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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS Campus Sorocaba Análises Físico-Químicas: pH, Condutividade, Temperatura e Alcalinidade. Docente: Profª Drª Luciana Camargo de Oliveira Discentes: Ana Claudia Lisboa Domingues R.A.: 759655 Franciny Oliveira Rodrigues R.A.: 641286 Leonardo Vasconcelos Coradi R.A.: 744926 Lucas de França Barbosa R.A.: 760862 Sorocaba, 18 de Abril de 2019. 1. Objetivos Análise de parâmetros físico-químicos da água advinda da torneira, como pH, temperatura, alcalinidade e condutividade. 2. Introdução Teórica A Água é essencial para a sobrevivência de plantas, animais e microorganismos, sendo responsável também pelo transporte de substâncias vitais aos organismos. Informações sobre a qualidade da água são de suma importância para a compreensão dos processos ambientais, assim como os impactos sofridos e seu controle. As análises físico-químicas tem como objetivo identificar e quantificar elementos e compostos iônicos relacionando sua presença e seus (atuais e futuros) efeitos associando-os a questões ambientais. Os resultados apresentados indicarão se a água está apta ou causará danos ao ecossistema e a saúde humana. Há uma grande variedade de elementos e substâncias dissolvidas na água, provenientes em sua maioria do intemperismo de rochas, contribuições humanas que acrescentam substâncias solúveis (como as advindas de atividades industriais, de mineração, esgoto, etc..) e em pequena parte as advindas de precipitações atmosféricas como HNO3, H2SO4, NaCl e a emissão de gases. A presença de tais elementos químicos em formas orgânicas e inorgânicas permitem sua interação em diversas maneiras, muitas delas causam alterações e consequências nos processos básicos do ecossistema, como a formação de matéria orgânica e a decomposição de microorganismos. A Temperatura está diretamente relacionada com o consumo de água, a fluoretação, a solubilidade, ionização de substâncias coagulantes, mudança do pH, desinfecção, etc. A temperatura pode variar em função de fontes naturais (energia solar) e/ou derivadas de atividades humanas. O pH (potencial hidrogeniônico) indica a intensidade da acidez (<7,0), neutralidade (=7,0) ou alcalinidade (>7,0) em uma solução aquosa. A influência do pH nos ecossistemas aquáticos é exercida por seus efeitos sobre a fisiologia de várias espécies. Em determinadas condições de pH pode ocorrer a precipitação de elementos tóxicos, como os metais pesados. O valor de pH também determina a quantidade de CO 2 presente na amostra. Águas naturais geralmente possuem pH entre 4 e 9, devido a presença de bicarbonatos e carbonatos de metais alcalinos e alcalinos terrosos. A Alcalinidade Total aponta a capacidade que a água tem em neutralizar ácidos, ou seja, quantificar as substâncias da água que atuam como tampão. Essa capacidade é devido a presença de bases fortes, bases fracas e de sais de ácidos fracos presentes na amostra. Os compostos responsáveis pela alcalinidade total são sais que contém carbonatos, bicarbonatos, hidróxidos, e secundariamente íons hidróxidos, como cálcio e magnésio, silicatos, boratos, fosfatos e amônia. Os minerais com capacidade tampão mais comuns são calcita (CaCO3), magnesita (MgCO3), dolomita (CaCO 3.MgCO3) e brucita (Mg(OH)2). A alcalinidade total em amostras de água é determinada por volumetria e expressa em mg.L-1 de CaCO3. Condutividade Elétrica se refere à capacidade que uma solução aquosa possui em conduzir corrente elétrica. Soluções da maior parte dos ácidos, bases e sais inorgânicos são relativamente boas condutoras, já as moléculas de compostos orgânicos que não dissociam em solução aquosa, em sua maioria, conduzem pouca corrente elétrica. 3. Materiais e Metodologias Utilizadas Materiais e Reagentes ● 2 Béqueres de 50 mL ● 1 Erlenmeyer de 250 mL ● Suporte Universal para bureta ● 1 Bureta de 25mL ● 1 Proveta 100 mL ● Fitas teste de pH ● pHmetro ● Condutivímetro ● Indicador alaranjado de Metila ● Solução de Ácido Sulfúrico (H2SO4) 0,005 mol.L-1 ● Amostra de Água Procedimento Experimental Inicialmente foi coletado uma amostra de 40 mL de água da torneira utilizando um béquer de 50 mL. Posteriormente, realizou-se a primeira medida físico-química: a medição de pH da alíquota com a fita teste. Finalizado a medição, repetiu-se o processo utilizando um pHmetro. Em seguida, foi medida a condutividade da mesma amostra utilizando um condutivímetro, anotando-se o valor obtido. Iniciando a análise de alcalinidade, foi preparado um Erlenmeyer, onde foram transferidos 100mL de água da torneira utilizando-se a proveta, amostra essa onde em seguida foram adicionadas 5 gotas do indicador alaranjado de metila. Após, foram separados em um béquer, 50mL de ácido sulfúrico (H2SO4) 0,005 mol.L-1 a fim de se preencher a bureta posteriormente utilizada para titulação, iniciando-se assim a metodologia. Com a bureta completa, foram retiradas as bolhas e deu-se início o processo de titulação. Como o ponto de viragem era pouco perceptível, foi-se conferindo o mesmo através do pH, que era constantemente medido com a fita teste de pH. Após atingir o ponto de viragem, anotou-se o volume de titulante consumido na reação. Com todas as anotações feitas, foram lavadas e organizadas as vidrarias utilizadas. 