CARACTERÍSTICAS E QUÍMICA DA ÁGUA

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CARACTERÍSTICAS E QUÍMICA DA ÁGUA

1º Teste 27 de Março de 2010

O governo chinês revelou que a contaminação das águas na China provocada pela agricultura é muito mais grave do que a resultante dos efluentes industriais. Ao invés da utilização de fertilizantes e pesticidas em grande escala, o governo tem de reforçar a agricultura de baixa poluição. (The Guardian, 9 Fevereiro 2010)

a) Calcule o valor do pH da água de uma barragem, situada na província de Guangxi (sul da China), admitindo que é dominada pelo sistema carbonato e que existem rochas cristalinas no fundo. Utilize o método gráfico e posteriormente use as aproximações que verificou serem correctas para efectuar um cálculo mais preciso usando o método analítico. Determine, em ambos os casos, a especiação.

b) Redetermine o valor de pH e a especiação desta água após a entrada de KH2PO4 numa concentração 1x10-3 M, proveniente de escorrências dos solos cultivados circundantes.

c) Calcule a acidez/alcalinidade da água na barragem contaminada.

d) Quais são os principais depósitos dos componentes ácidos vindos da atmosfera para os ecossistemas aquático e terrestre?

DADOS:

Constante de Henry para o sistema H2CO3/CO2: KH = 3,4 × 10-2 M atm-1

Constantes de dissociação do ácido carbónico: pKa1 = 6,35; pKa2 = 10,35

pCO2 = 3,16x10-4 atm.

Produto iónico da água: Kw = 1,47 × 10-14 (30 0C).

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CARACTERÍSTICAS E QUÍMICA DA ÁGUA

1º Teste

19 de Março de 2011

Embora as águas da Baía de Guanabara (Rio de Janeiro, Brasil) se renovem em contacto com as do mar, ela é a receptora final de todos os efluentes líquidos gerados nas suas margens e nas bacias dos 55 rios e riachos que a alimentam.

a) Calcule o valor do pH da água da baía admitindo, numa primeira fase, que é dominada pelo sistema carbonato, que existem rochas cristalinas no fundo e a concentração de NaCl é de 8,0 × 10-3 M. Utilize o método gráfico e, posteriormente, use as aproximações que verificou serem correctas para efectuar um cálculo mais preciso usando o método analítico. Determine, em ambos os casos, a especiação.

b) Redetermine o valor de pH, a especiação da água desta baía e a sua acidez, tendo em atenção que está em permanente contacto com as águas do Oceano Atlântico, ou seja, atenda ao facto de estar também presente ácido bórico (sistema H3BO3/B(OH)4-) numa concentração total

de 5,1 × 10-3 M.

c) Defina poder ou capacidade tampão e comente o poder tampão da água da Baía de Guanabara. Explique como varia este parâmetro em sistemas abertos e fechados, referindo-se ao que se passa a pH ca 8. d) Diga quais são os parâmetros de que depende a lixiviação de poluentes

da atmosfera.

DADOS:

Constante de Henry para o sistema H2CO3/CO2: KH = 3,4 × 10-2 M atm-1 Constantes de dissociação do ácido carbónico: pKa1 = 6,1; pKa2 = 9,3

pCO2 = 10-3,5 atm.

Produto iónico da água do mar: Kw = 6,32 × 10-14.

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CARACTERÍSTICAS E QUÍMICA DA ÁGUA

2º Exame

30 de Junho de 2011

I

a) Diga em que consiste a alcalinidade de uma água, como a pode determinar

experimentalmente e como varia o seu valor entre águas superficiais e subterrâneas.

b) Determine o valor de pH e a especiação da água de um rio dominada pelo

sistema carbonato, sabendo que tem um leito calcário e que está contaminado com um efluente industrial (C(HNO3) = 3 × 10-3 M). Utilize o método gráfico e

posteriormente use as aproximações feitas para realizar um cálculo mais preciso usando o método analítico.

DADOS:

Constantes de dissociação do ácido carbónico: pKa1 = 6,38; pKa2 = 10,32

pCO2 = 10-3 atm.

