Purificação e abrandamento da água exp 1

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Purificação e Abrandamento da Água
Grupo 01: Jasmim, Rejane, Roberto e Tainára.
Introdução
Água = Fonte da vida.
Tratamento, processo e etapas de purificação.
A água de processos industriais é diferente da água potável.
Água mole
Água dura
Presença de sais de cálcio e magnésio. Eventualmente também o zinco, estrôncio, ferro ou alumínio.
Água livre de dureza troca iônica ou precipitação química.
Objetivos
Observar a diferença de comportamento entre a água tratada e a água dura.
Demonstrar formas de eliminação de dureza.
Observar a dureza temporária.
Observar a dureza permanente.
Parte 1: Tratamento da água.
Passo a passo:
Separou-se dois béqueres de 250 mL e colocou-se 100 mL de água suja em cada um deles.
Adicionou-se ao primeiro béquer 10 mL de sulfato de ferro III (10%) e 10 mL de solução de hidróxido de sódio.
Agitou-se bem a  solução no primeiro béquer. Colocou-se as soluções em repouso. 
Comparou-se os dois sistemas.
Filtrou-se a solução do primeiro béquer.
Adicionou-se 1 gota de hipoclorito de sódio ao primeiro béquer.
Comparou-se novamente a solução final do béquer 1 e 2.
Parte 1: Tratamento da água.
Após o primeiro repouso: no béquer utilizado para comparação (contendo apenas água suja) se manteve inalterado enquanto o outro (com soluções de Fe2(SO4)3 e NaOH) foi constatado que a maioria dos detritos e sujeiras contidas na água foram se aglomerando e decantando para o fundo do béquer mantendo uma coloração amarelada. 
Após filtragem e adição de hipoclorito de sódio na solução do primeiro béquer foi realizada a segunda comparação visual das duas soluções.
As etapas feitas no procedimento simulam um tratamento de água. 
Solução de sulfato de ferro III (aglutinante) no béquer simulou a etapa de Coagulação.
Hidróxido de sódio que reage com o sulfato de ferro III formando o hidróxido de ferro (Fe(OH)3) e Na2SO4, simulpu a decantação.
Fe2(SO4)3(aq) + 6NaOH(aq) --> 2Fel(OH)3(s) + 3Na2SO4(aq)
Em seguida foi feita a Filtração, porém 
substituindo os filtros de carvão, areia e pedras
por um papel filtro.
Hipoclorito de sódio (NaClO ) simulou a Cloração que é a etapa com o objetivo de eliminar os microorganismos causadores de doenças. 
As etapas de correção de pH e fluoretação consistem em adição de certa quantidade de cal hidratada ou de carbonato de sódio se a água estiver ácida e ácido fluorosilícico para prevenir a formação de cárie dentária em crianças.
Teste de dureza
Adicionou-se 1mL de solução alcoólica de sabão em um tubo de ensaio contendo 10mL de água destilada e em outro contendo com 10mL de água dura. Agitaram-se fortemente os tubos e observaram-se os resultados, comparando-os.
Verificou-se que no tubo contendo água destilada, houve a formação de espuma, enquanto que no tubo contendo água dura percebeu-se a formação de pouca espuma e turvação, o que indica a produção de um produto insolúvel. 
A reação que acontece com sabão e íons de cálcio e magnésio pode ser representada pelas seguintes equações químicas: 
Ca+2(aq) + 2 C18H35O2-(aq) → Ca(C18H35O2)2(s)
Mg+2(aq) + 2 C18H35O2-(aq) → Mg(C18H35O2)2(s)
Eliminação da dureza da água
Colocou-se 10mL de água dura em um tubo de ensaio e em seguida adicionou-se solução de carbonato de sódio (Na2CO3) até não haver mais precipitação. 
Filtrou-se o sistema obtido com o auxílio de um funil de vidro e um papel filtro. 
Com o filtrado obtido repetiu-se o processo do procedimento A.
Após a adição de Na2CO3 observou-se a formação de precipitado devido as seguintes reações:
Ca+2(aq) + Na2CO3(aq) → 2 Na+(aq) + CaCO3(s)
Mg2+(aq) + Na2CO3(aq) → 2 Na+(aq) + MgCO3(s)
Formação de sais insolúveis em água=abrandamento.
Geralmente no processo de abrandamento por precipitação química, é adicionada CaO (cal) e Na2CO3.
Após filtrar o sistema foram repetidas as etapas do procedimento A com 1 ml de solução alcoólica de sabão, e constatado a formação de espuma e uma pequena quantidade de turvação, comprovando que o método de abrandamento utilizado (precipitação química), reduziu as quantidades de íons Ca2+ e Mg2+ na água.
 
