Lista 02 - Química Inorgânica - Hidrogênio, metais alcalinos e Alcalinos Terrosos

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INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA NATUREZA
CURSO: QUÍMICA 
 
RESOLUÇÃO DAS LISTAS DE EXERCÍCIOS (1 e 2) DE QUÍMICA INORGÂNICA II
Docente responsável: Prof.Dr.:  Milton Ferreira 
Elaborado pelos estudantes:
· Bernardino Caluaco;
· Junilson Madureira.
ACARAPE, 2021
LISTA II- HIDROGÊNIO, METAIS ALCALINOS E ALCALINOS TERROSOS
HIDROGÊNIO:
1) Proponha razões a favor e contra a inclusão do hidrogênio em um dos grupos de elementos representativos da tabela periódica
R: Pelas suas propriedades peculiares, teoricamente, o hidrogênio não faz parte de nenhum grupo/família da tabela periódica. Porém, convencionalmente na tabela periódica, ele aparece na família dos metais alcalinos (grupo 1). Por algumas semelhanças em suas propriedades, o hidrogênio também poderia fazer parte do grupo 14 (família do carbono) e do 17 (família dos halogênios). Eis algumas razões pelas quais isso pode ou não acontecer:
- Grupo 1: O hidrogênio é incluído na família dos metais alcalinos, porque possui a mesma quantidade de elétrons na última camada em relação a todos os outros elementos do grupo, apenas um (1) elétron na camada de valência. Porém, quando comparamos as propriedades físicas e químicas do hidrogênio com outros elementos do grupo, vemos razões que se colocam contra a posição do elemento nesse grupo: Primeiramente, o hidrogênio não um é metal; ao contrário do que acontece com os metais alcalinos, o hidrogênio possui uma fraca tendência de ceder o seu elétron de valência (por estar fortemente atraído pelo núcleo), formando geralmente ligações de partilha de elétrons (covalentes). O hidrogênio não sofre oxidação, como é o caso dos alcalinos.
- Grupo 14: O hidrogênio poderia fazer parte do grupo 14, Família do carbono, por possuir estrutura eletrônica semelhante a esses elementos, pois, ambos possuem o nível externo (camada de valência) semi preenchido. Porém, o fato de ele só possuir um único elétron na camada de valência se torna numa razão contra a sua inclusão no grupo 14, onde os elementos possuem quatro elétrons na camada de valência.
- Grupo 17: Outro grupo onde o hidrogênio poderia ser enquadrado é o grupo 17 da tabela periódica, a família dos halogênios, porque ambos completam a camada de valência com adição de apenas um (1) elétron e também possuem átomos pequenos. Uma razão contra a inclusão do hidrogênio na família dos halogênios é porque os elementos do grupo 17 geralmente adquirem elétrons formando íons negativos (X-). Não é comum o hidrogênio formar um íon negativo, embora ele forme hidretos iônicos M+H- com alguns metais altamente eletropositivos.
2) Descreva quatro métodos de obtenção de hidrogênio em escala industrial. mostra também um método conveniente para preparação em laboratório.
R: A obtenção do Hidrogênio em escala industrial (grande escala) pode ser feita pelos seguintes métodos:
1 - Pode ser obtido em grande escala e a baixo custo, passando-se vapor de água sobre coque aquecido ao rubro. O produto obtido é uma mistura de monóxido de carbono (CO) e moléculas de hidrogênio (H2), também chamado de gás d’água. Esse produto é um importante combustível industrial, por ser de fácil obtenção e liberar grande quantidade de calor ao ser queimado. 
C + H2O 1000oC → CO + H2
CO + H2 + O2 → CO2 + H2O + calor 
Por esse método, não é possível obter H2 puro devido a difícil remoção de CO no produto final. Para separar o CO do H2, é necessário liquefazer o CO a baixas temperaturas e sob altas pressões. Uma alternativa para facilitar a separação é misturar a mistura gasosa com vapor resfriada a 400oC e passada sobre óxido de ferro num conversor adequado, formando assim, H2 e CO2. A remoção de CO2 é mais fácil em relação ao CO, pois pode ser dissolvido em água sob pressão ou reagir com uma solução de K2CO3. Nesse caso, forma-se KHCO3 em solução e o H2 gasoso permanece inalterado.
