Aula - pH, Acidez e Alcalinidade

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ETC 416 – Saneamento 1
Laboratório
pH, Acidez e Alcalinidade
Introdução
Variáveis de Qualidade
 Físicas:
 Cor Verdadeira 
 Turbidez
 Sabor e odor
 Temperatura
 Condutividade Elétrica
 Presença de Sólidos
 Microbiológicas
 Indicadores de contaminação 
fecal: Coliformes 
Termotolerantes e Enterococos, 
por exemplo. 
 Químicas: 
 pH
 Acidez
 Alcalinidade
 Dureza
 Cloretos
 Cloro remanescente
 Sulfatos
 Ferro e Manganês
 Metais tóxicos
 Oxigênio Dissolvido
 Matéria Orgânica
 DBO, DQO, COT, COD
 Fósforo e Nitrogênio
 Óleos e Graxas
 Compostos Fenólicos
 Detergentes
pH
pH
Dissociação da molécula de água:
H2O  H
+ + OH-
O íon hidrogênio, H+, permanece associado à própria molécula de água 
na forma do íon hidrônio, de modo que este equilíbrio pode ser 
melhor representado por: 
2H2O  H3O
+ + OH-
Voltando à primeira equação, a constante de equilíbrio da reação, Keq, 
pode ser expressa por:
Keq = [H].[OH
-]
[H2O]

pH
A concentração molar de água, [H2O], é constante e igual a 1000g/18 
= 55,5 mol / L, definindo-se uma nova constante de equilíbrio, Kw, que 
é o produto iônico da água:
Kw = [H
+].[OH-]
O valor de Kw, medido à 25C, é 1,1 x 10
-14. 
Em decorrência da dificuldade de se trabalhar com números muito 
pequenos, introduziu-se na química a notação p(x) = - log x. 
Em 1909, foi criada a escala de pH, que se baseia no antilogaritmo das 
concentrações de H+, ou seja: pH = - log [H+]
pH
 Assim: 
- log Kw = - log [H
+] - log[OH-]
 p Kw = pH + pOH
 a 25C  pH + pOH = 14, de onde se deduz que o ponto 
neutro correspondente ao valor de pH = 7. 
Para outros valores de temperatura, o valor de pKw varia e a 
neutralidade não corresponde a pH = 7,0.
pH
 O pH representa a concentração de íons hidrogênio H+, dando 
uma indicação sobre a condição de acidez, neutralidade ou 
alcalinidade da água. As alterações de pH podem ter origem 
natural ou antropogênica.
 Origem natural: 
 Dissolução de rochas (carbonáticas, por exemplo), 
dissolução de gases da atmosfera, oxidação da matéria 
orgânica e fotossíntese. 
 Origem antropogênica: 
 Efluentes domésticos e industriais.
pH
Importância:
a) Efeitos do pH nos ecossistemas aquáticos:
 Diretos: 
 Efeitos sobre a fisiologia de diversas espécies.
 Indiretos: 
 Precipitação ou solubilização de elementos químicos tóxicos;
 Efeito sobre a solubilidade de nutrientes.
pH
Acidificação dos Oceanos
pH
Importância:
b) Processos de tratamento de água para consumo 
humano:
 pH ótimo para as etapas de coagulação, floculação e cloração;
 pH da água final: aguas ácidas são corrosivas e águas alcalinas são 
incrustantes. 
Importância:
c) Processos de tratamento de águas residuárias:
 Tratamentos biológicos: 
 Tanto em meios aeróbios como anaeróbios, a condição de pH que 
corresponde à formação de um ecossistema mais diversificado e a um 
tratamento mais estável é a de neutralidade;
 Baixos valores de pH em tratamentos anaeróbios indicam 
desequilíbrio
 Tratamento físico-químico:
 Precipitação química de metais
pH
pH
Determinação:
 Método eletrométrico: 
eletrodo de pH ou pHmetro
 Método comparativo 
utilizando-se papel indicador 
universal (PIU) de pH 
Acidez
 Definição: Capacidade de a amostra reagir 
quantitativamente com uma base forte até um valor 
definido de pH, devido à presença de:
 ácidos fortes (ácidos minerais: clorídrico, sulfúrico, nítrico), 
 ácidos fracos (ácido acético, ácido carbônico) e 
 sais que apresentam caráter ácido (sulfato de alumínio, 
cloreto férrico).
Considera-se que todas as águas com pH menor que 8,5 
contêm acidez.
Acidez
 Origem natural: 
 Gás carbônico (atmosfera ou decomposição aeróbia ou 
anaeróbia)
CO2 + H2O H2CO3 HCO3
- + H+
Fontes de Acidez nas Águas
 Origem antropogênica: 
 Ácidos minerais
 Efluentes industriais: siderúrgica e metalúrgica –
processos de decapagem ácida. 
Fontes de Acidez nas Águas
Importância:
a) Consumo humano: sabor
b) Corrosão nas tubulações
Obs.: Não há padrões de qualidade ou de emissão para acidez.
