Dureza Da Agua de Outubro 2011

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NOME: Renato Bezerra Evangelista

MATRICULA: 0288852

CURSO: Engenharia Metalúrgica

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PROF: Jeanny

Fortaleza, Outubro de 2011

UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ

CENTRO DE TECNOLOGIA

RELATÓRIO DE QUÍMICA GERAL

DETERMINAÇÃO DE CALCIO, MAGNESIO E DUREZA

TOTAL DE ÁGUA

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SUMÁRIO

1.

OBJETIVOS.

2.

MATERIAL UTILIZADO.

3.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ( Resultados e discursão ).

4. QUESTIONÁRIO.

5.

CONCLUSÃO.

(3)

DETERMINAÇÃO DE CALCIO, MAGNESIO E DUREZA TOTAL DE ÁGUA 1. OBJETIVOS

- Pretende-se através da prática determinar a dureza total da água, ou seja, determinar o cálcio e o magnésio em amostras de água naturais em geral, através do processo de titulação por complexação, utilizando uma solução padronizada de EDTA. Assim como a familiarização com os processos que ocorrem durante esta determinação e conhecimento das características que diferem a dureza da água e como isto influem na indústria.

- Esta prática também tem objetivo de determinar a dureza da água por meio da resina catônica para abrandamento da água.

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2. MATERIAIS UTILIZADOS 1. Proveta. 2. Erlenmeyer. 3. Bureta.

4.

Pipeta graduada. 5. Água dura. 6. Solução EDTA.

7. Indicador negro de eriocromo T. 8. Solução Tampão.

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3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

RESULTADOS E DISCURSÃO

PARTE A _{- Determinação de Ca}2+ _{em uma amostra de água.}

1-

Utilizando uma proveta retirou-se uma alíquota de 50 ml da amostra de água fornecida pelo professor para um erlenmeyer de 250 ml.

2-

Adicionou-se a esta amostra, 2 ml de KOH a 10% e uma pitada do indicador murexida, que é

específica para o cálcio, mesmo em presença de magnésio.

3-

Foi titulada esta mistura com solução de EDTA 0,01 M até mudança de cor do indicador, o qual foi verificado que a amostra mudou de cor transparente para vermelho provando a presença do sal. O volume de EDTA utilizado para a mudança de cor foi de 4,6 ml ou 0,0046 L.

Obs.: Caso a quantidade de EDTA necessária para mudar a cor do indicador seja muito pequena, deve aumentar o volume da amostra de água.

PARTE B_{- Determinação de Ca}+2_{e Mg}+2 _{em uma amostra de água.}

1-

Utilizando uma proveta retirou-se uma alíquota de 50 ml da amostra de água para um erlenmeyer de 250 ml e 3 ml da solução tampão pH=10 (NH4Cl/NH3).

2-

Em seguida foi adicionado o indicador negro de eriocromo T que permitia a determinação simultânea dos íons Ca+2 _{e Mg}+2 _{, verificou-se que a amostra mudou de cor ficando violeta e}

provando a presença do cálcio e magnésio na amostra da água..

3-

Continuando o procedimento e acrescentando EDTA 0,01 M gota a gota sob agitação até mudança de cor do indicador ficar da cor azul,isto é ,o numero de moles dos íons ficar em equilíbrio com o numero de mol da solução EDTA. O volume de EDTA utilizado nesse processo foi de 8,6 ml ou 0,0086 L.

A dosagem de cálcio e magnésio em soluções pode ser feita rapidamente pelo EDTA (ácido etilenodiaminotetroacético), agente complexante de notável importância em determinações analíticas de cátions metálicos. Usualmente, o cálcio é dosado a um pH acima de 12, em presença do indicador murexida. Em outra titulação, a pH 10 e com o indicador preto de eriocromo T, obtém-se a soma de cálcio e magnésio. O teor deste último é obtido por diferença.

As determinações em soluções puras são rápidas e precisas. No entanto, extraindo o cálcio e o magnésio dos solos, com ácido nítrico diluído, podem ocorrer cátions que interfiram nas titulações com o EDTA. Os principais são os manganeses, os cobertos, os ferros e os alumínios. Estes elementos, quando em quantidades apreciáveis, tornam difícil precisar o ponto da viragem da murexida. Afetam também, e de maneira bem mais séria, o indicador preto de eriocromo T.