CO + H2 + H2O + Fe2O3 + 450oC → 2H2 + CO2 
2 - O hidrogênio pode ser obtido a escala industrial pelo processo de reformação a vapor. O hidrogênio obtido por esse método é usado no processo Haber-Bosch de síntese de amônia (NH3) e na hidrogenação de óleos. A reforma a vapor ocorre quando hidrocarbonetos leves, como o metano (CH4), são misturados com vapor de água e passados sobre catalisador de níquel a uma temperatura de 800 a 900oC. O gás que sai do reator é constituído por CO, CO2, H2 e excesso de vapor de água. 
CH4 + H2O → CO + 3H2 
CH4 + 2H2O → CO2 + 4H2
Essa mistura de gás resultante é resfriada com mais vapor, resfriada a 400oC e passada para um conversor que contém um catalisador de ferro/cobre onde CO é transformado em CO2.
CO + H2O → CO2 + H2
Finalmente, o CO2 é absorvido por uma solução de K2CO3 ou de etanolamina, HOCH2CH2NH2. O K2CO3 e a etanolamina são regenerados por aquecimento.
K2CO3 + CO2 + H2O → 2KHCO3 
2HOCH2CH2NH2 + CO2 + H2O → (HOCH2CH2NH3)2CO3
3 - O hidrogênio é obtido, como um importante subproduto, no processo de “craqueamento” de hidrocarbonetos. Esse processo ocorre nas refinarias de petróleo, misturas naturais de hidrocarbonetos de elevado peso molecular, tais como nafta e óleo combustível, são submetidos ao “craqueamento” para formar misturas de hidrocarbonetos de pesos moleculares menores, que podem ser usadas como combustível automotivo. 
4 - O hidrogênio também é obtido através da eletrólise da água ou de soluções de NaOH ou KOH. O hidrogênio obtido por esse método possui 99,9% de pureza. Esse é o método mais dispendioso (requer mais custos). A água não conduz muito bem a corrente elétrica, sendo comum a eletrólise de soluções de NaOH e KOH numa célula com ânodos de níquel e cátodos de ferro. Os gases produzidos nos compartimentos do ânodo e do cátodo devem ser mantidos separados. 
Ânodo: 2OH- → H2O + 1/2O2 + 2e-
Cátodo: 2H2O + 2e- → 2OH- + H2 
Reação global: H2O → H2 + 1/2O2
Preparação de hidrogênio a nível laboratorial:
- O método comum de preparação do hidrogênio em laboratórios é através da reação de ácidos diluídos com metais, formando um sal e gás hidrogênio, sofrendo assim uma reação de simples troca ou de deslocamento. Também pode ser pela reação de um álcali (base) com alumínio. 
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2
3) Descreva os principais usos do hidrogênio.
R: Um dos aspectos importantes do hidrogênio, além de possuir várias fontes de obtenção, é a sua vasta gama de aplicações. O seu fornecimento é frequentemente um fator limitante na indústria:
- O hidrogênio é usado no processo Haber-Bosch de síntese da amônia ou amoníaco (o quinto composto com maior produção industrial), usada na produção de fertilizantes e fibras sintéticas como o náilon, entre outros produtos.
- O hidrogênio está atualmente a ser testado como fonte de energia “limpa” para utilização em transportes. A reação do hidrogênio com o oxigênio, para produzir água, realizada em células de combustíveis é uma das formas mais promissoras para gerar energia para automóveis, evitando a libertação de gases com efeito de estufa, ao contrário do que acontece com os motores atuais que utilizam a combustão de hidrocarbonetos de origem fóssil.
