QUIMICA cálcio

Muitas águas contêm os cátions cálcio (Ca2+(aq)), magnésio (Mg2+(aq)) e ferro II (Fe2+(aq)), que vêm acompanhados dos ânions carbonato, bicarbonato, cloreto e ou sulfato. É a quantidade dos cátions citados, principalmente o cálcio e o magnésio, que determina a dureza da água.

Se a água estiver apresentando teores desses cátions acima de 150 mg/L, então a água é dura; se estiver abaixo de 75mg/L, a água é mole; e se for entre 75 e 150 mg/L, a água é moderada.

A presença desses cátions dificulta a ação dos sabões na remoção da sujeira e da gordura. Os sabões são sais de ácidos graxos com uma longa cadeia apolar (hidrofóbica) formada por átomos de carbono e hidrogênio e uma extremidade hidrofílica. A longa cadeia polar é solúvel nas gorduras e a extremidade polar é solúvel em água. Desse modo, a parte apolar atrai as gorduras, possibilitando que a gordura desprenda-se na forma de pequenos aglomerados e, com todo o conjunto, é arrastada por água corrente.

O sabão é chamado de tensoativo aniônico, porque ele dissolve-se na água produzindo ânions e cátions. Seus ânions são os responsáveis por diminuir a tensão superficial da água e permitir a limpeza.

No entanto, os cátions de cálcio, magnésio e ferro II não são solúveis em água e reagem com os ânions do sabão formando compostos insolúveis. Dessa forma, esses cátions anulam a ação do sabão e aderem ao tecido que está sendo lavado (ou à beira da pia, do tanque, da banheira etc.).

De forma genérica, essa reação pode ser representada por:

2 R ─ COONa(s) + Ca2+(aq) → (R ─ COO)2Ca(ppt) + 2 Na+(aq)

sabão cátion sal de cálcio cátion

(sal de sódio) cálcio precipitado sódio

Um exemplo é o sabão estereato de sódio (C17H35COONa(s)), que é solúvel na água, produzindo o ânion estereato, como mostrado a seguir:

C17H35COONa(s) → Na+(aq) + C17H35COO1-(aq)

Mas, na água dura, esse ânion reage com o cátion cálcio e impede a ação do sabão:

C17H35COO1-(aq) + Ca2+(aq) → (C17H35 ─ COO)2Ca(ppt)

Esse tipo de problema levou ao desenvolvimento dos detergentes sintéticos.

A água dura não pode ser usada na indústria, pois pode haver o risco de acidentes como a explosão de caldeiras, também não é boa para cozinhar vegetais, pois eles endurecem em vez de ficarem mais moles.

É possível abrandar ou eliminar essa dureza da água, sendo que o método utilizado dependerá dos ânions que acompanham os cátions cálcio, magnésio e ferro II. Por exemplo, se o ânion for o bicarbonato, a dureza da água é temporária e pode ser eliminada com apenas uma destilação, mas se os ânions forem o sulfato, o nitrato ou o cloreto, a dureza é permanente e são utilizados processos químicos.

Um desses processos é a adição de cal extinta ou soda, que reagem com os cátions e formam sais insolúveis

Conteúdos a Lecionar:

As águas podem classificar-se quanto à espuma que fazem com o sabão. Hááguas duras e águas macias.

Dureza de uma Água

• A água dura diminui o poder espumante do sabão. É concentrada emsais de cálcio e de magnésio (hidrogenocarbonatos de cálcio e de magnésio). As águas duras provêm de solos calcários e por isso, também se chamam, por vezes, águas calcárias.

• A água macia aumenta o poder espumante de um sabão. É pouco concentrada em sais de cálcio e de magnésio.

Pode verificar-se, experimentalmente, a dureza da água em várias amostras:

Nota:

• Quanto mais espuma de sabão se formar, tanto menor é a dureza da água.

Há regiões de Portugal onde existem águas duras pelo que nestas localidades formam-se depósitos esbranquiçados nas paredes dos recipientes em que se ferve a água. Isto também acontece nos tubos das máquinas de lavar e até nas canalizações:

Ebulição de uma Água Dura: (Formação de Depósito)

Nas regiões calcárias, as águas contêm hidrogenocarbonato de cálcio(bicarbonato de cálcio) dissolvido, pelo que quando a água aquece, ohidrogenocarbonato de cálcio decompõe-se e origina carbonato de cálcio, que é muito insolúvel. O carbonato de cálcio tem uma solubilidade baixíssima e precipita. Este sal insolúvel deposita-se nas paredes do recipiente em que se aquece a água dura.

NA INDUSTRIA

“A dureza da água é em tese causada pela presença de sais de cálcio e magnésio. Eventualmente também o zinco, estrôncio, ferro ou alumínio podem ser levados em conta na aferição da dureza, mas geralmente é mais o cálcio e

o magnésio”, explica Alberto Abrikian, diretor de Engenharia da Ecosan.

“Água dura ou a dureza é uma característica das águas que estão relacionadas principalmente com os teores de íons elevados de cálcio (Ca2+) e magnésio (Mg2+) presentes. Águas com altos teores de sais desses dois elementos geralmente apresentam valores altos de dureza”, reforça Douglas Silveira Moraes, gerente de produtos da TechFilter.

“A água dura pode causar depósitos de calcite em caldeiras, máquinas de lavar e tubulações. Outro inconveniente de uma água demasiado dura é a incrustação dos íons carbonato e hidrogenocarbonato”, acrescenta Alberto da Ecosan. Alguns produtos químicos presentes na água dura, tais como os silicatos e o carbonato de cálcio podem ser inibidores de corrosão eficientes e previnem danos em canalizações ou contaminações por produtos de corrosão potencialmente tóxicos.

Para se definir em que dureza a água se encontra, existem mecanismos para a medição da mesma. A dureza da água é medida geralmente com base na quantidade de partes por milhão de carbonato de cálcio, também representada como mg/l de cálcio.

Quanto maior a quantidade de ppm mais “dura” será considerada a água. “Embora não exista uma convenção formal, a título de praticidade, a água pode ser classificada