Química. Secantes. Uso e Regeneração.


Sílica Gel Azul, Com Indicador. Fabricante Balaji Agrochemicals and Fertillizers. Fonte da Imagem: Indiamart, India.
Sílica Gel Azul, Com Indicador. Fabricante Balaji Agrochemicals and Fertillizers, Ghaziabad, Índia.. Fonte da Imagem: Indiamart, Índia.

Autoria: Alberto Federman Neto, AFNTECH.

Revisto e Ampliado em 4 de Novembro de 2021.

1. INTRODUÇÃO:

Este Artigo revisa e descreve  alguns dos principais secantes, agentes dessecantes,  e seu uso em Química e nas residências e ambientes. Além de sua recuperação e regeneração para reutilização.

Também consta, quando necessária, a preparação dos agentes dessecantes adequados.

Um método novo para desidratar e secar sulfato de magnésio em forno de micro-ondas doméstico, é descrito.

2. RESUMO, OBJETIVO DO ARTIGO E CONCLUSÕES:

Para facilitar para o Leitor, inicio  por um sumário, com os Objetivos e as Conclusões,

O Artigo descreve alguns secantes e dessecantes utilizados no laboratório de Química, e nas residências, para eliminar mofo e umidade, e para proteger equipamentos eletrônicos ou aparelhos delicados, como microscópios.

Reporto o uso e regeneração de alguns secantes, a saber: A. Sílica Gel, o cloreto de cálcio, o Gesso e os sulfatos de sódio e magnésio. No caso da Sílica Gel, também  reviso a História do seu uso.

Procedimentos para regenerar (para pode reutilizar) a Sílica Gel, e o cloreto de cálcio são descritos, mas o Gesso é mais difícil de ser reativado.

Um novo método para desidratar, secar, sulfato de magnésio heptahidratado, usando forno de micro-ondas doméstico, é reportado. e funciona mas exige irradiação prolongada.

Mas isso não é um problema, visto que  o sulfato de magnésio também pode ser secado em estufa, bico de Bunsen e até no fogão ou no forno doméstico. 

3. SÍLICA GEL:

Muitos conhecem os “saquinhos” dessecantes,  de sílica gel, que são utilizados em embalagens de medicamentos e aparelhos eletrônicos,para absorver umidade.

Eles são usados para manter secos e sem mofo, os produtos eletrônicos, aparelhos ou ambientes. LInks 1, 2, 3.

Podem ser comprados prontos, no comércio, e utilizados diretamente, sendo colocados nas embalagens ou local a ser secado. Links:   4, 5, 6, Outros Links. Também pode ser comprada, mais economicamente  a granel,  ou embalada, em grânulos. Links 7, 8, 9, 10. 11. 12.

Existe branca, sem mistura, e com indicador de umidade, azul ou laranja, que muda de cor quando absorve o vapor de água.

O Indicador, na Siĺica Gel Azul, é Cloreto de Cobalto, e na Sílica Gel Laranja, é um corante para alimentos, não tóxico, protegido por patente, mas possivelmente, amarelo de tartrazina. DAMANHURI,  A.A.M. et al, Proc. Mech. Eng. Res. Day 173 (2016). Ou Violeta de Metila. CARVALHO, M.N.; BRUM, N.C.L (Coorientador); ZAMBERLAN, F.L. (Orientador) “Análise de Desempenho do Ciclo de Regeneração de Sílica Gel……” Projeto para Trabalho de Conclusão de Curso de Engenheiro Mecânico. Curso de Engenharia Mecânica da Escola Politécnica. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, R.J. (2019). As vezes, o indicador é brometo férrico. MORETON, S. Patentes Inglêsa e Americana, US8247237B2 (2012). MORETON, S. Mat. Res. Inn. 5, 226 (2002).

4. HISTÓRIA DA SÍLICA GEL E DOS DESSECANTES:

A Sílica (óxido de silício) é conhecida desde a antiguidade. Ela é o principal componente da areia, e pode ser isolada e purificada, fundindo a areia com soda cáustica e acidulando a mistura reacional, como descreví no Item 5, neste Artigo. PRADO, A.G.S.; FARIA, E.A.; PADILHA, P.M. Quím. Nova, 28, 544 (2005).

Para os Alquimistas, desde o Egito, a areia era componente do vidro e de vários medicamentos e agentes de transmutação. Eles conheciam e chamavam de corrosão, a fusão da areia com potassa cáustica.  A sílica e a cal estavam entre as “Terras” conhecidas na Alquimia.