Acidez
Determinação
1. Padronização da solução de NaOH
2. Determinação do pH inicial
3. Titulação com solução alcalina padronizada 
(NaOH), utilizando-se indicadores ou 
potenciômetro
 Até pH 4,5 – acidez de ácidos fortes, utilizando-
se o indicador verde de bromocresol (acidez ao 
verde de bromocresol).
 Até pH 8,3 – acidez de ácidos fracos, utilizando-
se o indicador fenolftaleína –Acidez total (acidez 
à fenolftaleína).
NaOH
Determinação
 Anotam-se os volumes gastos nas titulações:
 Até pH 4,5 – acidez de ácidos fortes
 Até pH 8,3 – acidez total
 A acidez é quantificada em mg de CaCO3, pois, como representa um 
conjunto de substâncias, é necessário utilizar um soluto de referência.
Acidez devida 
ao CO2
Acidez 
mineral
Acidez 
total
pH 4,5 (AM)
pH 8,3 (FF)
pH inicial
Determinação
 Expressão dos resultados de acidez:
a) NNaOH.VNaOH = Namostra.Vamostra
Namostra = (NNaOH.VNaOH) / Vamostra
Como: Csoluto = Nsoluto x Egsoluto
(mg/L) (Eg/L) (mg/Eg)
b) Acidez (mg/L de CaCO3) = Namostra . ECaCO3 (mg) 
Acidez (mg/L de CaCO3) = (NNaOH.VNaOH) . ECaCO3
Vamostra
ECaCO3 = 50.000 mg 
Alcalinidade
 Definição: Capacidade de a amostra reagir 
quantitativamente com um ácido forte até um valor 
definido de pH, devido à presença de:
 Sais do ácido carbônico, ou seja, bicarbonatos (HCO3
-) e 
carbonatos (CO3
-2);
 Hidróxidos (OH-) e
 Outros sais de ácidos fracos inorgânicos, como boratos, 
silicatos, fosfatos, e de ácidos orgânicos, como sais de ácido 
húmico.
Alcalinidade
 Origem natural: 
 Bicarbonatos e carbonatos dissolvem-se na água devido à 
sua passagem pelo solo. 
CO2 + H2O H2CO3 H
+ + HCO3
- H+ + CO3
-2
 Se o solo for rico em calcário, o gás carbônico da água o 
solubiliza, transformando-o em bicarbonato:
CO2 + CaCO3 + H2O Ca(HCO3)2
Fontes de Alcalinidade na Águas
 Origem antropogênica: 
 Efluentes industriais contendo soda cáustica 
(NaOH) e cal hidratada (Ca(OH)2). 
Fontes de Alcalinidade na Águas
Importância:
a) Consumo humano: não representa risco potencial à saúde pública. 
Provoca alteração no paladar e consequente rejeição em 
concentrações inferiores àquelas que pudessem trazer causar 
danos à saúde;
b) Pode causar a precipitação de carbonatos (incrustação) em 
sistemas de água quente;
c) Não há padrões de qualidade ou de emissão para alcalinidade;
Alcalinidade
Importância:
d) Etapa de floculação nas ETAs, a alcalinidade propicia a floculação por 
varredura, pois o coagulante reage com a alcalinidade da água (ou da 
cal hidratada adicionada) formando hidróxidos metálicos 
polimerizados altamente insolúveis que arrastam as partículas 
coloidais em seu percurso de sedimentação. 
https://www.youtube.com/watch?v=rLFJ2m7KgNk
https://www.youtube.com/watch?v=_OcBSQYfKWE
Alcalinidade
Importância:
e) A nitrificação do esgoto (ou oxidação da amônia a nitrato), 
que é um efeito desejável, leva a um consumo de alcalinidade 
do meio e à queda de pH, exigindo, em certas circunstâncias, 
a alcalinização artificial. 
Alcalinidade
Determinação
1. Padronização da solução de H2SO4
2. Determinação do pH inicial
3. Titulação com solução ácida padronizada 
(H2SO4), utilizando-se indicadores ou 
potenciômetro
H2SO4
Determinação
 Anotam-se os volumes gastos nas titulações:
 Até pH8,3 – alcalinidade à fenolftaleína (P): devida à presença de 
hidróxidos e de carbonatos;
 Até pH 4,5 – alcalinidade total (T)
 Tipos de alcalinidade:
 Alcalinidade à fenolftaleína - parcial (P): é a medida do teor de 
hidróxidos e de carbonatos, em termos de equivalentes de 
CaCO3 e
 Alcalinidade ao verde de bromocresol ou alcalinidade total (T): é 
a medida do teor de hidróxidos, carbonatos e bicarbonatos, em 
termos de equivalentes de CaCO3.
Determinação
Componentes da Alcalinidade
Determinação
 Resultados:
 Alcalinidade à fenolftaleína (P)
P = N H2SO4 x V H2SO4 x 50.000
V amostra
 Alcalinidade total (T)
T = N H2SO4 x V H2SO4 x 50.000
V amostra
 Os resultados também são expressos em mg de CaCO3, por tratar-se de uma 
mistura de componentes, como no caso da acidez. Caso sejam calculados os 3 
componentes, é possível expressar os resultados em mg/L de hidróxidos, 
carbonatos e bicarbonatos.