Parte 2: Dureza Temporária
Pesou-se 1g de carbonato de cálcio e colocou em um erlenmeyer contendo 100mL de água destilada, e adicionou-se 5 ml de fenolftaleína,
Borbulhou-se gás carbônico nesta solução durante algum tempo com auxílio de um canudo, e depois filtrou-se. 
Na dureza temporária o carbonato de cálcio adicionado em água destilada (coloração leitosa) não se solubilizou-se totalmente , formando um precipitado, após adicionar a fenolftaleína a coloração passa a ser róseo. Isto indica que há hidroxilas na solução , ou seja , ela é alcalina. 
Ao borbulhar o CO2 4, a solução volta a coloração inicial, pois o hidrogênio gerado reage com a hidroxila gerando água e neutraliza a basicidade. Ao filtrar a solução obteve-se água de bicarbonato de cálcio.
Retirou-se 30mL deste filtrado e transferiu 15 mL para um tubo de ensaio(tubo I) , e 15mL para outro tubo(tubo II). 
Ferveu-se o tubo de ensaio I durante 5 minutos e filtrou esta solução para um outro tubo de ensaio (tubo III). ao ferver houve liberação de CO2 e vapor de água, e a eliminação do cálcio , diminuindo a dureza , ou seja , transformou o bicarbonato em carbonato e precipitou o Ca2+ . O tubo I foi filtrado novamente para outro tubo (tubo III).
Em seguida colocou-se um pedaçinho de sabão no tubo II , e no tubo III e agitou-se. observou-se então que no tubo II ( não foi fervido ), espumou menos ,pois o cálcio reage com sabão e não forma espuma, ou seja , apresenta dureza, e no tubo III espumou mais pois não apresenta dureza.
Parte 3: Dureza Permanente.
Retirou-se 30 mL de solução de sulfato de magnésio 0,01 mol.L-1e transferiu 15 mL para um tubo de ensaio I e 15 mL para um tubo de ensaio II. 
No tubo de ensaio I adicionou-se 5 mL de carbonato de sódio a 10% e em seguida filtrou esta reação para um outro tubo de ensaio ,o tubo de ensaio III. 
Colocou-se um pedaço de sabão no tubo de ensaio II e no tubo de ensaio III. 
Repetimos este mesmo procedimento, com 4 gotas de detergente no tubo de ensaio II e no III. 
No tubo de ensaio I, onde foi adicionado o sulfato de magnésio ao carbonato de cálcio, não ocorreu nenhuma reação aparente ou mudança de coloração. Quando a solução é filtrada para o tubo de ensaio III o carbonato de magnésio fica retido no filtro, e o que fica no tubo de ensaio é apenas o sulfato de sódio. 
Quando adicionado o sabão no tubo de ensaio III, pode-se observar que o sabão reage muito mais nesta solução do que no tubo de ensaio II, pois, no tubo III não apresenta dureza. O tubo de ensaio II contém íons de Mg2, ou seja , apresenta dureza. 
Ao repetimos o experimento com detergente notamos que o tubo de ensaio filtrado apresenta mais sabão e o que não foi filtrado menos sabão, ou seja, o filtrado apresenta íons de sódio(Na+) que não afetam a capacidade dos sabões de produzir espuma. O tubo que contém sulfato de magnésio não reage com sabão pois apresenta dureza. A diferença entre o sabão e o detergente é que o detergente é mais efetivo, e mais solúvel, ou seja, não forma precipitados.
Conclusão
O sistema de tratamento de água requer várias subdivisões, cada qual com sua finalidade específica e indispensável. 
 
O processo de tratamento de água é divido na maioria das vezes em 7 etapas, que são: Coagulação, Floculação, Decantação, Filtração, Desinfecção (Cloração), Fluoretação e Correção do pH. 
A finalidade deste tratamento é garantir que a água de consumo seja a mais limpa e saudável possível.
Pelos experimentos e pesquisas realizadas, a água dura pode ser classificada em três tipos, a temporária, a permanente e total (contendo sais de dureza temporária e permanente). 
Existem vários métodos para reduzir a dureza, no caso da água temporária, a dureza, pode ser eliminado pela fervura, já a água dura permanente, exige processos mais complexos como, por exemplo, foi efetuado na prática o método de precipitação
química com Na2CO3, outro método utilizado em estações de tratamento é por troca ionica.
Fontes:
1. http://www.revistatae.com.br/noticiaInt.asp?id=3688 Consultado em 27 de março.
2. http://site.sabesp.com.br/site/interna/Default.aspx?secaoId=47 Consultado em 27 de março.
3. http://www.usp.br/qambiental/tratamentoAgua.html  Consultado em 30 de março.
4. http://www.infoescola.com/geografia/tratamento-de-agua  Consultado em 30 de março.
5. http://www.uenf.br/uenf/centros/cct/qambiental/ag_dura.html Consultado em 30 de março
6. Lee, J. D. Química inorgânica não tão concisa. Tradução da 5ª ed.nglesa. Editora Edgard Blücher Ltda. pp. 24, 217, 360-370. 1999.