O Alquimista Árabe Geber (Abū Mūsā Jābir ibn Ḥayyān) (texto também atribuído as vezes  ao Persa Razés), em seu manuscrito: “Kitab Sirr Al-Asrar” descobre que a fusão alcalina da areia é uma verdadeira “transmutação”, reação química, e não uma mistura ou  mudança de estado. Veja Link 16.

A obra foi traduzida para o Latim e republicada comoSecretum Secretorum,”,  Links  13, 14,  “Segredo dos Segredos“, ou “Livro dos Segredos“. Foi Estudada pelo Alquimista Inglês Roger Bacon e muito republicada. Por exemplo, uma das edições: SCOT, N.; VALDENER, J.  “Secretum Secretorum. Liber Physiognomiae” (1484). Outra edição: MANZALAOUI, M.A (Coletor e Tradutor) “Secretum Secretorum.” Editora: Early English Text Society, Oxford University Press, Oxford, Inglaterra (1977).Link 15.

Em 1646, o Alquimista Alemão (depois com cidadania Holandêsa) Johann Rudolf Glauber fundiu a areia com a potassa e isolou o silicato de potássio solúvel, que acidificado, produzia sílica.  A potassa que usou, carbonato de potássio, a obteve por calcinação do Cremor de Tártaro. GLAUBER, J.R. ; JANSSON, B.J (Editor) “Furni Novi Philosophici” Tradução Livre do Título: “Novos Fornos Filosóficos.” Amsterdã, Holanda (1661).

Tal como cita Glauber, Capítulo 79, Páginas 164-166:

“Wie durch Hülff eines reinen Sandes oder Kißlings auß Sale Tartari ein kräfftiger Spiritus kan erlanget werden.”

Tradução Livre:

“De como, a partir de Areia pura ou de Sílica, se pode fazer um poderoso Espírito, solução, com auxílio do Cremor de Tártaro.”

 

Assim se conhecia, ao tempo de Glauber, e até antes. a sílica purificada, silicatos alcalinos solúveis, que ao serem acidulados, regeneravam a sílica em forma hidratada, e como gel, um dos primeiros exemplos de processos “Sol-Gel“.

Como substância muito pura e isolada, a Sílica foi muito estudada e o Silício, descoberto em 1824, pelo Químico Sueco Jons Jacob Berzelius. BERZELIUS, J.J. Phil. Mag. 65, 254 (1825).

Embora existisse em 1880 como composto empírico, VON PECHMANN, H.; DUISBERG,C. Ber. Dtsch. Chem. Gessel. 16, 2119 (1883),  a Sílica, cientificamente caracterizada como gel foi  descoberta por outra reação totalmente diferente, a hidrólise dos haletos de silício, por Químicos Alemães. Do tetrabrometo,  por Young e Thorpe. THORPE, T.E.; YOUNG, J.W. J. Chem. Soc. Trans. 51, 576 (1887). e do tetracloreto, por Becker e Meyer. BECKER, W.; MEYER, J. Zeit Anorg. Chem. 43, 251 (1905).

Sílica Gel passou a ser usada como secante rotineiro, após o começo da década de 60, século XX. SCHOSCH, D.H.; BECKER, L. “The Practice of Objects Conservation in the Metropolitan Museum of Art (1870-1942).” Pág 23 (2010).

A Silica se chamou Gel, porque a partir de silicatos alcalinos, tratados com ácidos, KAHLENBERG, L.; LINCOLN, A.T.  J. Phys. Chem. 2, 77 (1898). Precipita como um Gel. Por esse método é fabricada. FEDERMAN, S.R.; VASCONCELOS, W.L. (Orientador) “Estudo da Tecnologia Sol-Gel e avaliação do seu Processo de Patenteamento.” Dissertação de Mestrado, Engenharia Metalúrgica, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, M.G. (2004). CIRIMINNA, R. et al. Chem. Rev. 113, 6592 (2013).

Entretanto, depois de isolada e secada, para ser usada como desidratante, ela não é mais um gel. Só a forma hidratada, é. Mas o nome se mantém.

5. USOS:

Até os anos 80, Sílica Gel ainda era muito cara! Tão cara que nós, os Químicos, não a usávamos em dessecadores!

Preferíamos o cloreto de cálcio. Nos dias atuais é relativamente barata, links 17, 18, 19, Alguns a consideram muito barata. Fabricada em larga escala no Brasil.

Você pode comprar, em sachês, ou a granel, branca, azul ou laranja e usar em dessecadores de laboratório, proteção de aparelhos, remover mofo de ambientes etc…Link 20.

