Aguas I Hidrólise

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1.1 – In trodução 
 
 
Mu i tas vezes , na engenhar i a san i t á r i a , nos deparamos com a 
neu t ra l i zação de e f l uen tes . Com i sso , é p rec i so conhecer a m assa a ser 
dosada pa ra a neu t ra l i zação do e f l uen te , ass im como é p rec i so conhecer 
a vazão da bomba dosadora . 
 
Mu i tos não sabem que m u i tas reações de neu t ra l i zação são 
exo té rm icas . Com i sso , é p rec i so que tenhamos tanques que se jam 
res i s ten tes às var i ações té rm i cas . 
 
Aprende remos , t am bém , que mu i tas so l uções sa l i nas apresentam o 
pH d i f e ren te de neu t ro . Com i sso , t o rna-se essenc ia l a co r reção do pH. 
Tam bém aprenderem os como ca l cu l a r o pH dessas so l uções sa l i nas que 
apresentam o pH d i f e ren te de neu t ro . 
 
Verem os que a técn i ca da t i t u l ação têm im por tan te ap l i cação na 
engenhar i a san i t á r i a , porque nos pe rm i te conhecer a concen t ração do 
e f l uen te que será neu t ra l i zado . Desse m odo, poderemos con t ro l a r a 
vazão da bomba dosadora , a concent ração p rodu to qu ím i ca que será 
u t i l i zado na neu t ra l i zação do e f l uen te e t am bém prever -se os vo l um es a 
se rem consumi dos , necesár i os para os p ro j e tos dos tanques de p rodu tos 
qu ím i cos . 
 
 
UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO JANEIRO 
 
 
 
 
Departamento de Engenharia Sanitária e do Meio Ambiente - UERJ
 
Disciplina: ÁGUAS E ÁGUAS RESIDUÁRIAS I 
Professor: Gandhi Giordano 
Matéria: Hidrólise Salina 
 
 Índice 
1.1 – Introdução 
1.2 – Neutralização e Hidrólise 
1.3 – pH de Soluções Salinas 
1.4 – Titulação 
1.5 – Exercícios 
1.6 – Bibliografia 
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1.2 – Neutral ização e Hidról ise 
 
Neutral ização 
 
A reação que ocor re en t re um ác ido e um a base é cham ada de reação 
de neu t ra l i zação. Os p rodu tos dessa reação são água (o r i g i nados pe los 
í ons H + e OH - p roven ien tes do ác i do e da base , respec t i vam ente ) e um 
compos to i ôn i co que é o sa l . O cá t i on do sa l vem da base . Já o ân ion do 
sa l vem do ác i do . Na f o rma gera l , uma reação ác i do-base é : 
 
Ác i do + Base � Sa l + Água 
 
 
A reação de neu t ra l i zação é mu i to im por tan te na engenhar i a 
san i t á r i a , j á que m u i tas vezes temos que neu t ra l i za r o e f l uen te qu ím i co . 
Por i sso , to rna-se impor tan te conhecer ou t ra carac te r í s t i ca das reações 
ác i do-base que é o ca l o r resu l t an te . Mu i tas reações de neu t ra l i zação 
são exo té rm icas (ao se rea l i za rem l i beram ca lo r ) . Com i sso , os t anques 
em que se rão rea l i zados os p rocessos de neu t ra l i zação p rec i sam te r 
res i s tênc i a t é rm i ca . 
 
O p rocesso de d i sso lução de um so lu to em um so l ven te pode ser 
exo té rm ico ou endo té rm ico . I s to é ou t ro mot i vo para que os t anques 
tenham res i s tênc i a t é rm i ca . 
 
Um exemplo d i sso é o c l o re to f é r r i co que é mu i to usado nas es tações 
de t ra tam ento . É p rec i so um tanque com res i s tênc i a t é rm i ca e qu ím i ca , 
porque o c l o re to f é r r i co é m u i to agress i vo ao tanque , t ubu lação , e t c . 
 