4. Resultados e Discussões Medindo a amostra de água da torneira com uma fita de pH atingiu-se o resultado 7, enquanto o pHmetro obteve resultado 7,87. Os resultados obtidos, tanto com a fita quanto com o equipamento, estão dentro do limite permitido (pH oscila entre 6,9 a 9). Para a temperatura, o termômetro indicou resultado igual a 24,4ºC. Sendo o Brasil um país tropical, a temperatura obtida é considerada como aceitável. Levando em consideração que as elevações de temperaturas aumentam a taxa de reações físicas e químicas e diminuem o grau de solubilidade da água, variações de temperatura entre amostras oriundas de locais diferentes são esperadas, devido a diferença de estações do ano, altitude, latitude, período do dia, etc. Porém, amostragens com diferentes temperaturas oriundas de mesmo local, podem indicar intervenções humanas, como despejos industriais. Em relação a condutividade, ao utilizar-se um condutivímetro, obtivemos resultado igual a 227,1 μ.S.cm-1 que para água de torneira é esperado, já que de acordo com a literatura estaria em torno de 200 μ.S.cm-1. O resultado indica que o analito de interesse possui concentrações de sais acima da água potável. Por fim, por meio do método de titulação volumétrica para obtenção da alcalinidade total da amostra, foi consumido o volume de 43,5mL de ácido sulfúrico, porém, o que nos indicou o ponto de viragem foi o pH da amostra atingir valor igual a 4 sem que o indicadoratingisse seu ponto de viragem. A reação ocorrida deu-se por: 2 HCO3 - + H2SO4 → 2 H 2CO3 + SO4 2- 2 CH3COO- + H 2SO4 → 2 CH 3COOH + SO4 2- 2 H2PO4 - + H2SO4 → 2 H 3PO4 + SO4 2- A alcalinidade é expressa como carbonato de cálcio, para tal determinação utilizaremos a fórmula: CaCO3 mg L-1 de alcalinidade total = V a V 1 . M x 100,000 sendo: V1 = volume em mL de ácido gasto na titulação até atingirmos pH 4,0 M = molaridade do ácido utilizado Va = volume da amostra em mL Assim, obtivemos: CaCO3 mg L-1 de alcalinidade total = 100mL 43,5 mL . 0,005 mol x 100,000 Alcalinidade total = 217,5 CaCO3 mg L-1 Como o pH da amostra atingiu valor igual ou próximo a 4 (não há exatidão pois foi utilizado fita teste) sem apresentar o ponto de viragem, indica que haviam bicarbonatos e ácidos minerais presentes na amostra. Segundo literatura, uma amostra de água apresenta alcalinidade se seu pH for inferior à 4,5, limite que condiz à conversão de bicarbonatos em gás carbônico. Além disso nota-se que a alcalinidade total da amostra indica uma dureza relativamente elevada para a água. 5. Conclusão Com o final das medições, podemos dizer que as análises realizadas nos permite o entendimento ao funcionamento do ecossistema, os problemas ambientais, e as possíveis soluções para as resoluções de alterações dos padrões da água, minimizando os impactos ambientais. Com os resultados e os dados obtidos de pH 7 e pH 7,87 com medições realizadas tanto com fita teste, quanto utilizando o pHmetro respectivamente, expõem que a amostra se encontra dentro do limite aceitável de boas condições da água, que são entre 4 e 9 para águas naturais. A temperatura de 24,4°C se mostra aceitável e dentro dos padrões, sendo o Brasil um país tropical. A respeito da condutividade, o resultado de 227,1 μ.S.cm-1 era esperado para a água da torneira, devido a presença de substâncias dissolvidas que se dissociam em ânions e cátions e pela temperatura. E por fim, a identificação da presença de bicarbonatos e ácidos minerais também se mostrou satisfatória, já que em ambientes aquáticos a alcalinidade é devida exclusivamente de bicarbonatos e da decomposição da matéria orgânica, com a liberação e dissolução de CO2. Porém também indica que essa água que foi utilizada na amostra não seria ideal para algumas utilizações, como em caldeira ou indústrias, já que devido a dureza da água poderia ocorrer o depósito de carbonatos, pois com o aumento da temperatura na água, devido as máquinas na indústria, os carbonatos precipitam-se e se prendem à tubulação. 6. Referências Bibliográficas COMPANHIA AMBIENTAL DO ESTADO DE SÃO PAULO. Guia nacional de coleta e preservação de amostras. Disponível em: <http://arquivos.ana.gov.br/institucional/sge/CEDOC/Catalogo/2012/GuiaNacionalDe Coleta.pdf> DA SILVA, A. B. Análise físico-química da água utilizada para consumo nas escolas municipais da zona urbana de Esperança/PB. Disponível em: <https://periodicos.unifap.br/index.php/biota/article/viewFile/3762/v8n3p49-52pd> Acesso em: 16/04/2019. DI BERNARDO, L; et. al. Métodos e técnicas de tratamento da água. 2 ed. São Carlos: RiMa, 2005. NOGUEIRA, F. F.; et. al. Análise de parâmetros físico-químicos da água e do uso e ocupação do solo na sub-bacia do Córrego da Água Branca no município de Nerópolis – Goiás. Disponível em: <https://www.eec.ufg.br/up/140/o/An%C3%A1lise_de_par%C3%A2metros_f%C3%A Dsico-qu%C3%ADmicos_da_%C3%A1gua_e_do_uso_e_ocupa%C3%A7%C3%A3 o_do_solo_na_sub-bacia_do_C%C3%B3rrego_da_%C3%81gua_Branca_no_munic %C3%ADpio_de_Ner%C3%B3polis_%E2%80%93_Goi%C3%A1s.pdf> Acesso em: 16/04/2019 PORTAL TRATAMENTO DE ÁGUA. Qualidade da Água. Disponível em: <https://www.tratamentodeagua.com.br/artigo/qualidade-da-agua/> Acesso em: 16/04/2019
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