Princípio do Método titulométrico do EDTA para determinação da Dureza Total: os íons Ca2+ _{e Mg}2+

de uma solução formam um complexo vermelho vinho com o corante negro de eriocromo-T, em pH= 10,0. Pela adição de EDTA à solução colorida, ocorre a formação de um complexo estável e não dissociado do EDTA com íons Ca2+ _{e Mg}2+ _{,separando-se o corante. Quando a quantidade de EDTA não for suficiente para}

completar todo o cálcio e magnésio, a solução toma a cor azul original do corante, o que indica o fim da titulação.

PARTE C _{- Abrandamento da amostra de água.}

1-

Coloca-se em um erlenmeyer de 250 ml, 100 ml da água fornecida pelo professor.

2-

Adicionando ao mesmo, a resina catiônica (5 g se estiver seca ou 8 g se estiver úmida) e misturando por 10 minutos até que as resinas catiônicas e aniônicas forem misturadas para que a combinação remova todo o sal contido na água e o H+ produzido pela troca de cátions neutralize o OH- produzido pela troca do ânion transformando a água dura em água pura.

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3-

Retira-se da água sobrenadante e adicionado o indicador negro de eriocromo T que permite a determinação simultânea dos íons Ca+2_{e Mg}+2 _{e continuando o procedimento acrescentando EDTA}

0,01 M gota a gota sob agitação até mudança de cor do indicador ficar de cor azul. O volume de EDTA utilizado neste processo foi de 0,1 ml ou 0,001 L.

Comparando o resultado com o obtido na parte B verificou-se que o volume de EDTA neste procedimento foi o volume 0,1 e conclui-se que o experimento foi de 98% de aproveitamento.

Abrandamento da água.

O abrandamento por Troca catiônica consiste em fazer a água atravessar uma resina catiônica que captura os íons Ca2+ _{e Mg}2+,_{substituindo-os por íons que formarão compostos solúveis e não prejudiciais ao}

homem, tais como o Na+. As reações seguem abaixo. R(-SO3Na)2 + Ca2+ _ R (-SO3)2Ca + 2Na+

R(-SO3Na)2 + Mg 2+ _ R (-SO3)2Mg + 2Na+

As resinas possuem limites para a troca iônica, ficando saturadas de Ca2+ _{e Mg}2+_{. Esta}

saturação recebe o nome de ciclo. Após, completado o ciclo, deve ser feita a regeneração da resina, que acontece com a adição de solução de Cloreto de Sódio (NaCl). As reações seguem abaixo.

R(-SO3)2Ca + 2Na+ _ R(-SO3Na)2 + Ca 2+ R(-SO3)2Mg + 2Na+ _ R(-SO3Na)2 + Mg 2+

4.

QUESTIONÁRIO

Calcula-se a quantidade de sal disódico de ácido etilenodiaminotetracético, Na2H2Y. 2H2O

sendo Y = C10O8N2H12 ( massa molar do sal = 372,24 g ) , necessária para preparar 250 ml ou 0,25

L de solução 0,01 M de EDTA. m1 = 0,01 mol/L x 372,24 g x 0,25 L

m1 = 0,9306mol/ g de sal disódico de ácido etilenodiaminotetracético.

CEDTA= 0,9306mol/g = 0,01mol/L

372,24g x 0,25L

1.

Determinar o teor de Ca+2 _{presente (em gramas) (Parte A) em cada alíquota de 50 ml de água}

analisada.

No ponto de equivalência (P.E) onde nºEDTA = nºca2+ [n= m ] temos:

MM 0,01mol/L de EDTA________x de ca2+ _{x = 9,2 . 10}-4_{mol/L de ca}2+

0,05L de água________0,0046L de EDTA

Temos que MM(massa molar) do Ca é 40,08g/mol, então; 1 mol de Ca_______40,08g

9,2 . 10-4_{mol/L______x}

x = 0,0369g/L de Cálcio(ca2+₎

Se 0,0369g______1L ou 1000ml y = 1,845 . 10-3_g/50ml

Y_________50ml

2.

Expresse os resultados do item anterior em ppm (mg/L).

