Ecuación química de la descomposición del bicarbonato de sodio

El bicarbonato de sodio es una sal inorgánica anfótera de fórmula NaHCO₃ y es tan ubicua en un laboratorio de química como en la cocina. Consiste en la sal sódica de la base conjugada del ácido carbónico. Este último es un ácido débil, lo que le confiere al bicarbonato un carácter ligeramente alcalino.

Este compuesto es una sustancia cristalina de color blanco que se puede encontrar en diferentes minerales tales como el natrón y la nacolita, también llamada termocalita. También se obtiene industrialmente haciendo pasar amoníaco y dióxido de carbono gaseosos a través de una disolución concentrada de cloruro de sodio o salmuera.

¿Por qué se llama bicarbonato de sodio?

En nombre sistemático del bicarbonato de sodio es, en realidad, hidrogenocarbonato de sodio o hidrogenotrioxocarbonato(-1) de sodio. Sin embargo, incluso hoy en día se prefiere el nombre común bicarbonato de sodio por ser más corto y por no presentar demasiada ambigüedad. El prefijo bi- del bicarbonato hace referencia al hecho de que esta sal contiene el doble de carbonatos por cada ion sodio que el carbonato de sodio, cuya fórmula es Na₂CO₃. Nótese que en la fórmula anterior hay dos sodios por cada ion carbonato, lo que equivale a decir que hay ½ carbonato por cada sodio. En cambio, en el NaHCO₃ hay un carbonato por cada sodio, lo que representa el doble de ½, que es de donde viene el prefijo.

Propiedades químicas del bicarbonato de sodio

El bicarbonato de sodio es una sustancia relativamente económica y posee propiedades químicas que lo hacen útil en muchas aplicaciones tanto dentro como fuera del laboratorio.

• Por un lado, su carácter suavemente alcalino lo hace una excelente opción para neutralizar ácidos cuando ocurre un derrame. La reacción de neutralización produce una efervescencia observable que indica fácilmente cuándo se ha terminado de neutralizar el ácido. Por otro lado, la adición de un exceso de bicarbonato no es problemática, ya que se trata de una base débil. De hecho, en todo laboratorio de química siempre debe haber una botella con una disolución de bicarbonato de sodio para este fin.
• Además, el bicarbonato de sodio también posee un protón ionizable, ya que el ácido carbónico es un ácido diprótico, por lo que también puede reaccionar con bases.
• Por último, esta sal tiene la particularidad de que se descompone fácilmente al calentarse. Dicha descomposición térmica es el tema principal del presente artículo y se describe en la siguiente sección.

Ecuación de descomposición del bicarbonato de sodio

Como se mencionó en la sección anterior, el bicarbonato de sodio se descompone por efecto del calor. Esta reacción produce la liberación de dióxido de carbono (CO₂) en forma de gas y vapor de agua (H₂O), mientras que queda en la fase sólida la sal alcalina carbonato de sodio (Na₂CO₃). La ecuación química balanceada o ajustada es:

NOTA: Por debajo de los 100°C, si la presión es de 1 atm, el agua formada estará condensará al estado líquido. Por encima de dicha temperatura, en su lugar se genera vapor de agua.

Esta reacción química se da de forma natural a temperatura ambiente, pero muy lentamente. Esta es la causa de que el bicarbonato de sodio tenga un tiempo de caducidad, el cual es de alrededor de 2 a 3 años. Sin embargo, la reacción se acelera al aumentar la temperatura, ocurriendo rápidamente a partir de los 80°C. Por otro lado, esta reacción es catalizada por ácidos.

Una de las características esenciales de la descomposición térmica del bicarbonato de sodio es la liberación de dióxido de carbono gaseoso y vapor de agua. Esta característica, junto con el hecho de que ni el bicarbonato de sodio ni el carbonato son dañinos para la salud, hace que el bicarbonato se utilice con frecuencia como agente leudante químico al hornear distintos alimentos tales como pasteles, ponqués y otros.

Además de esto, la reacción de descomposición anterior también explica un rasgo característico del uso de esta sal en la cocción u horneado de nuestros alimentos: el sabor metálico característico que permanece en algunos alimentos si a la mezcla le agregamos demasiado bicarbonato. Este sabor proviene del carbonato de sodio que se forma después de la descomposición del bicarbonato de sodio. El carbonato de sodio es un compuesto mucho más alcalino que el bicarbonato ya que es su base conjugada y, como ácido, el bicarbonato es muy débil. Recordando que la fuerza de la base conjugada es inversa a la fuerza del ácido, un ácido muy débil da origen a una base más fuerte.

Esta misma reacción también se aprovecha en el polvo de hornear. Este ingrediente culinario contiene alrededor de una tercera parte de bicarbonato de sodio como agente leudante; contiene también sustancias ácidas que ayudan en la descomposición del bicarbonato y que además neutralizan al carbonato formado luego de la reacción.

Una segunda reacción de descomposición

Si tomamos una muestra de bicarbonato de sodio y la calentamos, al llegar a alrededor de 80°C comenzará a descomponerse rápidamente hasta convertirse por completo en carbonato de sodio, dióxido de carbono y agua, como acabamos de ver. Sin embargo, si seguimos calentando, llegará un momento en el que ocurrirá una segunda reacción de descomposición con la liberación de más dióxido de carbono.

Esta segunda reacción de descomposición ocurre a aproximadamente 850°C y produce, además de dióxido de carbono, óxido de sodio (Na₂O), como se puede observar en la siguiente ecuación:

A pesar de que esta reacción de descomposición se puede llevar a cabo calentando bicarbonato de sodio hasta altas temperaturas, en realidad no se trata de una reacción de descomposición del bicarbonato de sodio, ya que, en este caso, lo que se está descomponiendo es carbonato de sodio.

Referencias

Buddies, S. S. L. (2017, 17 agosto). Vanishing Baking Soda. Scientific American. https://www.scientificamerican.com/article/vanishing-baking-soda/

Chang, R. (2021). Quimica (11.^a ed.). MCGRAW HILL EDDUCATION.

Cienciabit. (2017, 27 febrero). Reaccion de Descomposición del Bicarbonato de Sodio. Experimento de Química. [Vídeo]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=NNOrw848tGk

EcuRed. (s. f.). Bicarbonato de sodio (Sustancia) – EcuRed. https://www.ecured.cu/Bicarbonato_de_sodio_(Sustancia)

IUPAC. (2005). NOMENCLATURE OF INORGANIC CHEMISTRY – IUPAC Recommendations 2005. IUPAC Red Book. http://old.iupac.org/publications/books/rbook/Red_Book_2005.pdf