Hidról ise 
 
Mui tas vezes a so l ução do p rodu to da reação en t re um ác ido e um a 
base , o sa l , não possu í pH neut ro . I s to ocor re dev ido as carac te r í s t i cas 
ác i das e bás i cas dos íons p roven ien tes dos ác i dos e das bases , porque , 
segundo a Teor i a de B rons ted-Lowry, qua lquer espéc ie qu ím i ca pode ser 
ác i da ou bás i ca . Uma espéc ie ác i da para B rons ted é aque la que doa o 
p ró ton H + . E a espéc ie bás i ca é aque la que recebe o p ró ton H + . 
 
Aprox im adam ente todos os sa i s são e l e t ró l i t os f o r tes , ou se j a , es tão 
comple tamente d i ssoc iados em so lução aquosa . Com i sso , o que va i 
de te rm inar se a so l ução sa l i na va i se r bás i ca ou ác i da são os cá t i ons e 
o ân ions p roven ien tes do sa l . Mu i tos desses íons são capazes de reag i r 
com a água e f o rmar H + ou OH - . A reação en t re o cá t i on ou o ân ion , do 
sa l , com a água é chamada de h i d ró l i se . Com i sso , podem os prever se 
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um a so lução sa l i na t e rá pH ác i do , bás i co ou neu t ro apenas pe los í ons 
cons t i t u i n tes do sa l . 
 
Os ân ions p roven ien tes do sa l são a base con jugada do ác i do que 
deu o r i gem ao sa l . Por exem plo , o c l o re to de p ra ta , AgC l , tem em 
so lução aquosa o ân ion C l - . Esses ân ions reagem com a água e 
p roduzem h id rox i l a como v i s to aba i xo : 
 
X - + H 2 O � HX + OH - 
 
A p rodução de h i d rox i l a pe lo ân ion do sa l deve-se a f o rça do ác i do 
que o ân ion ve i o . Sabem os que o ân ion é a base con jugada do ác i do 
que deu o r i gem ao sa l . Também sabemos que quan to ma i s f o r t e um 
ác ido é , ma i s f raca se rá a base con jugada. E quanto m a i s f raco o ác i do 
é , m a i s f o r t e é a base con j ugada. Com i sso , ác i dos f o r tes t êm bases 
con jugadas mu i to f racas . Por i sso , o ân ion te rá t endênc ia desprez í ve l 
em receber os p ró tons da água, conseqüentemente as h i d rox i l as não 
se rão f o rm adas e não a f e ta rá o pH da so lução sa l i na . 
 
Caso o ân ion do sa l t enha v i ndo de um ác ido f raco , e l e reag i rá com 
um a pequena ex tensão com a água e p roduz i rá ác i do f raco e h i d rox i l as . 
Esse ac résc imo de h i d rox i l as resu l t a rá em um m eio bás i co da so l ução . 
 
Já os cá t i ons p roven ien tes do sa l são o ác i do con jugado da base de 
que v i e ram. O ace ta to de sód io , CH 3 COONa, t em em so lução aquosa o 
í on Na + . En tão , os cá t i ons do sa l reagem com a água e p roduzem H + , 
como v i s to aba i xo : 
 
B + + H 2 O � BOH + H + 
 
A p rodução de p ró tons ,H + , pe l o cá t i on do sa l deve-se a f o rça da 
base . Quanto ma i s f o r t e a base , m a i s f raco será o ác i do con jugado . 
Quanto m a i s f raca a base , m a i s f o r t e será o ác i do con jugado. Com i sso , 
se o cá t i on ve i o de um a base f o r te , e l e t e rá t endênc ia desprez í ve l em 
reag i r com a água. Se o cá t i on v i e r de um a base f raca , e l e reag i rá em 
um a pequena ex tensão com a água e f o rmará p ró tons H + . O ac résc imo 
de H + na so l ução de i xará o m e io ác i do . 
 
