Banho refrigerante
Um banho refrigerante é uma mistura usada em laboratório quando se necessita temperaturas baixas, por exemplo para a realização de reações químicas a baixa temperatura (como quando se deseja o controle cinético da reação), quando se deseja recuperar os líquidos altamente voláteis de uma destilação, ou em armadilhas frias. Geralmente consiste de um sólido que se funde ou sublima à baixa temperatura, ou de um líquido que ferve à baixa temperatura, misturado com alguma outra substância que modula a temperatura do banho ou melhora a condução do calor.
Tipos
| Mistura | T (°C) |
|---|---|
| CaCl2.6 H2O/gelo 1:2.5 | –10 |
| NaCl/gelo 1:3 | –20 |
| CaCl2.6 H2O/gelo 1:0.8 | –40 |
| Acetona/CO2 | –78 |
| Metanol/N2 | –98 |
| N2 líquido | –196 |
O banho refrigerante mais simples e barato é a mistura gelo/água, que mantém uma temperatura de 0 °C. Para temperaturas menores, é comum usar três tipos de banhos refrigerantes:
Gelo
Uma mistura de gelo e um sal inorgânico, como cloreto de sódio ou cloreto de cálcio podem proporcionar temperaturas próximas a -40 °C. A temperatura depende da quantidade e do tipo de sal utilizado, com base no efeito de abaixamento do ponto de fusão.[1]
Gelo seco
Uma mistura de gelo seco e um solvente orgânico pode prover temperaturas de até -78 °C.[2]
Nitrogênio líquido
O nitrogênio líquido, usado isoladamente, ou em mistura com um solvente orgânico, pode prover temperaturas até o ponto de ebulição do N2 puro, −196 °C. A temperatura depende do ponto de fusão do solvente orgânico.
Vantagens e desvantagens
Vários fatores influenciam a escolha da composição de um banho de resfriamento. A primeira é a disponibilidade — o gelo seco e o nitrogênio são comparativamente baratos, mas, muitas vezes, o gelo seco pode ser armazenado com mais facilidade.
A toxicidade e a inflamabilidade da composição também são importantes. Por exemplo, muitos solventes usados com gelo seco são inflamáveis. Este problema é atenuado porque, na temperatura de trabalho, a pressão de vapor da maioria desses solventes não é perigosa.[3] Em muitos casos, é preferido um solvente relativamente não tóxico, como acetona ou éter dietílico em vez de outro mais tóxico como o bromometano. Quando o banho de resfriamento não é mais necessário, os solventes residuais também precisam ser armazenados ou descartados para eliminação.
Em geral, considera-se que o nitrogênio líquido é o melhor refrigerante, pois não é tóxico, barato e não deixa resíduos. No entanto, tem a desvantagem de estar frio o suficiente para se condensar o oxigênio do ar. A co-condensação de solventes orgânicos e oxigênio é uma mistura potencialmente explosiva e deve ser evitada.[3]
Referências
- Mauricio Gomes Constantino, Gil Valdo José da Silva, Paulo Marcos Donate; Fundamentos de Química Experimental Vol. 53; EdUSP, 2004. pg 58
- Do W. Lee, Craig M. Jensen "Dry-Ice Bath Based on Ethylene Glycol Mixtures" Journal of Chemical Education 2000, volume 77, page 629.
- Alvin B. Kaufman and Edwin N. Kaufman. «Cold Traps». Ohio State University. Consultado em 30 de junho de 2008. Cópia arquivada em 30 de junho de 2008
- Jonathan M. Percy, Christopher J. Moody, Laurence M. Harwood (1998). Experimental Organic Chemistry: standard and microscale. [S.l.]: Blackwell Publishing. ISBN 978-0632048199
- Wilfred Louis Florio Armarego, Christina Li Lin Chai (2003). Purification of Laboratory Chemicals 5th Edition ed. [S.l.]: Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0750675710