Por que é recomendável a conservação de soluções fortemente alcalinas em frascos de polietileno?

Passo 1

O enunciado pergunta por que é recomendável conservar soluções fortemente alcalinas em frascos de polietileno.
Informações relevantes dadas (explicitadas): a solução é “fortemente alcalina” (ou seja, contém muitos íons \text{OH}^-, por exemplo soluções concentradas de \text{NaOH} ou \text{KOH}); os dois materiais de embalagem em comparação são vidro e polietileno.
Não há figura nem dados numéricos extras no enunciado.

Passo 2

Entendendo o vidro (o que é e por que ele pode ser atacado).
Vidro comum (como vidro-soda ou até o borossilicato) é basicamente uma rede amorfa de óxidos de silício, formada por ligações \text{Si--O--Si}. Em linguagem simples: pense no vidro como uma teia de unidades de sílica conectadas por pontes oxigênio. Essa rede pode ser destruída por reagentes muito nucleofílicos, e o ânion hidróxido \text{OH}^- é um nucleófilo forte. Quando há muitos \text{OH}^- na solução, essas espécies atacam as ligações \text{Si--O--Si} e solubilizam a sílica formando íons silicato. A reação global simplificada é:
\text{SiO}_2 + 2\,\text{OH}^- \rightarrow \text{SiO}_3^{2-} + \text{H}_2\text{O}.
Explicando a fórmula: \text{SiO}_2 representa a sílica do vidro; \text{OH}^- é o hidróxido que ataca; \text{SiO}_3^{2-} é um tipo de íon silicato que fica dissolvido na água. Isso explica quimicamente por que o vidro “se dissolve” lentamente em meio muito alcalino.

Passo 3

Mecanismos e efeitos práticos do ataque alcalino ao vidro (passo a passo e bem mastigado).
  • Primeiro mecanismo: troca iônica superficial — certos íons do vidro (por exemplo \text{Na}^+ em vidros sodocálcicos) podem ser trocados com íons da solução, alterando a superfície.
  • Segundo mecanismo (mais danoso): hidrólise da rede de sílica pelas \text{OH}^-, que quebra as ligações \text{Si--O--Si} e forma silicatos solúveis (como mostrado na equação acima).
    Consequências observáveis na prática: a solução pode ficar turva ou apresentar gel/partículas de sílica; a composição da solução muda (há contaminação com sílica e possivelmente outros íons); a concentração efetiva do álcalis pode variar com o tempo; a superfície do frasco fica “sem brilho”, com micro-entalhes (etching) e o frasco pode enfraquecer mecanicamente.

Passo 4

Por que isso é ruim na prática de laboratório e para armazenamento: lista de impactos diretos.
  • Contaminação da solução: os íons silicato dissolvidos e outros íons liberados do vidro mudam a pureza da solução (ruim para padrões, análises e reações sensíveis).
  • Alteração da concentração e do pH: parte do ânion \text{OH}^- participa da reação com o vidro e, combinado com efeito de absorção de \text{CO}_2 do ar, pode alterar a alcalinidade com o tempo.
  • Danos ao frasco: perda de integridade superficial, possível aparecimento de trincas ou fragilidade que aumenta risco de quebra — perigoso com soluções cáusticas.
  • Aparência/funcionalidade: soluções que deveriam ser claras ficam turvas; material particulado pode entupir bicos/pipetas.

Passo 5

Por que o polietileno (PE) é mais recomendável — propriedades químicas e físicas explicadas de modo simples.
  • Estrutura do PE: é um polímero formado por longas cadeias \text{–CH}_2– (cadeia carbono-hidrogênio). Não há sítios eletrofílicos ou ligações \text{Si--O} suscetíveis ao ataque por \text{OH}^-.
  • Inércia química frente a bases fortes: o \text{OH}^- não ataca a cadeia de carbono do polietileno em condições normais de armazenamento (temperatura ambiente, aquém de solventes orgânicos agressivos). Logo o PE não se dissolve nem libera sílica/íons na solução.
  • Resistência mecânica e segurança: frascos de PE (especialmente HDPE) são resistentes a impacto, não estilhaçam como o vidro — menos risco de acidentes com líquidos cáusticos.
  • Observação prática: o polipropileno (PP) também é resistente a bases e é outra opção; entretanto, escolha tipos de plástico classificados para produtos químicos (frascos de \text{HDPE} rotulados para álcalis).

Passo 6

Limitações, exceções e detalhes importantes a considerar (para você não levar uma surpresa).
  • Temperatura e concentração: o ataque a vidro acelera com temperatura e com maior concentração de base. Para soluções muito concentradas (por ex. \sim 30\% \text{NaOH} comercial) ou aquecidas, o vidro é atacado mais rapidamente — reforçando a necessidade do PE.
  • Tipo de vidro: vidros borossilicatos resistem mais que vidros comuns, mas não são imunes — em soluções muito fortes e/ou em longo prazo também há ataque.
  • Permeabilidade do plástico: plásticos como PE são mais permeáveis a gases que o vidro — isso pode permitir ingresso de \text{CO}_2 ao longo de muito tempo resultando em carbonatação (formação de carbonatos) da solução. Para armazenamento crítico (padrões analíticos), é necessário vedar bem ou usar atmosfera inerte.
  • Tampas e forros: alguns forros de tampa (liners) ou componentes plásticos podem reagir ou impregnar a solução — use tampas compatíveis (liners inertes) recomendadas pelo fabricante do frasco.

Passo 7

Recomendações práticas, passo a passo, de como armazenar soluções fortemente alcalinas (o que fazer na prova/na prática).
  • Use frascos de \text{HDPE} (polietileno de alta densidade) ou PP, especialmente para soluções concentradas ( \ge 1\;\text{mol·L}^{-1} ou soluções comerciais, por exemplo \sim 30\% \text{NaOH}).
  • Etiquete bem (conteúdo, concentração, data) e feche com tampas compatíveis; evite tampas com liners que não sejam quimicamente inertes.
  • Armazene em local fresco e ventilado, longe de fontes de calor; para armazenamento de longo prazo crítico, minimize headspace ou use atmosfera inerte para reduzir ingresso de \text{CO}_2.
  • Evite frascos de vidro para soluções fortemente alcalinas ou para padrões que exigem alta estabilidade/química pura. Use vidro somente para soluções diluídas e por curto prazo, sabendo do risco.
  • Para manipulação segura: prefira frascos plásticos porque reduzem o perigo de estilhaços em caso de queda.

Passo 8

Resumo químico-curto e incentivo (pra te deixar confiante na prova).
Quimicamente: \text{OH}^- ataca a rede de sílica do vidro formando silicatos solúveis ( \text{SiO}_3^{2-}), o que contamina a solução e danifica o frasco. Polietileno é quimicamente inerte a bases fortes em condições normais, por isso evita esses problemas. Você pode dizer na prova: o PE é preferível porque evita ataque do solvente ao frasco, contaminação por sílica e risco de enfraquecimento/quebra do recipiente.

Resposta

Porque íons \text{OH}^- atacam a rede de sílica do vidro, dissolvendo-a e contaminando a solução (além de provocar corrosão/etching e fragilização do frasco), enquanto o polietileno (especialmente \text{HDPE}) é quimicamente inerte a bases fortes em condições normais, não sofre esse ataque e reduz riscos de contaminação e de quebra.

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