- O hidrogênio é usado na produção de energia através de processos de fusão nuclear. Este processo, que alimenta a maior parte das estrelas que brilham no firmamento, produz hélio a partir de núcleos de hidrogênio, liberando enormes quantidades de energia. Esta reação, que já foi utilizada na sua forma “descontrolada” nas bombas de hidrogênio. Quando levada a cabo de uma forma controlada, permite ter uma fonte de energia quase inesgotável. Esta área está em constante estudo, e se mostra como o futuro promissor da geração de energia elétrica.
- No estado líquido, o hidrogênio é empregado como carburante para foguetes e para o aprimoramento de combustíveis fósseis em geral.
- Já foi bastante usado, no princípio, para inflar balões e dirigíveis por ser 14,5 vezes mais leve que o ar. Esta utilização foi reduzida devido aos riscos de trabalhar com grandes quantidades de hidrogênio (inflamável), que foi bem patente no acidente que destruiuo zeppelin “Hindenburg” em 1937. Tem sido substituído por hélio (He), que é um gás inerte, ou seja, não reage, evitando a inflamabilidade.
- É usado na hidrogenação de óleos vegetais e outras gorduras, transformando-as em gorduras sólidas para a fabricação de margarinas e gorduras para cozinhar.
Outras aplicações relevantes do hidrogênio são:
- Produção de ácidos, como é o caso do ácido clorídrico (HCl);
- Produção de metanol, hidrogenação do carvão e na soldadura
- Combustível para foguetes espaciais;
- Arrefecimento de rotores em geradores elétricos em postos de energia, visto que o hidrogênio possui uma elevada condutividade térmica;
- No estado líquido é utilizado em investigações criogênicas, incluindo estudos de supercondutividade;
- Usado em processos de hidrodessulfurização, processamento de combustíveis fósseis, hidrodesalquilação, fibras sintéticas, tratamento de combustíveis e em hidrocraqueamento;
- Devido a sua solubilidade e a capacidade de ocasionar fragilidade em metais, o hidrogênio é usado como agente redutor para obtenção de metais a partir de minérios metálicos.
4)Escreva as equações que representam as reações do hidrogênio com:
a) Na: 2Na + H2→ 2NaH
b) Ca: Ca + H2→ CaH2 
c)C: CO + 2H2→CH3OH 
d) N: N2 + 3H2 → 2NH3 
e) S: S + H2→ H2S
 f) Cl2: H2 + Cl2 →2HCl
 g) CuO: CuO(g) + H2 (g) → Cu(s) + H2O(g)
5) A hidrazina, substância com fórmula molecular N2H4, é um líquido bastante reativo na forma pura. Na forma de seu monoidratado, N2H4 · H2O, a hidrazina é bem menos reativa que na forma pura e, por isso, de manipulação mais fácil. Devido às suas propriedades físicas e químicas, além de sua utilização em vários processos industriais, a hidrazina também é utilizada como combustível de foguetes e naves espaciais, e em células de combustível.
Uma outra característica importante da hidrazina é o fato desta apresentar tensão superficial excepcionalmente alta em comparação com outras substâncias de massas moleculares semelhantes. Nesse contexto, responda ao que se pede.
a) Desenhe as estruturas de Lewis para a hidrazina.
b) Descreva o motivo dessa alta tensão superficial.
R: A hidrazina possui uma alta tensão superficial devido a eletronegatividade de nitrogênio, fazendo do hidrogênio o “polo positivo” da molécula. 
c) Em qual das substâncias a seguir é mais provável que a ligação de hidrogênio tenha papel importante na determinação do seu estado físico: O fluoreto de metila (CH3F), Hidrazina (H2NNH2), Metano (CH4) e ácido Sulfídrico (H2S). Justifique. 
R: A substância em que é mais provável que a ligação de hidrogênio tenha um papel importante na determinação do seu estado físico é o fluoreto de metila (CH3F), devido a alta eletronegatividade do flúor, ou seja, a ligação de hidrogênio ocorre quando a molécula possui um hidrogênio (polo positivo) ligado a elementos muito eletronegativos.
