(02) Abrandamento

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CENTRO FEDERAL DE ECUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS 
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA. COORDENAÇÃO DE ENSINO TÉCNICO. 
LABORATÓRIO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS 
TURMA: QUI 3A – T3 
 
PROFA. HELOÍSA HELENA DE JESUS FERREIRA 
ALUNA: NAIRA TERESA ALVES CAMPOS GONÇALVES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Abrandamento (remoção de dureza da água) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Belo Horizonte 
Março 2016 
 
 
1 
 
1 INTRODUÇÃO 
 A dureza da água está relacionada à presença de sais de metais alcalino terrosos, 
predominantemente cátions de cálcio e de magnésio, ou de outros metais, como bário, ferro, 
manganês, estrôncio e zinco, muitas vezes encontrados na forma complexa.
1 
São exceções ao 
cálculo da dureza os cátions de sódio e de potássio. Além disso, todas as concentrações devem 
ser expressas em termos de carbonato de cálcio.
2 
 A água tem dureza classificada em permanente (não carbonatada), constituída 
sobretudo por sulfatos, e temporária (carbonatada), constituída por bicarbonatos, sendo que a 
primeira não é removida pelo aquecimento, enquanto a segunda pode ser removida pela 
ebulição da água.
1,2 
 A designação “água dura” é utilizada quando a água apresenta propensão à formação 
de sais insolúveis. Esse aspecto varia geograficamente, em face da natureza geológica dos 
terrenos atravessados e em contato com a água, sendo a água dura associada a zonas de solo 
de natureza calcária ou dolomítica.
1 
 Uma dureza elevada ou muito reduta pode acarretar diversos inconvenientes ao uso da 
água. Dessa forma, a Organização Mundial da Saúde (OMS) determinou que uma água é 
designada por muito dura quando apresenta superior a 180 mg/L; dura com concentração 
entre 120 e 189 mg/L; moderadamente dura entre 60-120 mg/L e macia quando abaixo de 60 
mg/L. Águas com dureza acima de 180 mg/L de CaCO3 podem acarretar a formação de 
incrustações nas canalizações, enquanto dureza inferior a 60 mg/L pode ser agressiva e 
provocar fenômenos de corrosão nos órgãos do sistema de abastecimento de água.
1 
Além 
disso, valores superiores a 300 mg/L, além de conferirem sabor desagradável à água, 
demandam alto consumo de detergente, com baixa formação de espuma, em uso doméstico e 
incrustação das caldeiras e outros dispositivos onde seja aquecida.
1
 
 O abrandamento da água pode ser feito através de processos químicos de precipitação, 
como os métodos do fosfato e cal sodada, e processo iônico, que utiliza uma resina de troca 
iônica.
2 
No abrandamento por precipitação química adiciona-se cal e carbonato de sódio, 
sendo o primeiro utilizado para elevar o pH da água e fornecer a alcalinidade necessária, 
enquanto o segundo pode fornecer a alcalinidade para a reação, bem como os íons carbonato 
necessários. Já o abrandamento por troca catiônica consiste em atravessar a água por uma 
resina catiônica para captura dos íons cálcio e magnésio, que são substituídos por íons que 
formarão compostos solúveis e não prejudiciais ao homem, como o sódio.
3 
 
 
 
2 
 
 2 MATERIAIS E MÉTODOS 
 2.1 REAGENTES 
 Água dura 
 Detergente 
 Fosfato de sódio monobásico (NaH2PO4.H2O) 
o Toxicidade: irritante para os olhos, sistema respiratório e pele.4 
 Solução de hidróxido de sódio 1N (NaOH) 
o Toxicidade: pode causar queimadura das mucosas, pele e olhos.5 
 Solução EDTA 0,02 mol/L (C10H16N2O8) 
o Toxicidade: informações específicas não disponíveis. O que se conhece está 
associado aos componentes de cada reagente em seu estado puro.
6
 
 Solução de cal sodada (1,2% CaO + 3% Na2CO3) 
o Toxicidade: se inalado causa queimaduras; pode causar irritação em contato 
com as vias respiratórias.
7
 
 Indicador eriocromo T (C20H12N3O7SNa) 
o Toxicidade: irritante para olhos, pele e mucosas.8 
2.2. VIDRARIAS E MATERIAIS 
 Béqueres 
 Pipetas volumétricas 
 Buretas 
 Espátula 
 Erlenmeyers 
 Pipetas de Pasteur 
 Funil de vidro 
 Bastão de vidro 
 Papel de filtro 
 Pisseta 
 Provetas 
 Tubos de ensaio 
2.3 EQUIPAMENTOS 
 Capela de exaustão 
 