Produto de solubilidade da calcite: Kps(CaCO3) = 5 × 10--9

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CARACTERÍSTICAS E QUÍMICA DA ÁGUA

1º Teste

A drenagem ácida das minas é a solução aquosa ácida gerada quando minerais contendo enxofre e presentes em resíduos de mineração são oxidados na presença da água. Trata-se de um dos mais graves impactos ambientais associados à actividade de mineração, sobretudo em minas abandonadas, visto que nestes casos as bombas de drenagem estão paradas e as águas subterrâneas inundam as minas podendo transvazar para corpos hídricos próximos e ser responsável pela sua acidificação.

a) Calcule o valor de pH, a especiação e a alcalinidade da água de um rio

admitindo que existem rochas calcárias no fundo e que o sistema dominante é o carbonato. Utilize o método gráfico e, posteriormente, use as aproximações que verificou serem correctas para efectuar um cálculo mais preciso usando o método analítico.

b) Redetermine o valor de pH e a especiação da água deste rio, tendo em

atenção que ele também contém NaHSO4 (concentração total 3,2 × 10-3 M)

proveniente da drenagem ácida libertada por uma velha mina de carvão abandonada.

c) Comente o poder tampão da água do rio face ao resultado obtido na alínea b) e

justifique a resposta. Diga quais as diferenças em termos de poder tampão, alcalinidade e teor em CO2 para águas superficiais e águas subterrâneas que

tenham um pH cerca de 8. No caso das águas subterrâneas considere o sistema fechado.

d) Explique o processo de formação de gotas de água na atmosfera, o que são

aerossóis e a sua importância na formação das gotas.

DADOS:

pCO2 = 10-3,5 atm

Produto de solubilidade da calcite: Kps(CaCO3) = 5 × 10--9 Produto iónico da água (300C): Kw = 1,47 × 10-14

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CARACTERÍSTICAS E QUÍMICA DA ÁGUA

2º Exame

27 de Junho de 2012

I

a) Determine o valor de pH, a acidez e a especiação da água de uma lagoa,

dominada pelo sistema carbonato, que se encontra contaminada com um efluente de uma indústria alimentar que contém ácido benzóico (C(C6H5COOH)

= 8 × 10-4 M). Utilize o método gráfico e posteriormente use as aproximações feitas para realizar um cálculo mais preciso usando o método analítico.

DADOS:

pCO2 = 10-3 atm.

Constante de dissociação do ácido benzóico: pKa1 = 4,21

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CARACTERÍSTICAS E QUÍMICA DA ÁGUA

1º Teste

A descarga de milhares de toneladas de resíduos industriais para uma lagoa em Vale de Milhaços (Seixal), perto da antiga fábrica da pólvora, ao longo de anos, está a poluir as águas subterrâneas próximas de habitações, denunciou a Quercus. Retirar os resíduos, tratá-los e descontaminar o solo é uma questão de saúde pública, defendeu Rui Berkemeier, do Centro de Informação de Resíduos da Quercus (adaptado de Público, 19 Outubro 2009).

a) Calcule o valor de pH, a especiação e a alcalinidade de uma água subterrânea em Vale de Milhaços, antes da contaminação, sabendo que o sistema dominante é o carbonato. Utilize o método gráfico e, em seguida, aplique as aproximações que verificou serem válidas no método gráfico para fazer um cálculo mais preciso através do uso do método analítico.

b) Redetermine o pH e a especiação da água subterrânea após contaminação por

resíduos industriais constituídos por H2S (pH2S = 10-2 atm).

c) Explique as diferenças existentes entre águas superficiais e subterrâneas em termos de teor em CO2, alcalinidade e dureza.

d) Indique o que são aerossóis, como se formam e qual o seu papel na génese das gotas da chuva.

DADOS:

CNaHCO3 = 3,5 × 10-4 M

Produto iónico da água: Kw = 1,0 × 10-14

Constante de Henry para o sistema H2S(aq)/H2S(g): KH = 1,05 x 10-1 M atm-1 Constantes de dissociação de H2S: pKa1 = 7,0; pKa2 = 13,0

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CARACTERÍSTICAS E QUÍMICA DA ÁGUA

1º Exame

4 de Junho de 2013

I

a) Um barco que transportava cianeto de sódio naufragou e libertou no rio NaCN,

tendo a zona sinistrada ficado com uma concentração total de 5,0 × 10-3 M em poluente (pKa (HCN) = 9,2). Determine o valor de pH e a especiação desta

água após o acidente ocorrido, utilizando o método gráfico e depois as aproximações que verificou serem correctas para efectuar um cálculo mais preciso usando o método analítico.

b) Diga, justificando, qual o efeito do aumento da pCO2 no valor de pH dos cursos

de água e na solubilidade da calcite.

DADOS:

pCO2 = 10-3 atm.