6) Como as ligações do H2O, NH3 e HF são nas ligações intermoleculares?
R: H2O → ligação intermolecular do tipo ponte de hidrogênio;
NH3 → ligação intermolecular do tipo dipolo-dipolo ou dipolo permanente;
HF → ligação intermolecular do tipo ponte de hidrogênio
7) O eixo y da figura abaixo representa as temperaturas de ebulição de compostos dos elementos das famílias 14 e 16 da tabela periódica.
	
 No eixo x tem-se os valores das massas molares. Levando-se em consideração o gráfico a seguir, responda aos itens abaixo: 
a) Explique o comportamento observado para os pontos de ebulição nos compostos da família do carbono. 
R: O comportamento apresentado pelos pontos de ebulição nos compostos da família do carbono, pode ser explicado devido ao aumento da massa molar que resulta no aumento da temperatura de ebulição.
b) Explique por que a água apresenta ponto de ebulição superior ao dos demais compostos do grupo do oxigênio e por que essa discrepância não ocorre com os compostos da família do carbono.
R: O ponto de ebulição da água é superior ao dos demais compostos do grupo do oxigênio, o que não ocorre com os compostos da família do carbono. Devido ao fato de a água estabelecer ligações de hidrogênio, o que não acontece na família do carbono.
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METAIS ALCALINOS
1) Porque os elementos do grupo I são:
a) Monovalentes
R: Como as propriedades dos metais alcalinos estão relacionadas com a sua configuração eletrônica e tamanho de seu átomo, os elementos do grupo são monovalentes por apresentarem 1e- na sua última camada, ou seja, possuem a tendência de perder 1e-.
b) Essencialmente iônicos
R: Os elementos dos metais alcalinos são essencialmente iônicos devido a baixa energia de primeira ionização que possuem; por isso, eles são encontrados como cátions de carga unitária.
c) Agentes redutores fortes
R: Esses elementos são fortes agentes redutores, devido às baixas energias de ionização, sendo, portanto, usados na extração de certos metais difíceis de se obter de outra forma.
d) Têm os menores valores de energia de ionização que os demais elementos do mesmo período.
R: Sendo a energia de ionização a energia necessária para remover um ou mais elétron de um átomo isolado no estado gasoso que, em grupo aumenta de baixo para cima e em período, da esquerda para direita; assim, podemos compreender do porquê esses elementos possuírem menores valores de energia de ionização, em comparação aos demais elementos da tabela periódica.
Uma outra explicação está relacionada com o tamanho do átomo, ou seja, quanto maior o raio atômico, menor é a energia de ionização.
2) Porque os elementos do grupo I são moles, possuem baixo ponto de fusão e baixa densidade?
R: Os elementos do grupo 1 são moles por terem átomos grandes e força de coesão entre os átomos e estrutura de corpo centrado. Possuem baixa densidade, devido a serem átomos relativamente grandes e de baixo peso molecular.
3) Represente através de equações as reações entre sódio e:
a) H2O: Na + H2O → NaOH + H2
b) H2: 2Na + H2→ 2NaH
c) Grafite: Cgraf. + 4Na → Na4C
d) O2: 4Na + O2→ 2Na2O /
e) N2: 2Na + 3N2→2NaN3
f) Cl2: 2Na + Cl2→ 2NaCl
g) Pb: Pb(NO3)2 + 2NaI → 2NaNO3 + PbI2
h) NH3: Na + 4NH3 → [Na(NH3)4]
4) Explique as diferenças de reatividade dos elementos do grupo I com a água.
R: Em contato com a água, todos os metais alcalinos e alcalinos terrosos formam como produtos uma base e o gás hidrogênio, ou seja, reagem violentamente, porque o hidrogênio liberado entra em combustão ao entrar em contato com o oxigênio presente no ar.
Essa reatividade aumenta à medida que os períodos dos metais alcalinos aumentam, ou seja, cresce nesse sentido:
Li < Na < K < Rb < Cs
5) Quais as etapas de obtenção do sódio metálico. Represente as reações envolvidas.