 
3 
 
 Suporte universal 
 Argola 
 Mufla 
2.4 PROCEDIMENTOS 
2.4.1 MÉTODO DO FOSFATO 
 Inicialmente adicionou-se 0,2 grama de fosfato e 5 mL de hidróxido de sódio 1N a 50 
mL de amostra de água dura. Filtrou-se o sistema e utilizaram-se 25 mL do filtrado para 
titulação com EDTA e outros 5 mL para realização do teste do sabão, atentando-se à 
formação de espuma ao se adicionar algumas gotas de detergente à amostra. 
 Os 25 mL separados para titulação foram, em seguida, utilizados para determinação da 
dureza total. Para isso, adicionaram-se à amostra 2 mL de solução tampão (solução de 
hidróxido de sódio) e uma ponta de espátula de indicador eriocromo T. Após a titulação, 
evidenciada pela mudança de cor do sistema, anotou-se o volume gasto de EDTA. 
 2.4.2 MÉTODO DA CAL SODADA 
 A 100 mL da amostra de água dura foram adicionados 20 mL de cal sodada. O sistema 
foi, então, submetido à filtração. 25 mL do líquido filtrado foram titulados com EDTA, 
enquanto outros 5 mL foram submetidos ao teste do sabão. 
 Os 25 mL separados para titutulação foram, em seguida, utilizados para determinação 
da dureza total. Para isso, adicionaram-se à amostra 2 mL de solução tampão (solução de 
hidróxido de sódio) e uma ponta de espátula de indicador eriocromo T. Após a titulação, 
evidenciada pela mudança de cor do sistema, anotou-se o volume gasto de EDTA. 
 2.4.3 DETERMINAÇÃO DA DUREZA TOTAL 
Além das amostras utilizadas para titulação com EDTA nos métodos do fosfato e da 
cal sodada, outros 25 mL da água dura, sem tratamento, foram utilizados para determinação 
da dureza total da amostra. Para isso, a amostra adicionaram-se à amostra 2 mL de solução 
tampão e uma ponta de espátula de indicador eriocromo T, que foi então titulada com EDTA. 
Após a titulação, evidenciada pela mudança de cor do sistema, anotou-se o volume gasto de 
EDTA. 
Após o fim dos testes, calculou-se a dureza total das amostras sem o tratamento e após 
este e a eficiência dos processos. 
 
 
4 
 
100,09 
100,09 
100,09 
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 A tabela 1 apresenta a relação entre as amostras manuseadas e o volume gasto de 
EDTA na determinação da dureza total de cada uma. 
Tabela 1 Quantidade utilizada de EDTA para determinação da dureza de amsotras de água 
Amostras 
Volume gasto de EDTA 0,02 mol/L 
Titulação 1 Titulação 2 Titulação 3 
 Água dura 6,7 mL 6,7 mL 6,6 mL 
Filtrado fosfato 0,5 mL 0,6 mL 0,4 mL 
Filtrado cal sodada 0,4 mL 0,2 mL 0,2 mL 
 
Fonte: Arquivo pessoal 
3.1 CÁLCULOS PARA DUREZA TOTAL DA AMOSTRA 
 Sabendo-se que o número de mols de EDTA gasto é igual ao número de mols de 
CaCO3 que deseja-se determinar, uma vez que o EDTA reage na proporção 1:1 com íons 
metálicos, o cálculo da dureza total de uma amostra de água pode ser realizado confome 
equação 1. 
 
 
 
 
Em que fc é o fator de correção (fc = 0,9685) e Vgasto corresponde à média dos volumes de 
EDTA utilizados na titulação de cada amostra. 
Dessa forma, tem-se: 
 Água dura: 0,02 mol x 0,9685 x 6,7 = m (mg)  m (mg) = 12,99 
 
 12,99 mg CaCO3 -------- 25 mL de solução 
 x ----------- 1000 mL  x = 519,6 mg 
 Filtrado fosfato: 0,02 mol x 0,9685 x 0,5 = m (mg)  m (mg) = 0,97 
 
 0,97 mg CaCO3 -------- 25 mL de solução 
 x ----------- 1000 mL  x = 38,8 mg 
 Filtrado cal sodada: 0,02 mol x 0,9685 x 0,27 = m (mg)  m (mg) = 0,52 
 
(1) 
 
 
5 
 
 0,52 mg CaCO3 -------- 25 mL de solução 
 x----------- 1000 mL  x = 20,8 mg 
3.2 CÁLCULOS EFICIÊNCIA DO MÉTODO 
 A eficiência de cada método de abrandamento utilizado pode ser calculada conforme 
equação 2. 
 
