Dureza

Dureza

I. Descrição do procedimento;

II. Justificativa para realização da análise;

III. Detalhes de cada análise (fundamentos físico-químicos)

IV. Curiosidade (caso haja)

Conceito de Dureza da Água

Dá-se o nome de "água dura" às águas que levam dissolvidas grandes quantidades de sais de cálcio e de magnésio em forma de carbonatos e também em forma de gesso; as tais podem ser determinadas por titulação complexométrica (método usado no laboratório).

Estas águas são impróprias para a alimentação, para a lavagem de roupas e não servem para alimentar as caldeiras a vapor, em virtude das incrustações que provocam. Para o emprego de pequenas porções de água dura, fazendo-lhe desaparecer a dureza, basta fervê-la, precipitando então o carbonato de cálcio e de magnésio, continha dissolvido as expensas do anidrido carbônico da água. Pode-se também adicionar-lhe de 1 a 5 g de carbonato sódico.

Para maiores porções, trata-se com suspensão de cálcio ou então se ferve com pequenas quantidades de ácido sulfúrico ou clorídrico, formando-se sulfato de cálcio ou cloreto de cálcio. As águas duras são abrandadas, por exemplo, por tratamento com hidróxido de cálcio e carbonato de sódio, segundo as reações:

Ca(HCO3)2 + 2CaCO3 + 2H2O

CaSO4 + Na2CO3 => CaCO3 + Na2SO4

Um outro importante processo de abrandamento é o da passagem da água através de uma camada de zeólito (mineral constituído de alumínio-silicato de sódio - NaAlZ).

Procedimento para Determinação da Dureza da Água

1. Pipetar 100 ml de amostra de água e transferir para um erlenmeyer de 250 ml;

2. Juntar 2 ml de solução tampão de pH = 10 (mistura de partes iguais de solução de cloreto de amônio saturada e hidróxido de amônio concentrado);

3. Adicionar uma pequena porção de negro de eriocromo T a 0,1% como indicador;

4. Titular com solução de EDTA 0,02M até alcançar uma mudança de coloração do líquido titulante (da cor vermelha para a cor azul puro).

http://www.coladaweb.com/quimica/fisico-quimica/determinacao-da-dureza-da-agua

A dureza duma água é causada pela presença de sais minerais dissolvidos, primariamente cátions bivalentes incluindo cálcio, magnésio, ferro, estrôncio, zinco e manganésio. Os íons de cálcio e magnésio são normalmente os únicos presentes em quantidades significativas; portanto, a dureza é geralmente considerada como uma medida do teor em cálcio e magnésio na água.

A dureza pode ser determinada rapidamente por titulação. O teste tradicional para a sua determinação envolve o ajuste do pH a 10.0 ± 0.1, com um tampão amônio, e a adição de indicador negro de eriocromo T (EBT), para titulação com uma solução 0.01 mol/L de Na2EDTA (sal bi-sódico de ácido etilenodiaminotetracético). O EDTA forma um complexo quelato solúvel quando adicionado à solução de certos cátions metálicos. Estando presente uma pequena quantidade do indicador numa solução que contenha Ca2+ e Mg2+, a pH = 10.0 ± 0.1, a solução adquire a coloração vermelho tinto. Com a adição de EDTA, o cálcio e o magnésio serão complexados, e quando todo o cálcio e magnésio forem complexados, a solução vira de vermelho tinto para azul, marcando o fim da titulação. O íon magnésio deverá estar presente para originar um ponto final satisfatório. Para assegurar esta condição, é adicionada ao tampão uma pequena quantidade de sal de MgEDTA. A duração da titulação deverá ter um limite de 5 min, para minimizar a tendência de precipitação de CaCO3.

A alcalinidade relaciona-se com a dureza porque a fonte mais habitual de alcalinidade são as rochas de carbonatos (calcário), que são sobretudo CaCO3. Se uma grande percentagem da alcalinidade for CaCO3, então a dureza é praticamente igual à alcalinidade, se ambas forem expressas como CaCO3. Uma água dura (pesada) contém carbonatos metálicos, sobretudo CaCO3, e por isso tem alcalinidade elevada. Inversamente (a menos que os carbonatos sejam de sódio e/ou potássio, que não contribuem para a dureza), uma água leve (macia) também tem alcalinidade baixa e baixa capacidade de tamponamento, ficando mais susceptível a contaminações ácidas, naturais ou antropogénicas. Habitualmente, uma água doce natural tem uma dureza total, expressa como CaCO3, à volta de 35 mg/L, podendo apresentar valores muito mais elevados, sem qualquer risco para a saúde. Os sais de cálcio e os seus íons são habituais na água e abundam em zonas de solos calcários ou dolomíticos (Sul de Portugal). O ataque das rochas calcárias por CO2 dissolvido ou a dissolução de sulfatos é a origem natural de dureza. As zonas graníticas caracterizam-se por produzirem águas mais doces (Norte de Portugal). A Tabela 4 apresenta uma classificação das águas de consumo quanto à dureza e as suas implicações na qualidade. Autores diferentes apresentam valores-limite e classificações diferentes.

Tabela 4...

O impacto mais importante da dureza na vida aquática parece ser o efeito benéfico dos íons Ca2+ e Mg2+, baixando a toxicidade de outros íons metálicos, nomeadamente chumbo, cádmio, cromo e zinco. Geralmente, quanto mais dura for a água, menos tóxica ela é para a vida aquática. Nas águas duras, alguns íons metálicos formam precipitados insolúveis e precipitam, ficando indisponíveis para os organismos. A dureza pode ter origem industrial. As próprias indústrias têm exigências diversas quanto à dureza das águas que utilizam (Tabela 5). A dureza não-carbonatada, denominada dureza permanente (por oposição aos carbonatos e bicarbonatos de cálcio e magnésio, que se denominam dureza temporária), resulta da combinação de íons Ca2+ e Mg2+ com íons Cl– e SO4

2–. Nos processos de amaciamento, há geralmente troca de íons Na+ pelos íons Ca2+ e Mg2+. As águas duras aumentam o consumo de sabões e detergentes e tendem a formar incrustações nas tubagens e máquinas.

Tabela 5...

REAGENTES

Solução-Tampão:

1) Dissolver 16.9 g de NH4Cl em 143 mL de NH4OH concentrado. Adicionar 1.25 g de sal magnésio de EDTA e diluir