R: O sódio metálico é obtido através da eletrólise ígnea do cloreto de sódio (NaCl), método utilizado por Humphry Davy, no qual ele realizou a eletrólise ígnea da soda cáustica, ou seja, ele passou uma corrente elétrica pelo hidróxido de sódio fundido. 
A seguir, temos um esquema de como ocorre essa eletrólise do sal de cozinha:
	Visto que o sal está fundido, existem no meio os cátions Na+. Assim, quando o gerador (pilha na figura acima) é ligado, ele fornece elétrons para um dos eletrodos, que se torna o cátodo, isto é, o polo negativo. Visto que cargas opostas se atraem, esse pólo negativo atrai os cátions Na+ e há a redução desses íons, isto é, eles recebem os elétrons do eletrodo (cátodo) e forma-se o sódio metálico:
Cátodo: Na+(ℓ) + e- → Na(s)
No outro polo ocorre a oxidação do ânion cloreto (Cℓ-), produzindo também o gás cloro:
Cátodo: Na+(ℓ) + e- → Na(s)
Ânodo: 2Cl-(ℓ) → 2 e- + 1Cl2(g)
Reação Global: Na+(ℓ) + 2Cl-(ℓ) → Na(s) + 1Cl2(g)
	O sódio produzido possui amplas aplicações, sendo que a mais conhecida é na fabricação de lâmpadas a vapor de sódio (amarelas), usadas para iluminação especial de ruas e estradas. Seu maior uso é na produção de peróxido de sódio, Na2O2, e cianeto de sódio, NaCN.
6) A molécula de Li2 apresenta propriedades magnéticas? Justifique a partir da TOM.
R: A molécula de Li2apresenta propriedades magnéticas. É uma molécula Diamagnética, ou seja, na presença de campos magnéticos as moléculas de lítio são repelidas. Isso se deve a configuração do orbital molecular do lítio que é preenchido (possui os dois elétrons de spins contrários). Se fosse semipreenchido, a molécula apresentaria propriedades paramagnéticas, que é o inverso do diamagnetismo. 
Todo material diamagnético submetido a um campo magnético externo, apresenta um momento dipolar magnético líquido orientado no sentido oposto ao do campo magnético externo (repulsão). De lembrar que o diamagnetismo corresponde ao tipo mais fraco de resposta magnética de um sistema, quando comparado ao ferromagnetismo ou ao paramagnetismo; por isso geralmente se diz que o diamagnetismo é um efeito quântico que existe em todos os materiais, porém devido a sua fraqueza, normalmente não pode ser observado. 
Conforme foi dito, o paramagnetismo que o lítio apresenta se deve à configuração dos seus orbitais moleculares, o que pode ser explicado pela Teoria do Orbital Molecular (TOM):
- A TOM descreve a ligação química em termos de combinação e do arranjo de orbitais atômicos para formar orbitais que estão associados à molécula como um todo. É importante para elucidar alguns aspectos da ligação não explicados pela estrutura de Lewis, pela Teoria de repulsão dos pares de elétrons da camada de valência (RPENV) e pela hibridização. 
- Os elétrons nos átomos podem ser descritos por determinadas funções de onda, que chamamos orbitais atômicos. De maneira similar, a teoria do orbital molecular descreve os elétrons nas moléculas usando funções de onda específicas chamadas orbitais moleculares. Os orbitais moleculares (OM) têm muitas das características dos orbitais atômicos: podem acomodar um máximo de dois elétrons (de spins contrários), têm uma energia definida, podemos visualizar sua distribuição de densidade eletrônica pelo uso de uma representação e o preenchimento com elétron dos seus orbitais é feito por ordem crescente de energia. A diferença entre os OMs e os orbitais atômicos é que os OMs estão associados com a molécula como um todo, e não com um único átomo. 