6. REGENERAR SÍLICA GEL:

Quando a sílica absorve cerca de 30 % de umidade, ela perde a eficiência. Se tiver indicador, ela vai mudar de cor.

Como pode ser regenerada e reutilizada?

Em laboratórios, a aquecemos em estufa , link 23, a 100-120 graus centígrados.Mesmo os “saquinhos” podem ser colocados em bandejas ou vasilhas, e secados em estufa.

Outros métodos para aquecer podem ser usados. Mas se não tiver estufa, pode usar o forno do fogão, link 18, 19, 24, na temperatura mínima ou média. Sílica Gel só é tóxica se ingerida.

Até no forno de micro-ondas  pode ser regenerada. Links: 20, 21, 22. 23.

6. OUTROS SECANTES:

Existem vários outros secantes e dessecantes.

6a) Cloreto de Cálcio. Usar e Regenerar.

Pelo seu baixo preço,  link 28, outro secante muito usado é o cloreto de cálcio anidro.

Usado para secar ambientes. Coloque em vasilhas abertas ou semi tampadas, ou potes antimofo  de plástico, e distribua pelo ambiente que quer secar. Links 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27,

Existe até  já embalado e pronto para uso, em um kit, pote anti mofo, mas é caro.

Regenerar o cloreto de cálcio? 

A maior desvantagem do cloreto de cálcio é que após absorver umidade, ele se dissolve, se liquefaz e fica líquido. Muitos descartam! Isso pouca gente sabe… Ele pode ser regenerado!

Diferente da sílica, para isso é necessária temperatura alta. Coloque todo o líquido que está nos potes de cloreto de cálcio em uma panela de ferro velha, ou em latas de embalagem de pêssego em calda, leite em pó etc… e aqueça. Esquente na chama do fogão.

Interrompa o aquecimento quando estiver seco.  E você pode reutilizar, embora será agora o hexahidrato, CaCl2.6H2O e não o sal anidro, CaCl2. Mas é suficiente para usar novamente para secar o ambiente.

Assim, você pode reutilizar sempre, você usa e depois ferve o líquido até ele secar.

6.b) Gesso Como Secante.

Outro secante útil para dessecadores, ambientes e até solventes, é o Gesso. É muito barato  Link 29. Pode usar aquele gesso rápido comum, fácil de comprar.

O Gesso é atóxico e inerte. Ele é um sulfato de cálcio hemihidratado, 2CaSO4.H2O  . Link 30.

Pode ser usado o Gesso em pó comum, de modelagem, encontrado na Internet ou em casas de materiais de construção ou ferragens ou materiais artísticos.

Pode ser usado em dessecadores, ambientes (distribuído em vasilhas, como o cloreto de cálcio). Até para secar solventes.

Eu uso muito para absorver a água de álcool 96 GL, transformando-o em álcool absoluto. Meu procedimento consiste em estocar o álcool sobre Gesso comum.

Método baseado em Livro, exemplar do Autor deste Blog: HISCOX, G.D.; HOPKINS, A.A.; GILI, G. (Tradutor), “Recetario Industrial“, Editora Gustavo Gili, Barcelona, Espanha (1941). O Livro é muito bom, recomendo, e está disponível na Estante Virtual. As edições antigas custam pouco.

Também gosto de usar Gesso para secar Acetona.

O Gesso endurece, porque ao absorver água, forma um dhidrato insolúvel e estável. Além disso, parte dele reage com gás carbônico da atmosfera. Equações:

2CaSO4.H2O   +    2 H2O    =      2 CaSO4. 2H2O 

CaSO4  + H2O   +     CO2       =   CaCO3  +  H2SO4

Infelizmente, o Gesso não é fácil de ser regenerado. Mas acredito que no forno, seja possível.

O aquecimento precisa ser acima de 250 °C, formando um Gesso Anidro, Gesso Agrícola, que pode ser usado com secante. Link 30. Existe até uma forma patenteada de sulfato de cálcio anidro, a Drierite® para ser usada como secante em Química e para secar cogumelos.

6.c) Sulfatos de Sódio e Magnésio, como secantes:

São usados em Química, Links 31, 32, 33, 34, 35, principalmente para secar, remover a água de solventes orgânicos e extratos orgânicos para isolamento de compostos. 52.

No caso do sulfato de sódio, o sal anidro pode ser comprado facilmente. Links: 36, 37. 38, 39. O produto hidratado também, mas ele é mais caro. 40.

Portanto não compensa comprar o sal hidratado. Compre diretamente o anidro, para usar como secante. Ou prepare.

