TITULAÇÃO DE NEUTRALIZAÇÃO

UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBA – UEPB

CENTRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA – CCT

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL

DISCIPLINA ANÁLISES DE ÁGUAS

PROFESSOR

CURSO DE ENGENHARIA DE SANITÁRIA E AMBIENTAL

ALUNO:

TITULAÇÃO DE NEUTRALIZAÇÃO

CAMPINA GRANDE

Mai-2014

INTRODUÇÃO

A alcalinidade é uma propriedade que a água tem em neutralizar compostos ácidos, causados principalmente por bicarbonatos, carbonatos, hidróxidos. A determinação da alcalinidade da água permite calcular a dosagem adequada das substâncias floculantes que serão utilizados no tratamento da água. E ainda é possível estudar as características corrosivas ou incrustantes da água.

OBJETIVO

Calcular a alcalinidade de uma amostra de água tratada, destilada ou contaminada, usando a metodologia titulométrico com indicador. Verificar a alcalinidade baseada na presença de hidróxidos, carbonatos e bicarbonatos. E também determinar o grau de pureza do hidróxido de sódio e teor de carbonato de sódio.

DESENVOLVIMENTO TEÓRICO

A alcalinidade da água é verificada através de titulação de neutralização ácido-base, usando ácido sulfúrico. A água possuir uma alcalinidade com pH 4,5 aproximadamente, está no limite da conversão de bicarbonatos em gás carbônico. Desta forma, a água pode possuir acidez e alcalinidade simultaneamente na faixa de pH entre 4,5 e 8,3 devido ao equilíbrio gás carbônico-bicarbonato-carbonato.

Deste modo ao se realizar uma titulação podem ser verificados dois valores para os volumes gastos que serão representados por P (volume parcial gasto na titulação) e T (volume gasto no final da titulação). E com os resultados P e T, usam-se esses valores para calcular alcalinidade e há existência de: hidróxidos, carbonatos e bicarbonatos, individualmente.

Conforme o Prof. Dr. Roque Passos, faz se necessário fazer as seguintes observações sobre alcalinidades de hidróxido e de bicarbonato não podem coexistir em uma mesma amostra, devido que a alcalinidade do hidróxido é característica de pH superior a 10. Com isso favorece a presença de carbonato.

Desde modo a amostra poderá apresenta as seguintes características:

Só alcalinidade de hidróxido;

Só alcalinidade de carbonato;

Só alcalinidade de bicarbonato.

Alcalinidade de hidróxido e carbonato;

Alcalinidade de carbonato e bicarbonato;

Através dos valores de P e T é possível verificar há presença ou ausência dos hidróxidos, carbonatos e bicarbonatos. Fazendo a análise dos valores dos volumes parcial e total gastos durante a titulação e comparando com os valores da tabela.

Tabela 01: Cálculo da alcalinidade por meio dos resultados de titulação

PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

Parte A – Determinação da alcalinidade de uma amostra de água

Medir com uma pipeta volumétrica , 100 mL da amostra e transferir para um erlenmeyer de 250 mL.

Adicionar 6-8 gotas de fenolftaleína a 0,40% se houver formação de uma coloração rósea, titular com ácido sulfúrico 0,02 N até o desaparecimento da mesma e anotar o volume gasto.

Na mesma porção da amostra juntar 2-4 gotas de metilorange a 1% e continuar a titulação até a mudança para o vermelho alaranjado, anotar o volume gasto (T).

Calcular a alcalinidade, expressa em MG CaCO3/L da amostra, de acordo com a tabela 01.

Parte B – Determinação da pureza da soda cáustica

Pesa em um vidro relógio, cerca de 0,5g (mais ou menos 0,10 mg) de soda cáustica.

Transferir para um Becker e adicionar lentamente 100mL de água destilada. Homogeneizar com o auxilio de um bastão de vidro até a completa dissolução da soda cáustica.

Transferir esta solução para um balão volumétrico de 250 mL e completar com água destilada, homogeneizando bem a solução.

Pipetar 25 mL da solução anterior e transferir para um erlenmeyer de 250 mL.

Adicione 75 mL de água destilada e 6-8 gotas de fenolftaleína a 0,40%.

Titular a amostra, com ácido clorídrico 0,10 N até o desaparecimento da coloração vermelha. Anote o volume gasto de ácido clorídrico (P).

Adicione 3-4 gotas de metilorange a 1% se a amostra se tornar amarela, prossiga com a titulação com H2SO4 0,1N, até que a cor da mesma mude para vermelho-alaranjado. Anote o volume gasto (T).

Calcule os teores de NaOH e Na2CO3.

CÁLCULOS

Reações

H2SO4 + OH- → 2H2O + SO42-

H2SO4 + 2CO32- → 2HCO3- + SO42-

H2SO4 + 2HCO3- → 2H2O + 2CO2 + SO42-

ETAPA – A CÁLCULO DA NORMALIDADE (N) DO ÁCIDO SULFÚRICO

Dados:

τ = 95%

d = 1,84 g/mL

PM1 = 36,46 g/mol

Eg1= 49,04g/eq

N = ?

Como não temos a massa do ácido então m1= m. τ, então temos:

N= m1/(Eg1.V) → N= (m.τ )/(Eg1.V) → N= (d.τ )/Eg1

Substituindo os valores do título, densidade e equivalente grama, teremos:

N= (1,84 g /L. 0,95 )/(49,04 g/eq).1000 → N=35,64 eq/L

Para calcular o volume de ácido sulfúrico necessário para preparar uma solução de 1L a 0,1N daí:

Dados:

Nd = 0,1 N

Mc = 35,64 N

Vd = 1L

Vc =?