- As seguintes regras resumem a formação de OMs e como eles são ocupados por elétrons: 1) O número de OMs formado é igual ao número de orbitais atômicos combinados; 2) Os orbitais atômicos se combinam mais efetivamente com outros orbitais atômicos de energias similares; 3) A eficiência com a qual dois orbitais atômicos se combinam é proporcional à superposição entre eles, isto é, à medida que a superposição aumenta, o OM ligante diminui em energia e o OM aumenta; 4) Cada OM pode acomodar, no máximo, dois elétrons, com seus spins emparelhados (princípio da exclusão de Pauli); 5) Quando os OMs de mesma energia são ocupados, um elétron entra em cada orbital (com o mesmo spin) antes de ocorrer o emparelhamento (regra de Hund). 
- A estabilidade das moléculas se dá quando o número de elétrons em OMs ligantes é superior ao número de elétrons em OMs não ligantes. 
O lítio, o primeiro elemento do segundo período, tem configuração eletrônica 1s22s1. O diagrama de níveis de seus OMs é representado da seguinte forma:
A combinação de quatro orbitais atômicos produziu quatro OMs (regra 1). Os orbitais 1s de Li combinam-se para formar os OMs ligante e antiligante e . Os orbitais 2s interagem exatamente do mesmo modo, produzindo OMs ligantes () e antiligantes (). Vemos que dos orbitais formados não há nenhum semi-preenchido, o que confere a essa molécula propriedades diamagnéticas, quando submetida a um campo magnético externo.
7) Explique detalhadamente o comportamento dos elementos do grupo I perante o teste da chama. 
R: Os elementos do grupo em testes de chama, são usados para identificar íons metálicos alcalinos em compostos. Um fio de teste de chama limpo e úmido é mergulhado em uma amostra sólida do composto e, em seguida, colocado em uma chama azul de Bunsen. Os elétrons promovidos perderão energia novamente, caindo de volta para níveis de energia mais baixos. A energia liberada dependerá das lacunas de energia entre os vários orbitais, e isso varia de elemento para elemento. Cada salto de energia para baixo será visto como um comprimento de onda particular (ou frequência) de luz. Isso significa que cada elemento, com diferentes lacunas entre os vários níveis de energia, irá produzir um conjunto único de linhas espectrais e, portanto, uma cor de chama única. A cor da chama indica qual íon de metal alcalino está presente no composto. As cores dos metais são: lítio (vermelho), sódio (laranja), potássio (lilás), rubídio (violeta-avermelhado) e césio (azul-violeta).
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METAIS ALCALINOS TERROSOS
1) Porque os elementos do grupo 2 são menores que os correspondentes do grupo 1?
R:Os átomos dos elementos do grupo 2 são menores que os correspondentes elementos do grupo 1, porque a carga adicional do núcleo faz com que a atração sobre os elétrons aumente. Os elementos do grupo 1 possuem maior raio, devido a carga nuclear efetiva.
2) Porque os elementos do grupo 2 são mais duros, porque tem pontos de fusão mais elevados que metais do grupo 1?
R: São mais duros pois os íons possuem maior relação carga/raio.
3) Porque compostos de berílio são muito mais covalentes que os compostos dos demais elementos do grupo 2?
R: Os compostos de berílio são caracterizados por possuírem um elevado carácter covalente, contrariamente ao que acontece com os elementos mais abaixo no mesmo grupo, como o cálcio ou o estrôncio. Esta capacidade para estabelecer ligações covalentes está relacionada com o seu pequeno raio atómico e as suas elevadas energias de ionização e de sublimação. 
4) Descreva as diferenças estruturais entre o BeH2 e o CaH2.
R: O BeH2 e o CaH2 são compostos inorgânicos. Eles são hidretos contendo átomos de hidrogênio como aceitadores de elétrons. BeH2 é hidreto de berílio enquanto CaH2 é hidreto de cálcio. A principal diferença entre a estrutura BeH2 e CaH2 é que BeH2 tem ligações químicas covalentes, enquanto CaH2 contém interações iônicas entre os átomos. Além disso, BeH2 é um composto covalente, enquanto CaH2 é um composto iônico.