En tão , caso tenhamos em um a so lução aquosa de sa l cá t i ons e 
ân i ons que v i e ram de base f o r te e ác i do f o r te , e l es não te rão tendênc ia 
em reag i r com a água. Com i sso , esperamos que o pH da so lução de sa l 
se j a neu t ro . Se a so l ução possu i r um ân ion que reage com a água e um 
cá t i on que não reage, esperamos que a so l ução se ja bás i ca . Se a 
so l ução possu i r ân i onsque não reagem com a água e cá t i ons que 
reagem, t e remos uma so lução sa l i na ác i da . O ú l t im o caso é se a so l ução 
possu i r ân i ons e cá t i ons que reagem com a água. Nesse caso , o íon que 
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possu i r ma io r cons tan te de i on i zação, ou se j a , m a i s f o r t e , reag i rá m a i s 
com a água e t e rá ma io r i n f l uênc ia no pH. 
 
O grau de h i d ró l i se , α h , nos f o rnece a re l ação da quan t i dade de m o l s 
do íon que so f re h i d ró l i se com re l ação ao núm ero i n i c i a l de mo l s . 
 
 
 
 
1 .3 – pH de Soluções Sal inas 
 
O cá l cu l o do pH de so luções sa l i nas é pa rec i do com o p roced imento 
do cá l cu l o de pH de so luções de ác i dos ou bases . 
 
P r ime i ro passo : Montar a reação de d i ssoc iação do sa l e ve r qua i s os 
í ons que vão so f re r h i d ró l i se ( reag i r com a água) . 
 
Segundo Passo : Monta r a t abe la de equ i l í b r i o da h i d ró l i se , usando 
como m ola r i dade do ân ion ou do cá t i on a mo la r i dade do sa l , j á que 
cons ide ram os es te com ple tam ente i on i zado na so l ução . 
 
Terce i ro Passo : Obter a cons tan te de h i d ró l i se , K h , do cá t i on com o 
K b da base que o cá t i on se o r i g i nou , pe l a f ó rm u la : 
 
 
 
 
Ou, ob te r a cons tan te de h i d ró l i se , K b , do ân ion com o K a do ác i do 
que o ân ion se o r i g i nou pe la f ó rmu la : 
 
 
 
 
 
 
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Caso o cá t i on e o ân ion so f ram h id ró l i se , a f ó rmu la f i ca : 
 
 
 
Quar to Passo : Reso l ve r a equação e ob te r a concent ração mo la r de 
H + para poder de te rm inar o pH da so l ução sa l i na . 
 
Bas ta o l har o p roced imen to no exerc íc i o reso l v i do , na seção de 
exerc í c i os . 
 
 
 
1 .4 – Ti tulação 
 
 
 
A t i t u l ação é o p roced imen to rea l i zado com a f i na l i dade de descobr i r 
a concen t ração de uma am os t ra . 
 
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Caso se ja p rec i so de te rm inar a concent ração de um a so lução de um 
ác ido , o p roced imen to cons i s te em go te j a r uma base de concent ração 
conhec i da a té que se ja a t i ng i do , com o aux í l i o de um i nd i cado r 
ác i do-base ou um m ed ido r de pH, o pon to de equ i va l ênc ia , que é o 
pon to no qua l a quant i dade es tequ iome t r i camente equ i va l en te de ác i do 
e base f o ram conc i l i adas . O ponto de equ i va l ênc ia é a curva do g rá f i co 
do pH em f unção do vo l ume de t i t u l an te ad i c i onado . 
 
 
 
A t i t u l ação é mu i to usada na engenhar i a san i t á r i a para de te rm inar a 
concent ração de p rodu tos qu ím i cos em e f l uen tes i ndus t r i a i s . Após 
de te rm inar a concent ração do p rodu to qu ím i co no e f l uen te , rea l i zam os o 
cá l cu l o pa ra saber a vazão da bomba que i rá despe ja r o p rodu to qu ím i co 
na es tação de t ra tamen to para t ra ta r o e f l uen te . 
 