0,0369g/L = 36,9mg/L , ou seja, 1ppm equivale a 1mg/L, então 36,9mg/L =36,9 ppm de ca2+

E para a alíquota de 50ml ou 0,05L temos 1,845mg/L = 1,845ppm

3.

Calcule a dureza total da água e expresse na forma de CaCO3 (mg de CaCO3/L) considerando

como se o Mg+2 _{porventura presente fosse todo Ca}+2_.

CEDTA= 0,01 M nºEDTA = nº CaCO3

VEDTA= 8,6ml

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0,05L de água________0,0086L de EDTA

Temos que MM(massa molar) do Ca é 100,09g/mol, então; 1 mol de CaCO3_______100,09g

1,72 . 10-3_{mol/L ______x}

x = 0,172g/L de CaCO3ou 172mg/L = 172 ppm de dureza.

4.

Calcule a dureza total da água após abrandamento. CEDTA= 0,01 M nºEDTA = nº CaCO3

VEDTA= 0,1ml

0,01mol/L de EDTA________x de CaCO3 x = 2 . 10-5mol/L de CaCO3

0,05L de água________1 . 10-4_{L de EDTA}

Temos que MM(massa molar) do Ca é 100,09g/mol, então; 1 mol de CaCO3_______100,09g

2 . 10-5_{mol/L ______x}

x = 0,002g/L de CaCO3ou 2mg/L = 2 ppm de dureza.

5. Cite e comente dois outros métodos de abrandamento da água.

Abrandamento por Destilação - O processo de destilação envolve ferver a água transformando-a em vapor. O vapor de água é conduzido a uma superfície de refrigeração onde retorna ao estado líquido em outro recipiente. Uma vez que as impurezas (solutos) não são vaporizados, permanecem no primeiro recipiente. Observe-se que mesmo a destilação não purifica completamente a água, embora a torne 99,9% pura.

Abrandamento por precipitação química - O processo se dá por adição de cal (CaO) e carbonato de sódio (Na2CO3).A cal é utilizada para elevar o pH da água fornecendo a alcalinidade necessária, enquanto o carbonato de sódio pode fornecer a alcalinidade para a reação e também os íons carbonato necessários.

5. CONCLUSÃO

No procedimento experimental da parte A conclui-se que feito os cálculos de dureza da água foi obtido o teor de cálcio na amostra no valor de 36,9ppm que para a classificação da água em relação a dureza ela é do tipo branda,pois dureza < 75ppm é dita como branda,entre 76-150ppm é dita como moderada, de 151-300ppm é dita como dura e maior 300ppm é dita como muito dura.

Em relação ao experimento da parte B considerando a dureza em termo de carbonato de cálcio CaCO3em mg/L a dureza é dita com dura,porque a dureza total é igual a 172ppm.

No procedimento da parte C a dureza da água foi de 2ppm do tipo muito branda. Conclui-se que o método de abrandamento por Troca catiônica é muito satisfatória cerca de 99,9% de aproveitamento como os outros métodos de abrandamento da água.

A partir desta prática é possível concluir que a variação da concentração de sal na água determina a dureza desta. Também concluiu-se que uma água dura é prejudicial à indústrias, uma vez que o sal encontrado na água deposita-se nos encanamentos e tubulações, os obstruindo de forma crítica e situações perigosas como explosões. Assim como, este tipo de água é desvantajosa quando se trabalha com sabão ou qualquer substância pertencente ao grupo denominado tenso ativos, uma vez que a água dura reage com o sabão diminuindo o seu potencial de espumar.

Com esta prática pôde-se também observar quais os fatores interferem na dureza da água como a quantidade de gipsita,calcita e dolomita encontradas nas águas após a lavagem do solo depois das chuvas.

Foi possível também reforçar alguns conceitos, como ponto final e ponto de equivalência, equilíbrio químico e ainda aprender como determinar a dureza da água com métodos de titulações.

6. BIBLIOGRAFIA

- Autor Eliana Maria Romero Teixeira e Regina Célia Monteiro,UFC; Manual do laboratório de Química Geral para Engenharia;

- John B. Russel – 2ª edição-2004; Química Geral I (volumes 1 e 2); editora Makron Books.

- http://www.kurita.com.br/adm/download/agua_dura_e_Abrandamento.pdf , quarta-feira 19 de Outubro de 2011.