 
 
 
Em que Di corresponde à dureza incial e Df corresponde à dureza final das amostras. 
Tem-se então: 
 
 
 
 
 
 
 
 
3.3 REAÇÕES ENVOLVIDAS EM CADA MÉTODO 
 As equações 3 e 4 representam as reações envolvidas no método do fosfato. 
 
 
 As equações 5, 6 e 7, por sua vez, indicam as reações responsáveis pela efetividade do 
método da cal sodada. 
 
 
 
Vale destacar a ação da cal como cal artifíco utilizado para elevar o pH da água e 
fornecer a alcalinidade necessária, e do carbonato de sódio para, além de fornecer a 
alcalinidade para a reação, fornecer os íons carbonato necessários. 
3.4 DICUSSÃO E ANÁLISE DOS MÉTODOS 
 Baseado nos cálculos apresentados para a eficiência dos métodos empregados é 
possível observar que o método da cal sodada é mais eficiente quando comparado ao método 
do fosfato. Nota-se que a dureza inicial da amostra era superior a 180 mg de CaCO3 por litro, 
(2) 
(3) 
(4) 
(5) 
(6) 
(7) 
 
 
6 
 
caracterizando-se, dessa forma, como muito dura. Após tratamento por ambos os métodos, a 
dureza da água passou a ser inferior a 60 mg de CaCO3 por litro, caracterizando, dessa forma, 
uma água mole. Todavia, essa redução brusca nem sempre é desejada, uma vez que dureza 
inferior a 60 mg/L pode ser agressiva e provocar fenômenos de corrosão nos órgãos do 
sistema de abastecimento de água.
1 
Não obstante, observou-se alta eficiência para ambos os 
métodos químicos de abrandamento. 
 A técnica de titulação com EDTA baseia-se na formação de complexos. Trata-se da 
volumetria por complexação. O EDTA é um ligante hexadentado, conforme mostrado na 
figura 1, ou seja, possui seis átomos capazes de atuar como doadores de pares de elétrons. Em 
soluções fortemente básicas, todos os grupos carboxílicos ficam desprotonados, de forma que 
o EDTA forma complexos estávies, do tipo 1:1, com a maioria dos metais multivalentes. Daí 
a importância de se adicionar uma solução tampão ao sistema para abrandamento da amostra, 
uma vez que ele será responsável por manter a alcalinidade do meio, com pH próximo a 10, 
através da remoção dos hidrogênios ligados aos grupos carboxilatos pela reação íon-
hidróxido, favorecendo a complexação.
9 
Figura 1 Estrutura química do EDTA 
 
Fonte: Structure of EDTA. Disponível em: <vamsionnet.tripod.com/che/inchop99.htm>. 
O eriocromo T é um indicador metalocrômico, que ao ser adicinado à solução a ser 
titulada forma um complexo com o analito.
9
 Dessa forma, ao adicionar-se o referido indicador 
à amostra de água dura, observou-se a formação de um sistema de cor avermelhada. A 
viragem do indicador se deu com o aparecimento da cor azul, quando a titulação foi 
finalizada. Atentou-se para a utilização de quantidade reduta de eriocromo T, a fim de facilitar 
a visualização da viragem do indicador. 
A análise dos resultados permite inferir relações entre a demanda de EDTA, a viragem 
do indicador e os métodos utilizados. Dessa forma, a titulação da amostra de água dura, sem 
tratamento, levou a um elevado gasto de EDTA até que se atingisse o ponto de viragem do 
indicador, uma vez que apresentava alta concentração de íons metálicos. O filtrado do método 
do fosfato demandou menor volume de EDTA para que ocorresse a viragem. Não obstante, tal 
demanda foi ainda menor para o método da cal sodada, uma vez que apresentava quantidade 
 
 
7 
 
reduta de íons metálicos, atingindo rapidamente a viragem. Vale observar, ainda, que 
adicionou-se uma gota de solução contendo íons magnésio à amostra utilizada no último 
método, da cal sodada, a fim de que a solução adquirisse coloração mais avermelhada que 
viabilizasse e facilitasse a titulação, tendo em vista que, devido à baixa concentração de 
cátions, adquiriu instantaneamente coloração azulada. 
 O teste do sabão consistiu na visualização da formação ou não de espuma para as 
diferentes amostras de água. Observou-se que para a amostra inicial, que apresentava elevada 
dureza, a formação de espuma após adição de detergente e agitação do sistema foi 
desprezível, enquanto para as amostras tratadas houve formação de uma considerável camada 
de espuma. Tal observação deve-se ao fato de que os íons presentes na água, sobretudo Ca
2+
 e 
Mg
2+
, reagem com o sabão e formam um precipitado.
10 
A figura 2 indica a reação de 
precipitação que ocorre quando o detergente entra em contato com sais de magnésio e cálcio. 
Figura 2 Reação entre sabão e sulfato de magnésio e cloreto de cálcio, respectivamente 
 