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CARACTERÍSTICAS E QUÍMICA DA ÁGUA

1º Teste

Quando se monta um aquário é fundamental ter em conta parâmetros importantes, tais como a temperatura e o pH, que definam o habitat dos peixes em questão. O Tetra

Paraguaio é um peixe de água temperada (22ºC - 27ºC),

para o qual o pH da água se deve situar entre 5,4 e 7,4.

e) Calcule o valor de pH, a especiação e a acidez ou a alcalinidade (caso

aplicável) da água de um aquário, sabendo que foi utilizada água da torneira e que o sistema dominante é o carbonato (pCO2 = 10-3,5 atm). Utilize o método

gráfico e, em seguida, aplique as aproximações que verificou serem válidas no método gráfico para fazer um cálculo mais preciso através do uso do método analítico. Verifique se o valor de pH obtido é compatível com o Tetra

Paraguaio.

f) Redetermine o pH e a especiação da água após introdução de cascas de

carvalho no fundo do aquário que libertaram ácido gálico (H2G: pKa1= 4,5, pKa2

= 10,0), tendo este atingido uma concentração de 8 × 10-3 M ao fim de 3 dias. Comente o tratamento aplicado em termos do novo pH obtido.

g) Indique o que são aerossóis, como se formam e qual o seu papel na génese

das gotas da chuva.

h) Quais são os principais depósitos dos componentes ácidos vindos da

atmosfera para os ecossistemas aquático e terrestre?

DADOS:

Produto de solubilidade da calcite: Kps(CaCO3) = 5 × 10--9 Produto iónico da água: Kw = 1,0 × 10-14

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CARACTERÍSTICAS E QUÍMICA DA ÁGUA

1º Exame

7 de Junho de 2014

I

a) Um aquário equipado com um dispositivo controlador de pH (injecção de CO2

para baixar o pH ou circulação de ar para o fazer subir) foi cheio com água (pH 5,7). Ao fim de 1 semana foram deixados cair lá dentro, acidentalmente, dois comprimidos de aspirina 500 mg (ácido acetilsalicílico, C = 5,80 × 10-5 M, pKa =

3,49). Determine o valor de pH e a especiação desta água após a queda dos comprimidos, utilizando o método gráfico e depois as aproximações que verificou serem correctas para efectuar um cálculo mais preciso usando o método analítico. Em função do resultado obtido, diga se o dispositivo controlador de pH teve de actuar para repor o pH e, em caso afirmativo, de que forma.

b) De que parâmetros depende a lixiviação dos poluentes atmosféricos pela água

da chuva?

DADOS:

pCO2 = 10-3,5 atm

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CARACTERÍSTICAS E QUÍMICA DA ÁGUA

1º Teste

A refinaria da Flint Hills Resources foi considerada culpada pela libertação de sulfolano quando foi detectada em 2009 a contaminação por este produto nas águas subterrâneas que abastecem a cidade de North Pole no Alasca (adaptado de

Fairbanks Daily News-Miner, Novembro de 2014). O sulfolano é um composto

organossulforado tóxico, usado frequentemente como solvente na indústria química.

a) Calcule o valor de pH, a especiação e a alcalinidade da água da rede de

abastecimento sabendo que o sistema dominante é o carbonato. Utilize o método gráfico e, em seguida, aplique as aproximações que verificou serem válidas no método gráfico para fazer um cálculo mais preciso através do uso do método analítico.

b) Redetermine o pH e a especiação da água da rede, admitindo que ocorreu um

acidente na refinaria com consequente entrada de SO2 no colector (pSO2 = 1,4 ×

10-8 atm). Comente o poder tampão da água da rede em North Pole e justifique a sua resposta.

c) Refira-se aos ácidos fortes que podem existir nas águas da chuva devido à

poluição, justificando a sua origem.

d) Indique dois papéis desempenhados pelo amoníaco quando presente nas

gotas de água da chuva.

DADOS:

CNaHCO3 = 5,2 × 10-4 M

Constante de Henry para o sistema SO2.H2O(aq)/SO2(g): KH = 1,30 M atm-1

Constantes de dissociação de H2SO3: pKa1 = 1.89; pKa2 = 7,20

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CARACTERÍSTICAS E QUÍMICA DA ÁGUA

2º Exame

30 de Junho de 2015

I

a) O rio Snake, no Colorado (EUA), está sujeito a contaminação natural por ácido.

Durante milhares de anos, os minerais sulfurosos das rochas foram solubilizados e, na presença de oxigénio, transformados em ácido sulfúrico (adaptado de E&E, Dezembro de 2011). Se o leito do rio for calcário, veja o

impacto desta contaminação natural (CNaHSO4 = 5×10-3 M) através da

determinação do pH e da especiação utilizando o método gráfico e depois as aproximações que verificou serem correctas para efectuar um cálculo mais preciso usando o método analítico (neste último caso, pode fazer a aproximação de que a contaminação natural está maioritariamente sob a forma de SO42--).

DADOS:

pCO2 = 10-3,6 atm

Produto de solubilidade da calcite: Kps(CaCO3) = 5 × 10--9 Constantes de dissociação de H2SO4: pKa1< 0; pKa2 = 2,03