Dureza Da água

INTRODUÇÃO

A água é o componente natural do meio ambiente essencial para a vida na Terra. Tem papel importante no nosso cotidiano como em afazeres domésticos, na alimentação e também na indústria como na fabricação de bebidas, no processamento de alimentos, entre outras.

Uma característica da água é chamada dureza, anteriormente dureza era descrita como a medida de precipitar sabão. A química hoje descreve como dureza a formação de carbonatos, bicarbonatos e sulfatos. Os mais freqüentes nas águas são os complexos formados por cátions metálicos divalentes como o cálcio e o magnésio.

Esses carbonatos na indústria como no cotidiano, dificultam vários procedimentos como, por exemplo, as caldeiras de uma indústria, que não conseguem trabalhar com esse tipo de água devido a fácil evaporação dos minerais ali presentes que podem causar transtornos como o entupimento de válvulas de vapor, o que de fato se torna perigoso, pois há risco de explosão; também no meio doméstico pela sua concentração excessiva de minerais que podem ser prejudiciais a saúde. Um dos problemas mais conhecidos é o de cálculo renal em indivíduos que consomem água em condições muito elevadas de carbonatos. Por isso têm-se padrões químicos para o abastecimento de água os quais estão disponíveis para visualização na PORTARIA N.º 518, 25/03/2004 MINISTÉRIO DA SAÚDE.

A determinação de uma dureza de água feita em laboratório químico consiste em basicamente em dois procedimentos: um que pode ser chamado de meio digital o EDX, que é um equipamento utilizado para determinar a presença de amostras de metais previamente condicionas pelo observador; e o instrumental que se dá por meio da titulação de complexometria onde se utiliza um agente complexante. O mais utilizado neste tipo de procedimento é o ácido etilenodiaminatetracético (EDTA).

Na prática descrita a seguir, o método utilizado foi o de titulação por complexometria e seu agente complexante foi o EDTA, a fim de determinar a dureza de duas amostras de água com concentrações de carbonatos distintas. Uma com teor de cálcio e magnésio previamente manipulado e outra com teor desconhecido.

1. REFERENCIAL TEÓRICO

A água que contém grandes quantidades de sais de Cálcio ou Magnésio é denominada “água dura”. Sendo assim, dureza é um parâmetro que indica a qualidade da água. A dureza total é composta por duas partes: dureza temporária – quando desaparece com calor - e dureza permanente – quando não é removível com a fervura da água.

As águas podem ser classificadas em brandas – com pequenas quantidades de íons de dureza – e duras – com quantidades elevadas de íons de dureza.

A dureza da água é expressa em termos da concentração de CaCO3, em MG L-1 (ppm), abaixo, na Tabela 1, pode-se observar sua classificação.

DUREZA TOTAL (ppm CaCO3) CLASSIFICAÇÃO

0 – 50 ppm Água mole

51 – 100 ppm Água moderadamente mole

101 – 150 ppm Água dura

> 300 ppm Água muito dura

Tabela 1: Classificação da dureza da água

Uma complexação completa dá-se quando se atinge o ponto de equivalência. O ponto de equivalência, ou ponto estequiométrico, ocorre quando a quantidade de titulante adicionado é a quantidade exata necessária para uma reação estequiométrica com o analito (HARRIS, 2005), (ATKINS; JONES, 2006).

Desta forma, o agente complexante e o metal já reagiram por inteiro, obtendo-se então o que chamamos de quelato. Na literatura, quelato é definido como complexo formado por ligantes dentados, nome originário do grego, que significa “a pinça do caranguejo que morde um objeto como o ligante polidentado agarra o íon central”. O EDTA é hexadentado e por isso sua capacidade de complexar metais é superior aos demais ligantes dentados.

O indicador químico, ao ser utilizado em uma titulação com EDTA, deve liberar o metal para que a complexação ocorra. Caso isso não ocorra, pode-se dizer que o metal bloqueou o indicador. O negro de eriocromo T é bloqueado pelos íons Cu2+, Ni2+, Co 2+, Cr3+, Fe3+ e Al3+ e, por isso, não pode ser usado para a titulação direta de certos metais.

A volumetria de complexação com EDTA é aplicada para determinar a dureza da água, pois serve como um agente complexante. O EDTA tem a capacidade de formar quelatos solúveis a partir de sua complexação com metais, neste caso com o cálcio e o magnésio. Essa complexação ocorre em meio básico com PH=10,0 porque o EDTA fica desprotonado neste pH, o que aumenta então sua carga negativa e isso é a principal característica que o torna agente complexante.

O indicador químico utilizado na determinação de dureza da água é o Negro de Eriocromo T, sua fórmula estrutural pode ser verificada na ilustração 1.

Ilustração 1: Fórmula estrutural do Negro de Eriocromo T.

Normalmente apresenta coloração vinho, porém após o processo de complexação tende a mudar de cor, ficando então azul. Essa mudança de cor ocorre somente quando o ponto de equivalência é atingido.

2. MATERIAIS E MÉTODOS

2.1 Materiais

Foram utilizados os seguintes materiais: proveta de 100 mL, erlenmeyer de 250 Ml, béquer, pipeta, pêra, bureta e suporte universal.

2.1.2 Reagentes

Os reagentes utilizados foram: 100 mL de água proveniente da torneira do Colégio Agrícola de FredericoWestphalen (CAFW), 100 mL de água com contaminação manipulada de Cálcio, 2 mL de solução tampão (NH4OH/NH4Cl) de pH = 10 e 0,01 g de indicador Negro de Eriocromo T.

2.2 Procedimento experimental

Após a conceituação teórica sobre dureza da água, utilizou-se dos seguintes procedimentos:

Primeiramente, utilizando uma proveta, transferiu-se 100 mL de água proveniente da torneira do Colégio Agrícola de FredericoWestphalen (CAFW) para um erlenmeyer de 250 mL, adicionou-se 2 mL de solução tampão (NH4OH/NH4Cl) juntamente com uma pitada (aproximadamente 0,01 g) de indicador químico