O sulfato de magnésio, por outro lado, tem um tempo de ação maior que o sulfato de sódio. Ele demora mais para secar o material, mas é mais eficiente e remove mais umidade. SCHENCK F.J. et al. J. AOAC Int., 85, 1177 (2002).

No caso do sulfato de magnésio, o sal anidro pode ser comprado, mas ele não é comum no mercado nacional.

Muito mais fácil de achar o sal heptahidratado, MgSO4.7H20. Links: 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48. 49, 50.

Você pode usar o de grau de pureza farmacêutico, cosmético, agrícola . 45. 50. ou P.A. Mesmo Industrial. Todos são suficientemente puros para serem usados como secantes.

Para ser usado como secante ou dessecante, o sal heptahidratado não serve. Você precisa obter e usar o anidro, que como eu disse, não é facilmente encontrado no comércio. O sal monohidratado é considerado  secante eficiente.

Eu seco sulfato de magnésio correntemente, no laboratório químico, a muitos anos. FEDERMAN NETO, A. (1971).

6.d) Preparação de Sulfato de Magnésio Anidro, MgSO4 e Monohidratado, MgSO4.H2O.

Para fazer o sal anidro, geralmente eu uso estufa a 150 °C.  Mas a secagem também pode ser feita aquecendo diretamente no bico de Bunsen, tomando cuidado para não aquecer em demasia. 51. 54. Também no fogão da cozinha, eu já fiz. Sulfato de magnésio não é tóxico.

Você pode secar no forno do fogão, 53,   ou mesmo na panela54.

6.e) Novo Experimento. Secagem de Sulfato de Magnésio em  Forno de Micro-Ondas.

Recentemente, eu vi trabalhos aonde o sulfato de magnésio, foi secado com o uso de micro-ondas.  AMARAL, A.F.; JERMOLOVICIUS, L.A. (Orientador) “Estudo da Secagem com Micro-Ondas, de Sulfato de Magnésio. 17o Congresso De Iniciação Científica, CONIC-SEMESPFaculdade de Engenharia Industrial, FEICentro Universitário da Fundação Educacional Inaciana  Padre Sabóia de Medeiros, São Paulo, S.P. (2017).  Veja também o link 55.

Além disso, sulfato de magnésio é bom absorvedor de micro-ondas. PETRI Jr.; I. et al.  Mat. Scienc. Forum  899, 469 (2017).

Por esses motivos resolvi testar um novo experimento. Preparar sulfato de magnésio anidro por secagem do heptahidrato, em forno de micro-ondas.

Procedimento: Pesar 0,1 mol (24,6 g.) de Sulfato de Magnésio heptaidratado. Usei o produto P.A., de boa qualidade, de marca Synth.

Transferir o sal para uma xícara ou caneca de porcelana resistente, sem tampa. Aquecer em um forno de micro-ondas doméstico, em potência alta, por 6 minutos. Desligar o micro-ondas, esperar esfriar e reaquecer por mais 10 minutos.

Por cálculo estequiométrico, meus testes indicaram que os primeiros 6 minutos de aquecimento resultaram em um sal semi hidratado, com 1,3 moles teóricos de água, portanto é o monohidrato, MgSO4.H2O.

A forma, aspecto dos cristais confirmam isso. Veja na foto do meu produto:

Sulfato de Magnésio Monohidratado. Obtido por Aquecimento do Heptahidrato Comercial, em Forno de Micro-Ondas Doméstico.
Sulfato de Magnésio Monohidratado. Obtido por Aquecimento do Heptahidrato Comercial, em Forno de Micro-Ondas Doméstico. Imagem Feita com Câmera Digital Kodak Easyshare C-183..

Meus experimentos demonstram que o sal anidro só é obtido após 16 minutos de irradiação, em potência alta ou máxima.

A vários anos (FEDERMAN NETO, A. et al. (2006)) descobri que xícaras ou canecas resistentes,  são os melhores frascos para fazer reações em fornos de micro-ondas. Muito melhores que copos  Becher, ou  frascos Erlenmeyer, que racham frequentemente, devido a dilatação desigual.

6.f) Outros SecantesAdicionais:

Outros secantes não são rotineiros, e só podem ser usados em casos especiais, porque são reativos. Exemplo, para solventes.

É preciso estudar bem a reatividade deles com as propriedades químicas do que você quer secar, para ver se não é reativo, quimicamente antagônico. Exemplos de tais secantes são o cimento, a cal, o hidróxido de potássio, carbonato de potássio, peneira molecular e sódio metálico.

Exemplo, amido para Tapioca é eficiente para secar álcool.

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