Determinação das Durezas Temporária, Permanente e Total de uma Água

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1 Determinação das Durezas Temporária, Permanente e Total de uma Água Dureza: Parâmetro característico das águas de abastecimento industrial e doméstico. Em suma é a dificuldade de uma água não dissolver sabão Devido: a quantidade de sais dissolvidos presentes na água (Ca, Mg e outros elementos: Fe, Mn, Cu, Ba...) Principal fonte (dureza): passagem pelas rochas, pelo solo e presença de resíduos (esgoto doméstico e industrial) Modo + simples de detectar: Teste da espuma Inconveniente: O sabão não limpa suficiente e certas atividades ficam mais prejudicadas. Ex: Indústria Têxtil (consumo é mais elevado) Valores admissíveis: 70 mg/litro CaCO 3 Água deixa uma película insolúvel (pias, banheiros, azulejos e na pele) Calcula-se: cada 10 mg/l de CaCO 3 de dureza provocam o desperdício de 190 gramas de sabão puro por cada m 3 de água Regiões + quentes: formação de crostas internas nas canalizações Ca e Mg responsáveis pelos maiores problemas de incrustações Prejuízos: restrição de fluxo de água (rompimento); fragilidade e ataque cáustico; aumento no custo de manutenção Águas com dureza e alcalinidade elevadas apresentam: gosto salobre e sensação de peso após ingestão (certa ação laxativa) Agricultura: alteram características físio-químicas dos agrotóxicos formulados Além das incrustações nas tubulações e caldeiras podem oferecer efeito corrosivo quando seus íons reagem com detergentes formam precipitados insolúveis que para serem eliminados dependem de detergentes ácidos em grandes concentrações

2 A dureza da água é medida em mg/litro de CaCO 3 (carbonato de cálcio) Pode variar de 10 a 200 mg/litro de CaCO 3 em água doce Até 2500 mg/litro de CaCO 3 em água salgada Para a água potável: este teor pode atingir até 500 mg/l (Do ponto de vista da potabilidade são admitidos valores máximos relativamente altos. Uma restrição muito severa, em relação a esses valores, poderia inviabilizar muitos abastecimentos públicos já que uma grande parcela não dispõem de recursos necessários para a remoção dessa dureza). Caldeiras: dureza=0 O tratamento de dureza da água varia com o propósito de sua aplicação e com sua classificação. Assim se a água for classificada como mole, o tratamento na indústria de alimentos pode ser realizado na própria caldeira com agentes complexantes, seqüestrastes, como sódicos de EDTA e polifosfatos ou precipitados. Se a água for classificada como dura, o tratamento deve ocorrer antes da entrada da água na caldeira, utilizando-se resinas sintéticas trocadoras de cátions, que são geralmente de origem orgânica e de aspecto ácido e trocam os íons cálcio e magnésio por hidrogênio livre e íons sódio. Quanto à dureza da água, a água pode ser classificada como: Água mole: dureza < 50 mg/l CaCO 3 Água com dureza moderada: dureza entre 50 e 150 mg/l CaCO 3 Água dura: dureza entre 150 e 300 mg/l CaCO 3 Água muito dura: dureza > 300 mg/l CaCO 3 OBS: Por outro lado a água dura é ideal para levedar certos tipos de cerveja, e o típico burbon whisky do Kentuky deve em parte o seu sabor à alta concentração de cálcio existente na região. A dureza da água pode ser expressa como: temporária, permanente e total Dureza Temporária (ou de carbonatos): É devida aos íons de Ca e Mg que sob aquecimento se combinam com íons bicarbonato e carbonatos. Pode ser eliminada por simples fervura.

3 Em caldeiras, trocadores de calor e outras tubulações por onde passa a água quente, os sais formados devido à dureza temporária se precipitam formando crosta criando uma série de problemas: > gasto de energia, < troca térmica, entupimento e até risco de explosão. Dureza Permanente É devida aos íons de Ca e Mg que se combinam com sulfatos, cloretos, nitratos e outros, dando origem a compostos solúveis que não podem ser retirados pelo aquecimento. Dureza Total É a soma da dureza temporária e da dureza permanente. A dureza é expressa em miligramas/litro de CaCO 3 independente dos íons que a estejam causando. Experimento Água Parte 1 Determine a Dureza Temporária da água de uma rede de abastecimento público. Objetivo: Conhecer a parcela da dureza total da água que pode ser eliminada por simples fervura. Materiais: Bureta, Erlenmeyer, Pipetas Reagentes: Solução de Ácido Clorídrico 0,1M Indicador alaranjado de metila 0,1% Procedimento: 1) Pipetar 100 ml exatos de água em estudo e transferir para um erlenmeyer de 250 ml; 2) Adicionar 5 gotas do indicador alaranjado de metila; 3) De uma bureta, adicionar a solução de ácido clorídrico, gota a gota, agitando após cada adição, até a passagem da cor amarela para alaranjado. 4) Ler o volume (V) gasto de ácido clorídrico.

