Dureza Da Agua de Outubro 2011

NOME: Renato Bezerra Evangelista MATRICULA: 0288852 CURSO: Engenharia Metalúrgica TURMA: M 1 TURNO: Noite PROF: Jeanny

Fortaleza, Outubro de 2011

SUMÁRIO

1.

OBJETIVOS.

2.

MATERIAL UTILIZADO.

3.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ( Resultados e discursão ).

4.

QUESTIONÁRIO.

5.

CONCLUSÃO.

6.

BIBLIOGRAFIA.

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.

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. 9. Resina catiônica.

3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL RESULTADOS E DISCURSÃO 

PARTE A

- Determinação de Ca2+ 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 (NH 4Cl/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 Mg2+ 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 Mg2+ ,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.

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 Mg2+,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 Mg2+. 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 ] MM 0,01mol/L de EDTA________x de ca2+ 0,05L de água________0,0046L de EDTA

temos:

x = 9,2 . 10-4mol/L de ca2+

Temos que MM(massa molar) do Ca é 40,08g/mol,

então;

x = 0,0369g/L de Cálcio(ca2+)

1 mol de Ca_______40,08g 9,2 . 10-4mol/L______x

Se 0,0369g______1L ou 1000ml y = 1,845 . 10-3g/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 VEDTA = 8,6ml

nºEDTA = nº CaCO3

0,01mol/L de EDTA________x de CaCO3

x = 1,72 . 10-3mol/L de CaCO3

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 . 10-3mol/L ______x

x = 0,172g/L de CaCO3 ou 172mg/L = 172 ppm de dureza.

4. Calcule a dureza total da água após abrandamento. CEDTA = 0,01 M VEDTA = 0,1ml

nºEDTA = nº CaCO3

0,01mol/L de EDTA________x de CaCO3 0,05L de água________1 . 10-4L de EDTA

x = 2 . 10-5mol/L de CaCO3

Temos que MM(massa molar) do Ca é 100,09g/mol, então; 1 mol de CaCO3 _______100,09g 2 . 10-5mol/L ______x x = 0,002g/L de CaCO3 ou 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 CaCO3 em 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. ******************************