RELATÓRIO PRÁTICA 3

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DUREZA TEMPORÁRIA E PERMANENTE DA ÁGUA
	Experimento 3
	Raffael Azevedo Guimarães Lira
	
	Departamento de Química, Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande, Brasil
	
	
	
	Data da prática: 26/09/2019; Data de entrega do relatório: 10/10/2019
	
RESUMO
A dureza da água é definida como a presença de íons cálcio e magnésio na forma de íons bicarbonato, sulfato, cloreto, etc. Dependendo do ânion que esses íons estão associados à dureza da água pode ser classificada como permanente, quando os íons Ca2+ e Mg2+ estão associados a cloretos, sulfatos, etc. Temporária, quando os Ca2+ e Mg2+ encontram-se na forma de bicarbonato. A determinação da dureza da água é muito importante para avaliar a qualidade da água, além dos métodos de abrandamento, visto a grande aplicação na indústria, que depende da utilização de água com certo grau de pureza para evitar transtornos causados pela água dura. Dentre os métodos de abrandamento da água dura existentes, no experimento foram verificados a fervura e a utilização de carbonato sódio, confirmando a eficiência desses métodos. 
Palavras chaves: Água dura; abrandamento; cálcio; magnésio.
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INTRODUÇÃO
A dureza da água foi definida em termos da capacidade dos cátions na água em deslocar os íons sódio ou potássio em sabões e formar produtos pouco solúveis em água que produzem uma espécie de resíduo que adere às pias.1 Muitos cátions com cargas múltiplas possuem essa propriedade.1 Entretanto, em água naturais, a concentração de íons cálcio, Ca2+, e magnésio, Mg2+,geralmente excede muito a de qualquer outro íon metálico.1 Portanto, a dureza é expressa em termos da concentração de carbonato de cálcio, que é equivalente à concentração total de todos os cátions multivalentes presentes na amostra.1
A determinação da dureza da água é um teste químico muito importante, pois possibilita uma avaliação da sua qualidade para o uso doméstico e industrial.1,2 Na indústria o teste é importante porque a água dura, ao ser aquecida, precipita carbonato de cálcio, provocando obstrução nas caldeiras e tubulações.1 
A dureza da água pode ser classificada como temporária e permanente.3 A temporária é proveniente da presença de bicarbonato de magnésio, Mg(HCO3)2, e bicarbonato de cálcio, Ca(HCO3)2.3 É temporária porque pode ser eliminada pela fervura, o que elimina o CO2 e desloca o equilíbrio, conforme a (Equação 1), abaixo:
2 HCO3-(aq) ↔ CO32-(aq) + CO2 (g) + H2O (l) (1)
A dureza temporária também pode ser eliminada adicionando-se cal hidratada para precipitar o carbonato de cálcio.3 Esse processo é denominado de depuração com cal.3 Conforme a (Equação 2) abaixo:
Ca(HCO3)2(aq) + Ca(OH)2 (aq) ↔ 2 CaCO3(s)+ H2O(l) (2)
 A dureza permanente é decorrente da presença de íons de cálcio e magnésio associado aos seguintes ânions: cloretos, nitratos e sulfatos.3 A eliminação desse tipo de dureza não pode ser feita por fervura e sim por adição de substâncias que provocam o amolecimento.3 
 O método muito utilizado na indústria para a remoção da dureza da água temporária e permanente é a passagem da água dura através de uma coluna de resina de troca-iônica, onde os íons Ca2+ e Mg2+ são substituídos pelo íon Na+, que não afeta a capacidade dos sabões em produzir espumas.3 
 A água dura pode ser determinada por meio de uma titulação com EDTA, conforme a figura 1, após a amostra ser tamponada a um pH 10. O magnésio, que forma o complexo menos estável com EDTA, dentre todos os cátions multivalentes comuns nas amostras típicas de água, não é titulado até que tenha sido adicionado reagente suficiente para complexar todos os outros cátions na amostra.1 
 Figura 1. Estrutura química do EDTA
METODOLOGIA
Parte I - Dureza temporária
 Inicialmente pesou-se 0,25 g de carbonato de cálcio em pó em um vidro de relógio e, em seguida, transferiu-se para um erlenmeyer contendo 25 mL de água destilada, contendo 5 gotas de fenolftaleína. 
Em seguida, borbulhou-se gás carbônico com o auxílio de um canudo durante o período de 3 minutos. Depois se filtrou e obteve-se a água de bicarbonato de cálcio. Posteriormente, foram retirados 10 mL do filtrado, transferindo-se 5 mL par o tubo de ensaio I e 5 mL para o tubo de ensaio II. 
 Posteriormente, o tubo de ensaio I foi fervido por um período de 3 minutos, sendo esfriado, em seguida. Após o resfriamento filtrou-se a solução. Após o resfriamento da amostra, o novo filtrado foi transferido para o tubo de ensaio III. Logo após, foi adicionado um pedacinho de sabão em cada um dos tubos de ensaio II e III agitando-os vigorosamente. 