 
 
 
 
 
 
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A par t i r do p r i nc íp i o de equ i va l ênc ia qu ím i ca , na qua l as subs tânc ias 
reagem em i gua ldade de núm ero de equ i va l en te . Temos a f ó rmu la : 
 
 
 
 
 
 
 
 
Na qua l : 
V= Vo lum e da am os t ra 
N= Concen t ração da amos t ra ( é o que dese jamos encon t ra r ) 
V ’ = Vo lume de t i t u l an te gas to 
N ’ = Concent ração do t i t u l an te 
 
Para achar a vazão da bom ba dosadora bas ta ap l i ca r a f ó rmu la : 
 
Q e f l u e n t e x Ce f l u e n t e = Q b o m b a x Cp r o d u t o 
 
 
 
Na qua l : 
Q e f l u e n t e = Vazão do e f l uen te ( L /h ) 
C e f l u e n t e = Concen t ração do p rodu to qu ím i co no e f l uen te ( mg/L ) 
Q b o m b a = Vazão da bomba dosadora ( L /h ) 
C p r o d u t o = Concent ração do p rodu to qu ím i co que i rá t ra ta r o e f l uen te 
( mg/L ) 
 
Com es ta f ó rmu la , podemos perceber que podemos a l t e ra r a vazão da 
bom ba dosadora e a concent ração do p rodu to qu ím i co que i rá t ra ta r o 
e f l uen te de acordo com o dese jado . 
 
 
 
1 .5 – Exercícios 
 
1 – De te rm ine se a so l ução de c l o re to de am ôn io , NH 4 Cl , apresenta 
pH ác i do , neu t ro ou bás i co . 
 
 
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Resp : O sa l c l o re to de am ôn io é o r i g i nado pe la reação de h i d róx i do 
de amôn io , NH 4 OH, e ác i do c l o r íd r i co , HC l . Es te sa l em so lução aquosa 
es tá no modo: 
 
 
 
Podemos ver que como o HC l é um ác ido f o r te , o ân ion C l - é uma 
base con jugada com tendênc ia desprez í ve l de receber um p ró ton . Com 
i s to , não reag i rá com a água. Já o NH 4 + é p roven ien te de uma base 
f raca , com i s to , es te cá t i on reag i rá em uma pequena ex tensão com a 
água a f o rmará H 3 O + . Com i s to , o m e io f i ca rá ác i do , en tão pH < 7 . 
 
 
 
 
2 – Dete rm ine se a so l ução de ace ta to de sód io , CH 3 COONa, 
apresenta pH ác i do , neu t ro ou bás i co . 
 
 
Resp : pH > 7 
 
 
3 –
 De te rm ine se a so l ução de c l o re to de sód io , NaCl , ap resenta pH 
ác i do , neu t ro ou bás i co . 
 
 
Resp : pH = 7 
 
 
4 – Es t ime o pH de c l o re to de am ôn io , NH 4 Cl , com uma concent ração 
de 0 ,15mol /L . Dado o K b do h i d róx i do de amôn io = 1 ,8x10 - 5 
 
Respos ta : Com o p r im e i ro exerc íc i o , podemos es t imar que o pH se ja 
m enor do que 7 . 
 
P r ime i ro passo : Montar a reação de d i ssoc iação do sa l e ve r qua i s os 
í ons que vão so f re r h i d ró l i se ( reag i r com a água ) . 
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Segundo Passo : Monta r a t abe la de equ i l í b r i o da h i d ró l i se , usando 
como m ola r i dade do ân ion ou do cá t i on a mo la r i dade do sa l , j á que 
cons ide ram os es te com ple tam ente i on i zado na so l ução . 
 
 
 NH 4 + NH 3 H 3 O + 
 IN ÍC IO 0 ,15 0 0 
 REAGIU - x +x +x 
 EQUIL ÍBRIO 0 ,15 - x x x 
 
 
Terce i ro Passo : Obter a cons tan te de h i d ró l i se , K h , do cá t i on com o 
K b da base que o cá t i on se o r i g i nou , pe l a f ó rm u la : 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Com i s to , ob te remos que x= 9 ,2x10 - 6 m ol /L . En tão , 
[H 3 O + ] =9 ,2x10 - 6 m ol /L 
 
pH = - l og [H 3 O + ] = 5 ,04 
pH = 5 ,04 
 
 
5 – Es t ime o pH de uma so lução de ace ta to de cá l c i o , Ca (CH 3 CO 2 ) 2 , 
com um a concent ração de 0 ,15m ol /L . 
Dado o K a do ác i do acé t i co = 1 ,8x10 - 5 . 
 