5) Escreva as equações que representam as reações entre o cálcio e:
a) H2O: Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2
b) H2:Ca + H2 → CaH2
 c) C: Ca + 2C→ CaC2
d) N2: 3Ca+N2 → Ca3N2 
e) O2: 2Ca + O2 → 2CaO
f) Cl2: Ca + Cl2→ CaCl2
g) NH3: Ca + 2NH3 → Ca(NH2)2 + H2 
6) A dureza da água pode ser "temporária" ou "permanente".
R: A dureza da água pode ser temporária e permanente.
· Temporária, devido à presença de Mg(HCO3)2 e Ca(HCO3)2. 
· Permanente, devido à presença de sulfatos de magnésio e/ou cálcio.
a) O que provoca a dureza e como pode ser eliminada em cada caso?
R: A dureza da água pode ser temporária e permanente.
Temporária, devido à presença de Mg(HCO3)2 e Ca(HCO3)2. 
Pode ser eliminada pela fervura:
2HCO3- (aq) ⇄ CO3-2 (aq) + CO2 (g) + H2O (l)
CO3-2 (aq) + Ca+2 (aq) → CaCO3 (s)
Pode ser eliminada pela adição de cal hidratada:
Ca(HCO3)2 (aq) + Ca(OH)2 ⇄ 2CaCO3 (s) + 2H2O (l)
Permanente, devido à presença de sulfatos de magnésio e/ou cálcio.
Não pode ser eliminada pela fervura
A eliminação requer a adição de carbonato de sódio...
Se houver muito Mg+2, pode haver precipitação na forma de hidróxido:
CO3-2 (aq) + H2O (l) → HCO3- (aq) + OH-(aq)
Mg+2 (aq) + OH-(aq) →Mg(OH)2 (s)
A dureza permanente pode ser tratada por destilação e passagem por coluna de troca iônica, onde Ca+2 e Mg+2 são substituídos por Na+ e pela adição de fosfatos inorgânicos, P2O74- ou P3O105- que complexam os íons Ca+2 e Mg+2.
b) Explique (consulte outras referências bibliográficas) porque zeólitas naturais podem ser utilizadas no tratamento de águas duras?
R: A zeólita é um mineral filtrante que pode retirar impurezas como ferro, manganês, amônia e metais pesados da água, por isso a zeólita para tratamento de água é muito utilizada. É um produto natural, que pode ser encontrado em diversos locais, eé muito útil para manutenção da potabilidade do líquido. As principais aplicações das zeólitas estão relacionadas às propriedades de troca iônica, catalítica e de adsorção seletiva de gases e vapores, decorrentes do alto grau de hidratação, baixa densidade e grande volume de espaços vazios (quando desidratada); alta estabilidade da estrutura cristalina e presença de canais de dimensões uniformes nos cristais desidratados (HARBEN & KUZVART 1996). Devido à capacidade de troca iônica das zeólitas, esses minerais têm sido amplamente utilizados no tratamento de efluentes industriais, domésticos, água de abastecimento, água subterrânea, drenagem ácida de mineração e solos contaminados.
7) Descreva todas as reações para a obtenção da Cal hidratada, bastante utilizada na pintura de muros e paredes.
A Cal hidratada é obtida através do processo de calcinação do cálcio. Trata-se de uma reação de decomposição térmica a que ocorre durante o processo de calcinação, que é aplicado em compostos sólidos, com temperatura em torno de 1000°C. 
Primeiramente é feita a extração de rochas de calcário, em seguida passa por uma seleção das rochas de interesse e estas são trituradas e moídas. O calcário já moído é então submetido a elevadas temperaturas, em torno de 900 a 1000°C em fornos industriais, e passa então pelo processo de calcinação para formação do óxido de cálcio, ou, popularmente conhecida como cal virgem (CaO). Para a obtenção da cal hidratada, produto muito utilizado na agricultura e na construção civil, o óxido de cálcio passa por uma reação de hidratação, conforme equação química abaixo:
CaO + H2O → Ca(OH)2