Fonte: Química Orgânica Experimental. Disponível em: 
<http://www.ebah.com.br/content/ABAAAA6YMAL/sabao>. 
 Visualmente, foi possível comparar a ação do sabão nas diferentes amostras pela 
turvação acarretada pela precipitação de íons metálicos nas amostras de água. A água dura 
apresentou elevada turvação sem formação de espuma, correspondente à elevada presença dos 
cátions referidos. A água tratada com fosfato apresentou leve turvação, com formação de 
espuma, enqaunto a amostra tratada com cal sodada apresentou turvação ainda menor e maior 
formação de espuma. A água destilada, por sua vez, praticamente não turvou, além de ter 
formado espuma. 
4 CONCLUSÃO 
 A presença de íons metálicos, sobretudo de cálcio e magnésio, determinam a dureza da 
água. Elevados valores de dureza, sempre medida em relação à concentração em carbonato de 
 
 
8 
 
cálcio, acarretam uma série de inconvenientes, dentre eles, como demonstrado na prática, a 
alta demanda de detergente para formação de espuma e limpeza, uma vez que há a formação 
de sais insolúveis na reação sabão e cátions. Além disso, a elevada presença de tais íons pode 
provocar incrustações em caldeiras e tubulações, prejudicando diversos processos domésticos 
e industriais. Dessa forma, faz-se necessária a aplicação de métodos e técnicas de 
abrandamento da água, dentre eles os métodos do fosfato e da cal sodada, sendo o último mais 
eficiente quando comparado ao primeiro. 
 6 REFERÊNCIAS 
[1] Associação Portuguesa para as Perturbações do Desenvolvimento e Autismo. Dureza 
Total. Comissão Especializada da Qualidade da Água. Disponível em: 
<http://www.apda.pt/site/upload/FT-QI-10-%20Dureza%20total.pdf>. Acesso em 08 março 
2016. 
[2] FERREIRA, Heloísa Helena de Jesus. Processos Industriais I Prática. CEFET-MG. 
Departamento de Química. Coordenação de Curso Técnico. Belo Horizonte, 2008. 5-6p. 
[3] Kurita. Soluções em Engenharia de Trtamento de Água. Água dura e abrandamento. 
Disponível em: <http://www.kurita.com.br/adm/download/agua_dura_e_Abrandamento.pdf>. 
Acesso em 08 março 2016. 
[4] FOSFATO DE SÓDIO MONOBÁSICO, 2012. Disponível em: 
<http://www.quirios.com.br/Produto/PDF/FOSFATO%20DE%20SODIO%20MONOBASIC
O%20ANIDRO.pdf>. Acesso em 06 março 2016. 
[5] HIDRÓXIDO DE SÓDIO. Ficha de Informações de Segurança de Produtos Químicos – 
FISPQ. Labsynth, 2009. Disponível em: 
<http://www.fca.unicamp.br/portal/images/Documentos/FISPQs/FISPQ%20Hidroxido%20de
%20Sodio.pdf>. Acesso em 06 março 2016. 
[6] EDTA. Ficha de Informações de Segurança de Produtos Químicos – FISPQ. Bioclin 
Quibasa, 2013. Disponível em: <http://www.bioclin.com.br/sitebioclin/wordpress/wp-
content/uploads/arquivos/fispqs/FISPQ_EDTA.pdf>. Acesso em06 março 2016. 
[7] CAL SODADA. Ficha de Informações de Segurança de Produtos Químicos – FISPQ. 
Faga-Lab, 2013. Disponível em: 
<http://www.fagalab.com/Hojas%20de%20Seguridad/Cal%20Sodada.pdf>. Acesso em 06 
março 2016. 
 
 
9 
 
[8] PRETO DE ERIOCROMO T. Ficha de Informações de Segurança de Produtos Químicos 
– FISPQ. Química Moderna, 2012. Disponível em: 
<http://www.quimicamoderna.net.br/fispq/FISPQ_114305.pdf>. Acesso em 06 março 2016. 
[9] Volumetria de Complexação. Universidade Federal de Juiz de Fora – UFJF, 2011. 
Disponível em: < http://www.ufjf.br/baccan/files/2011/05/Aula_pratica_10.pdf>. Acesso em 
09 março 2016. 
[10] A água dura. Universidade Estadual do Norte Fluminense – UENF. Disponível em: 
<http://www.uenf.br/uenf/centros/cct/qambiental/ag_dura.html>. Acesso em 09 março 2016.