Resp : pH= 9 ,11 
 
 
6 – Es t ime o pH de uma so lução de benzoato de po táss i o , KC 6 H 5 CO 2 , 
com um a concent ração de 0 ,10m ol /L . 
Dado o K a do ác i do benzó i co= 6 ,5x10 - 5 . 
 
Resp : pH = 8 ,59 
 
7 – Um a amos t ra de 50m L de ác i doc l o r íd r i co , HC l , f o ram t i t u l ados 
com 100m L de um a so l ução de h i d róx i do de sód io , NaOH, com uma 
concent ração de 0 ,01eqq/L . Dê a norm a l i dade da amos t ra de HCl . 
 
 
Resp : Sabemos que as subs tânc ias reagem de modo a i gua la r o 
núm ero de equ i va l en te qu ím i co . O número de equ i va l en te qu ím i co é 
dado por Vo lume(L ) x Norm al i dade (eqq/L ) . 
 
En tão tem os a f ó rm u la VN = V ’ N ’ . 
 
Sendo V= Vo lume da amos t ra= 50mL= 0 ,050L 
N= Normal i dade da am os t ra , é o que dese jamos encon t ra r . 
V ’ = Vo lume de t i t u l an te gas to na t i t u l ação= 100m L= 0 ,1L 
N ’ = Normal i dade do t i t u l an te= 0 ,01eqq/L 
 
0 ,050xN=0,1x0 ,01 
N=0,02eqq/L 
 
A norma l i dade de amos t ra é 0 ,02eqq /L . 
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8 – Um a amos t ra de 20m L de h i d róx i do de sód io , NaOH, f o i t i t u l ada 
com 30m L de um a so lução 0 ,01N de ác i do c l o r íd r i co . Depo i s de acha r a 
concent ração de h i d róx i do de sód io na amos t ra , f o i p reparado um a 
so lução de ác i do c l o r íd r i co 10% para t ra ta r a so l ução de h i d róx i do de 
sód io em uma es tação de t ra tamento na qua l a vazão do e f l uen te é de 
20m 3 / h . De te rm ine qua l será a vazão da bomba dosadora de ác i do 
c l o r íd r i co . . 
 
Resp : Vazão da bomba dosado ra = 120L/h ou 0 ,12m 3 / h 
 
9 –
 Um a amos t ra de 50m L de ác i do c l o r íd r i co , HC l , f o i t i t u l ada com 
20m L de um a so lução 0 ,02N de h i d róx i do de sód io . Depo i s , f o i 
p repa rado uma so lução 5% de h i d róx i do de sód io para ser usado na 
es tação de t ra tamento que possu í uma vazão do e f l uen te com ác ido 
c l o r íd r i co de 3L /h . Sabendo que a es tação de t ra tam ento ope ra 10h /d i a . 
Ca l cu l e o consumo d i á r i o de h i d róx i do de sód io u t i l i zado pa ra t ra ta r o 
e f l uen te . 
 
Resp : São usados 8 ,76g de NaOH por d i a na es tação de t ra tamen to . 
 
 
 
1.5 – Bibl iograf ia 
 
 
SAW YER C.N . , McCar t y P .L , PARKIN , G.F . “Chemis t r y f o r 
Env i ronmenta l 
Eng ineer i ng and Sc ience ” – 5a ed i t i on - I n te rna t i ona l Ed i t i ons ; 
Mc Graw - H i l l 
H i gher Educat i on , Bos ton (USA) 2004. 
 
 
BROW N, LEMAY, BURSTEN – QUÍMICA A CIÊNCIA CENTRAL – 9 a 
ed i ção – PEARSON Pren t i ce Ha l l , São Pau lo . 
 
JEROME L . ROSENBERG, LAW RENCE M.EPSTEIN – QUÍMICA 
GERAL – 8 a ed i ção – Bookman, Co leção SCHAUM, 2003. 
 
ATK INS, PETER – PRINCÍP IOS DA QUÍMICA: QUESTIONANDO A 
V IDA MODERNA E O MEIO AMBIENTE/ PETER ATKINS E LORETTA 
JONES; TRAD. IGNEZ CARACELLI – PORTO ALEGRE: BOOKMAN, 2001.