4 Cálculo: A dureza temporária é devida a presença de bicarbonatos na água que durante a titulação são neutralizados pela solução de ácido clorídrico 0,1 M. Para o cálculo da dureza em mg/litro de CaCO 3 (Carbonato de cálcio) tem-se: Dureza (temporária) = 50 x V (ml) em mg/litro CaCO 3 Parte 2 Determine a Dureza Permanente da água de uma rede de abastecimento público. Objetivo: Dosagem do teor de cálcio e magnésio da água, expresso em termos de CaCO 3, a fim de decidir sobre a sua aplicabilidade e sobre o tratamento a ser aplicado para eliminar a dureza. Materiais: Buretas, Erlenmeyer, Pipetas Reagentes: Solução Padrão de CaCO 3 a 1000 mg/litro (1000 ppm) Solução de EDTA 0,01M Solução tampão ph 8 a 10 Indicador negro de eriocromo T Procedimento: A. Padronização da solução de EDTA a) Pipete 25 ml da solução padrão e transfira para um erlenmeyer de 250 ml. Junte 25 ml de água destilada, 1 ml de hidróxido de amônio concentrado, 1 ml da solução tampão e agite. b) Com a ponta de uma espátula, adicione uma pitada do indicador, a solução apresentará uma coloração vermelho vinho. c) Titule lentamente com EDTA agitando continuamente, até que a cor vermelha desapareça e surja a cor azul puro (sem traços de violeta). d) Anotar o volume Va de EDTA gasto. Cálculo: Em 25 ml da solução padrão de cálcio há 25 mg de CaCO 3. Assim:

5 Va ml de EDTA mg de CaCO 3 1 ml de EDTA τ τ 1x25 = = Va mg de CaCO 3 / ml de EDTA B. Determinação da Dureza Permanente (cálcio + magnésio) da água Cálculo: a) Medir com pipeta volumétrica, 25 ml da amostra de água e transfira para um erlenmeyer de 250 ml. Junte 25 ml de água destilada, 1 ml de hidróxido de amônio concentrado, 1 ml da solução tampão e agite. b) Com a ponta de uma espátula, adicione uma pitada do indicador, a solução apresentará uma coloração vermelho vinho. c) Adicionar o EDTA de uma bureta até a solução ficar de cor azul puro (sem traços violeta). d) Anotar o volume Vb de EDTA gasto. 1 ml de EDTA τ mg de CaCO 3 Vb ml de EDTA ml de amostrar de água Esta dureza em 25 ml de amostra de água deve ser multiplicada pelo fator 1000 para que o resultado seja corrigido para mg/litro de CaCO3. 25 Dureza (cálcio+magnésio) = Vb x x τ em mg/litro CaCO 3 Parte 3 A. Determine a Dureza total da água. A dureza total é obtida somando-se a dureza permanente e a dureza temporária Dureza total = dureza permanente + dureza temporária

6 B. Determine a classificação da água em estudo OBS: Quanto à dureza da água, a água pode ser classificada como: Água mole: dureza < 50 mg/l CaCO 3 Água com dureza moderada: dureza entre 50 e 150 mg/l CaCO 3 Água dura: dureza entre 150 e 300 mg/l CaCO 3 Água muito dura: dureza > 300 mg/l CaCO 3 Parte 4 A. Determinação da Dureza de Cálcio (Método da Murexida) Reagentes: Solução de EDTA 0,01M Solução de NaOH 4M Indicador murexida Procedimento: 1) Pipete 25 ml da amostra de água, adicione hidróxido de sódio a fim de elevar o ph para um valor entre 12 e 13. Testar com papel indicador de ph. 2) Agite o conjunto, junte 0,1 a 0,2 g da mistura do indicador de murexida (a solução ficará com cor que poderá variar de rósea a vermelho vinho). 3) Titule lentamente com EDTA até o surgimento de um leve tom púrpura (violeta). Anote o volume Vc de EDTA gasto. 4) Certifique-se do término da titulação, adicionando mais 1 a 2 gotas de EDTA em excesso. Caso entenda que a titulação não havia terminado, substitua o volume anotado no item 3 pelo volume lido após nova adição. 5) Calcule a dureza relativa ao íon cálcio, em mg/litro, expressa em termos de CaCO 3 pela fórmula: Dureza (cálcio) = Vc x x τ em mg/litro CaCO 3 B. Determinação da Dureza de Magnésio Dureza magnésio = dureza permanente dureza cálcio