Durante a separação dos componentes da Panacetina, adiciona-se HCl aquoso a uma solução contendo salicilato de sódio. A respeito dessa etapa:
a. Qual a razão da adição do HCl ?
b. Mostre a reação química que está ocorrendo.
c. Qual a necessidade do resfriamento da solução antes da filtração?

Passo 1

O enunciado diz que, durante a separação dos componentes da Panacetina, adiciona-se HCl aquoso a uma solução que contém salicilato de sódio. Perguntas a responder:
a. Qual a razão da adição do HCl?
b. Mostre a reação química que está ocorrendo.
c. Qual a necessidade do resfriamento da solução antes da filtração?
Informações relevantes dadas: há na solução o sal de sódio do ácido salicílico (salicilato de sódio) e adiciona-se ácido clorídrico aquoso ( \text{HCl (aq)}).

Passo 2

Entendendo o que acontece em termos ácido–base e solubilidade (aula curta e prática).
  • O salicilato de sódio é a forma iônica do ácido salicílico; molecularmente podemos escrever o ânion carboxilato como \text{C}_{7}\text{H}_{5}\text{O}_{3}^{-} e o sal como \text{C}_{7}\text{H}_{5}\text{O}_{3}\text{Na}. Sais iônicos são bem solúveis em água porque os íons se solvatam (água “cerca” os íons e os mantém em solução).
  • O ácido salicílico na forma neutra é \text{C}_{7}\text{H}_{6}\text{O}_{3}; essa forma neutra é muito menos solúvel em água que o sal iônico.
  • Ao adicionar um ácido forte ( \text{HCl}), fornecemos prótons \text{H}^+. Esses prótons reagem com o ânion carboxilato, convertendo-o na forma neutra (ácido). Isso desloca o equilíbrio para formar o ácido pouco solúvel, que precipita.
  • Conceito-chave para decorar e usar na prova: se você tem o sal solúvel de um ácido fraco, acidificar a solução converte o sal no ácido fraco pouco solúvel, permitindo a separação por precipitação/filtração.

Passo 3

Mostrando a reação química pedida (forma molecular e forma iônica).
  • Reação molecular balanceada:
\text{C}_{7}\text{H}_{5}\text{O}_{3}\text{Na} \;+\; \text{HCl} \longrightarrow \text{C}_{7}\text{H}_{6}\text{O}_{3}\downarrow \;+\; \text{NaCl}
Aqui o produto \text{C}_{7}\text{H}_{6}\text{O}_{3} (ácido salicílico) aparece com uma seta para baixo porque precipita.
  • Equação iônica (mostra diretamente a protonação do ânion):
\text{C}_{7}\text{H}_{5}\text{O}_{3}^{-} \;+\; \text{H}^{+} \longrightarrow \text{C}_{7}\text{H}_{6}\text{O}_{3}
Expliquei a forma iônica porque é a essência do processo: o próton se liga ao ânion, formando o ácido neutro.

Passo 4

Como escrever e justificar isso numa prova (dica prática):
  • Escreva que a adição de \text{HCl} protona o salicilato e converte o sal solúvel no ácido pouco solúvel, causando precipitação. Mostre a equação molecular e, se puder, a iônica curta (como no passo anterior).
  • Se o examinador pedir justificativa termo-química ou de equilíbrio, diga que a protonação desloca o equilíbrio ácido–base para a direita (formando o ácido) e que o fator decisivo para separar por filtração é a diferença de solubilidade entre sal iônico e ácido neutro.

Passo 5

Por que resfriar antes da filtração — explicação didática e passo a passo que serve na prova:
  • Solubilidade depende fortemente da temperatura: para a maioria dos sólidos orgânicos, a solubilidade em água aumenta com a temperatura. Logo, em quente a solubilidade do ácido é maior; em frio, menor. Resfriar reduz a solubilidade, fazendo com que mais ácido salicílico saia da solução (maior rendimento de precipitado).
  • Resfriamento favorece crescimento de cristais maiores (melhor “cristalização”) em vez de muitos microcristais. Cristais maiores são mais fáceis de filtrar e lavam-se melhor, dando produto mais puro e com menor perda na filtração.
  • Se filtrar quente, parte do produto pode permanecer dissolvida e você perde rendimento; além disso, filtragem a quente costuma ser mais lenta e perigosa (vapores de ácido, risco de queimadura). Resumindo: resfriar antes da filtração aumenta rendimento, pureza e facilita a operação.

Passo 6

Observações experimentais rápidas (para a prova ou laboratório):
  • Acrescente \text{HCl (aq)} lentamente (gotas, sob agitação) até observar precipitação completa; usar papel de tornassol ou pH aproximado ajuda (quando o pH fica abaixo do \text{p}K_a do ácido, a protonação é favorecida). Para referência, o \text{p}K_a do ácido salicílico é aproximadamente \text{p}K_a\approx 2,97 — portanto, em pH ácido (menor que isso) o equilíbrio favorece a forma não ionizada.
  • Depois da precipitação, deixe a mistura esfriar até temperatura ambiente e, se possível, coloque em banho de gelo para maximizar cristais antes da filtração a vácuo.

Resposta

a) Para protonar o ânion salicilato e converter o sal solúvel em água ( \text{C}_{7}\text{H}_{5}\text{O}_{3}\text{Na}) na forma neutra pouco solúvel ( \text{C}_{7}\text{H}_{6}\text{O}_{3}), fazendo com que o ácido salicílico precipite e possa ser separado por filtração.
b) \displaystyle \text{C}_{7}\text{H}_{5}\text{O}_{3}\text{Na}+\text{HCl}\longrightarrow \text{C}_{7}\text{H}_{6}\text{O}_{3}\downarrow+\text{NaCl} (equivalente iônico: \displaystyle \text{C}_{7}\text{H}_{5}\text{O}_{3}^{-}+\text{H}^{+}\longrightarrow \text{C}_{7}\text{H}_{6}\text{O}_{3}).
c) Para diminuir a solubilidade do ácido e favorecer a cristalização (maior rendimento e cristais maiores), evitando perda do produto na solução e facilitando uma filtração eficiente e segura.

Exercícios relacionados