque gera íons hidróxido extraindo um próton de duas moléculas de água: (CO3)2- + 2 H2O --> H2CO3 + 2 OH-.
Ácido clorídrico
O ácido clorídrico (também conhecido como ácido muriático) é um ácido forte cuja fórmula química é HCl. A designação de ácido forte resulta da dissociação completa do HCl em prótons (H+, a espécie responsável pelo comportamento ácido) e em íons cloreto (Cl-) na presença de água.
Química da reação ácido-base
Quando ácidos e bases se combinam, produzem um sal (um composto iônico) e água. No caso de carbonato de sódio e ácido clorídrico, o sal produzido é o cloreto de sódio, e a água resulta da decomposição do ácido carbônico (H2CO3). Isso pode ser representado por um processo de duas fases. A primeira é a reação: 2 HCl + Na2CO3 --> 2 NaCl + H2CO3. A segunda é a decomposição do ácido carbônico em água e dióxido de carbono: H2CO3 --> H2O + CO2. A reação global pode, portanto, ser representada por: 2 HCl + Na2CO3 --> 2 NaCl + H2O + CO2.
Titulação
A titulação é uma técnica analítica na qual a concentração de uma substância (a quantidade de substância por mililitro de solução) é determinada. Geralmente, isso envolve uma reação química na qual o titulante (uma solução cuja concentração é conhecida de forma exata) é colocado em um cilindro de vidro chamado bureta, usado para determinar volumes de líquidos com grande precisão. O analito (a substância analisada) é, geralmente, colocado em um frasco ou béquer embaixo da bureta. O titulante é, então, adicionado ao analito até que a reação se complete. Determinar quando a reação se completa normalmente requer a adição de um indicador ao analito. O indicador é um composto que muda de cor quando uma pequena quantidade de titulante que não reagiu está presente no frasco.
Aplicações
A quantidade de carbonato de sódio em uma amostra pode ser determinada por uma titulação com ácido clorídrico usando verde de bromocresol como indicador. Esse indicador muda de azul para verde quando o frasco de reação contém um pequeno excesso de ácido clorídrico. Uma variação dessa técnica é usada para determinar a quantidade de íon carbonato em amostras de água provenientes de rios, lagos, correntes, piscinas e reservatórios municipais.