Parte II - Dureza permanente
 Retirou-se 10 mL de solução de sulfato de magnésio 0,1 mol.L-1, transferindo-se 5 mL para o tubo de ensaio I e 5 mL para o tubo de ensaio II. Em seguida, foram adicionados 3 mL de carbonato de sódio a 10% , filtrando posteriormente e adicionando o filtrado no tubo III. 
 Após adição do filtrado no tubo III, foram colocados pedacinhos de sabão em cada um dos tubos de ensaio II e III, agitando-os vigorosamente. Esse procedimento foi aplicado novamente para o detergente.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Parte I - Dureza temporária
 Ao adicionar o carbonato de cálcio na água destilada, foi possível observar a formação de uma solução com coloração rosa, conforme a figura 2, devido à formação do hidróxido correspondente na presença da fenolftaleína, segundo a (Equação 3), abaixo:
CaCO3 (s) + H2O (l) → Ca(OH)2 (aq) + CO2 (g) (3)
Figura 2. Solução contendo hidróxido de magnésio, apresentando coloração rosa
 Ao borbulhar o dióxido de carbono na solução, foi possível observar o desaparecimento da coloração rosa da solução, segundo a figura 3, devido à formação do bicarbonato que neutraliza o meio, conforme a (Equação 1 ) abaixo:
2 HCO3-(aq) ↔ CO32-(aq) + CO2 (g) + H2O (l) (1)
Figura 3. Mudança na coloração das soluções dos hidróxidos devido à formação do ácido carbônico
 Ao realizar a filtração da solução obteve-se uma solução de bicarbonato de cálcio transparente. No tubo de ensaio que passou pela fervura foi adicionado um pedacinho de sabão e, em seguida, agitou-se o tubo de ensaio vigorosamente. Foi possível observar que o sabão formou mais espuma do que no tubo II que não passou pela fervura, ou seja, foi possível confirmar a fervura como técnica de abrandamento da água dura, conforme a figura 4. A água dura dificulta a formação de espumas, porque os íons Ca2+ e Mg2+ reagem com o íon estearato do sabão, formando uma escuma insolúvel de estearato de cálcio, antes da formação de qualquer espuma.3 conforme a figura 5.
Figura 4. Tubo de ensaio II e III contendo solução de bicarbonato de cálcio
Figura 5. Estrutura química do estearato de cálcio (C17H35O2Ca)
Parte II - Dureza permanente
 Adicionou-se 5 mL da solução de sulfato de magnésio 0,1 mol.L-1 no tubo de ensaio I para determinar a dureza permanente da água. Em seguida, foram adicionados 3 mL de carbonato de sódio a 10% ao tubo de ensaio I, com a finalidade de provocar o abrandamento da água dura. Ao adicionar a solução de carbonato de sódio foi possível observar a formação de um precipitado devido à presença do carbonato de cálcio, conforme a (Equação 4):
CaSO4 (aq) + Na2CO3 (aq) → CaCO3 (s)+ Na2SO4 (aq) (4)
 Em seguida, filtrou-se a solução resultante para o tubo de ensaio III. Logo após adicionou-se um pedacinho de sabão em cada um dos tubos de ensaio II e III e agitou-os vigorosamente. No tubo de ensaio III onde foi realizado o procedimento de abrandamento foi possível observar maior formação de espuma do que no tubo II, no qual não foi realizado o abrandamento. Ao realizar o mesmo procedimento para o detergente observou-se a formação de mais espuma no tubo de ensaio com a água dura tratada III do que no tubo II com apenas água dura, conforme a figura 6.
 Figura 6. Tubo de ensaio III e II contendo água dura tratada e não tratada, respectivamente.
CONCLUSÃO
Com o experimento realizado foi possível observar e compreendera definição e os tipos de dureza da água (temporária e permanente) além dos métodos de identificação e de abrandamento da água. Na determinação da dureza temporária foi possível constatar que a presença do íon cálcio na forma de bicarbonato era o responsável pela dureza da água. Nesse caso a técnica de abrandamento utilizando a fervura foi muito eficiente. Já na determinação da dureza permanente da água também foi possível associar a presença de sulfato de magnésio com a dureza da água. A utilização de carbonato de sódio para ocasionar o abrandamento da água também se mostrou eficiente.
REFERÊNCIAS
1. SKOOG, WEST, HOLLER, CROUCH, Fundamentos de Química Analítica, Tradução da 8ª Edição norte-americana, Editora Thomson, São Paulo-SP, 2006, cap. 17.
2. BACCAN, Nivaldo; ANDRADE, João Carlos de. Química Analítica Quantitativa Elementar. 3ª ed. Edgard blucher, 2001, cap. 8.
3. Lee, J. D. Química inorgânica não tão concisa. Tradução da 5ª ed. inglesa. Editora Edgard Blücher Ltda. pp. 24, 217, 1999, cap. 11.
 
 
 
	
	
 
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