Nc.VC = Nd.Vd → Vc= (0,1N.1L)/35,64N → Vc = 2,81 mL de H2SO4

ETAPA – B TITULAÇÃO PARA DETERMNAR A ALCALINIDADE DA ÁGUA

Dados:

P=0 incolor

T= 1,3 mL

Como P=0, logo podemos verificar que há apenas presença de bicarbonatos na amostra, vamos calcular a alcalinidade da amostra

N= m1/(Eg1.Vt) , mas podemos reescrever a fórmula da seguinte maneira m1= N.Eg1. Vt

Substituindo o valor de m1 temos:

C (mg/L CaCo3) =m CaCo3/Va

C (mg/L CaCo3) = (Nt.Eg1.Vt )/Va

Mas o fator de correção do ácido sulfúrico é 1,1 então a normalidade real do ácido é:

Nr=Nt.Fc

Nr=0,1. 1,1→ Nr=0,11N

Agora substituindo os dados temos:

C (mg/L CaCo3) = (0,11 x1,3 x50 x1000 )/100

C (mg/L CaCo3) = 71,50 mg/L de CaCo3

ETAPA – C CÁLCULO DA CONCENTRAÇÃO DO HIDRÓXIDO DE SÓDIO

Dados:

m NaOH = 0.5g

V = 250 mL

N = ?

PM1 = 40,00g/mol

ETAPA – D TITULAÇÃO PARA DETERMINAR A PUREZA DO HIDRÓXIDO DE SÓDIO

P= 11,8 mL

T=12,6mL

Como P > 1/2 T, observamos que há presença de hidróxido e de carbonato na amostra.

OH- →2P-T

CO32-→ 2T-2P

Para calcular o teor de NaOH precisamos das seguintes informações:

% de NaOH (g/100g amostra) =m1/ma , mas como m1=N.Eg1.V temos:

% de NaOH (g/100g amostra) = (Nt .Eg1 .Vt .100)/ma

Dados:

Eg1=40,00g/eq

ma= 0,05g

Nt=0,11N

Vt=2P-T→Vt=11mL ou 1,1x10-2L

Substituindo todos os valores, temos:

% de NaOH (g/100g amostra) = (0,11x0,011x40 x100)/0,05

% de NaOH (g/100g amostra) =96,8%

ETAPA – D TITULAÇÃO PARA DETERMINAR A O TEOR DE CARBONATO DE SÓDIO

P= 11,8 mL

T=12,6mL

Como P > 1/2 T, observamos que há presença de hidróxido e de carbonato na amostra.

OH- →2P-T

CO32-→ 2T-2P

Para calcular o teor de Na2CO3 precisamos das seguintes informações:

% de Na2CO3 (g/100g amostra) =m1/ma , mas como m1=N.Eg1.V temos:

% de Na2CO3 (g/100g amostra) = (Nt .Eg1 .Vt .100)/ma

Dados:

Eg1=53g/eq

ma= 0,05g

Nt=0,11N

Vt=2T-2P→Vt=1,6mL ou 1,3x10-3L

Substituindo todos os valores, temos:

% de Na2CO3 (g/100g amostra) = (0,11x0,0016x53 x100)/0,05

% de Na2CO3 (g/100g amostra) =18,66%

CONCLUSÃO

Considerando os resultados obtidos e confrontando com os valores da tabela abaixo, podemos fazer as seguintes observações.

Tabela 01: Cálculo da alcalinidade por meio dos resultados de titulação

Ao adicionar fenolftaleína à amostra (água) não houve mudança na coloração, então P=0, logo há apenas bicarbonatos (HCO3) na amostra;

Após a adição do metilorange a 1% e ao término da titulação foram gastos os seguintes valores T=0 e P=1,3 mL, como T< ½ P é possível afirmar que há presença de carbonato (CO3-) na amostra;

Ao adicionar fenolftaleína à amostra (NaOH) houve mudança na coloração (vermelha), então P≠0, titulou com o ácido sulfúrico até o desaparecimento da coloração e o volume gasto foi T=11,8mL. Em seguida acionou-se metilorange, a amostra ficou com coloração amarela e depois continuou a titulação até mudança para vermelho-alaranjado e o volume gasto P= 12,6mL. Como P>1/2P podemos afirma que existem hidróxidos (OH-) e carbonatos (CO3-) na amostra analisada.

Conforme a UFV (2008) quando a concentração de carbonato de cálcio (CaCO3) que está entre 50 e 150 mg/l CaCO3 a água tem dureza moderada. Como a amostra apresentou 71,5 mg/l CaCO3, logo ela tem dureza moderada. De acordo com a Portaria MS Nº1. 469 de 2000, o valor máximo de dureza na água admitido para consumo humano é de 500 mg/l CaCO3. Então é possível afirmar que à água avaliada encontra-se adequado para o consumo humano.

REFERENCIAS

ATKINKS, P. JONES, L. Princípio de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. Tradução CARACELLI, I et al. 1º Edição, Porto Alegre, 2001.

BRADY, J.E; Russel, J W. ; HOLUM, J.R. Química Geral: a matéria e suas transformações. Tradução: Souza, J. A. 3º Edição, Volume 1, Rio de Janeiro, Livro Técnicos e científicos.

FIGUEIREDO, Rossana M. F. Notas de Aulas - UFCG. Campina Grande, 2011.

PINHEIRO, R. F.; SANTOS, V. D.; LOPE W. S. Apostila de Química Experimental – UEPB. Campina Grande, 2007.

Qualidade da Água. Disponível em: http://www.ufv.br/dea/lqa/qualidade.htm. acesso em 10/05/2014.

PORTARIA Nº 518/GM Em 25 de março de 2004. Disponível em http://dtr2001.saude.gov.br/sas/PODisponilve RTARIAS/Port2004/GM/GM-518.htm. Acesso em 07/05/2014.