Centro Universitário de Várzea Grande Cursos de Engenharia Civil e Engenharia de Produção

Relatório de Aula Prática de Laboratório

(Dureza da Água)

Discentes: João Victor Araújo da Silva

João de Souza Lara Junior

João Carlos Thiago Rocha Maciel

Luiz Carlos Marques Fontes

Bruno Leandro Ferreira

Leandro Castro de Carvalho

Yago Barros Castelo de Carvalho

Turma: ENC 141DN

Docente: Profº. Me. Lazaro de José de Oliveira

Disciplina: Laboratório de Química

Várzea Grande – MT, Março de 2015.

Sumário

1. Introdução .............................................................................................................03

2. Objetivo.................................................................................................................04

3. Materiais e reagentes.............................................................................................05

4. Procedimentos.......................................................................................................06

4.1 procedimentos ...........................................................................07

5. Resultado e discussão ..........................................................................................08

5.1 Resultado e discussão.................................................................09

6. Conclusão .............................................................................................................10

7. Referencias .........................................................................................................11

1. Introdução

Originalmente, a dureza da água era entendida a ser uma medida da capacidade da

água precipitar sabão. Em conformidade com a prática atual, dureza total é definida

como a soma das concentrações de cálcio e de magnésio, ambos expressados como

carbonato de cálcio, em miligramas por litro (STANDARD METHODS, 1998).

Segundo Baird, os químicos analíticos usam com frequência o índice de dureza

como medida de certos cátions importantes presentes em amostras de águas naturais,

dado que este índice mede a concentração total de íons Ca 2+ e Mg2+, as duas espécies

que são as principais responsáveis pela dureza da água de abastecimento.

A dureza da água pode ser determinada mediante a titulação de uma amostra com

ácido etilenodiaminotetracético (EDTA), uma substância que forma complexa muito

estável com íons metálicos, com exceção dos metais alcalinos. Tradicionalmente, a

dureza é expressa não como concentração molar de íons e sim como a massa em

miligramas (por litro) de carbonato de cálcio que contém o mesmo número total de íons

divalentes (2+).

A dureza é uma característica importante das águas naturais, pois os íons cálcio e

magnésio formam sais insolúveis na água com os ânions dos sabões, formando uma

espécie de nata na água de lavagem. A água é classificada como ''dura'' se contém

concentrações substanciais de íons cálcio ou magnésio, por isso a água calcária é ''dura''

(BAIRD, 2002).

]

Importância da dureza da água da engenharia civil, de maneira geral, este precioso

liquido não e visto nem tratado como material de construção. Nas composições de custo

dos serviços de engenharia não se inclui o item água, mesmo sabendo-se que para a

confecção de um metro cúbico de concreto, se gasta em media de 160 a 200 litros e na

compactação de um metro cúbico de aterro pode ser consumido até 300 litros de água.

A água é usada em quase todos os serviços de engenharia, ás vezes como componente e

outras como ferramentas. Entra como componentes nos concretos e argamassas e na

compactação dos aterros e como ferramentas nos trabalhos de limpeza, resfriamento e

cura do concreto.

2. Objetivo

Tem como objetivo a determinação da dureza de água de um Poço e a água da

Univag.

3. Materiais e reagentes

- Erlenmeyer (03 unidades)

- Béquer (01 unidades)

- Bureta

- Pipeta de Pasteur (3 mL)

- Proveta

- Suporte Universal

- Amostra de água bruta e água tratada

- Solução de 0,02 mol/L de EDTA

- Solução tampão (NH4OH/NH4Cl) de pH = 10

- Indicadora Negro de Eriocromo – T. (NET)

- Espátula

4. Procedimentos

1° Transferir com a Proveta 100 ml da amostra para o Erlenmayer.

2°Adicionar 2ml de Solução Tampão.

3° Colocar uma Pitada do Indicador NET, que junto com Ca + m dará a cor rosa a

solução.

4° Encher a Bureta com a solução de EDTA 0,01 ml/L

5° Zerar a Bureta

6° Colocar gota a gota a Solução até a mudança de rosa para azul.

7° Anotar o volume exato de EDTA usado no experimento.

Primeiramente foi coletada uma amostra de 100 ml de água bruta na proveta,

posteriormente esta amostra foi transferida para um erlenmeyer de 250 ml.

Logo com a pipeta adicionamos Duas ml da solução Tampão (NH4OH/NH4Cl) de

pH = 10 ao erlenmeyer que constava a amostra de água, depois adicionamos com a

espátula a Indicadora Negro de Eriocromo (NET).

Na segunda amostra foi adicionada uma porção maior de NET, duas espátulas, e nas

demais somente uma espátula. Assim que adicionado o NET as amostras obtiveram

gradativamente uma coloração púrpura, sendo que na segunda amostra essa coloração

ficou um pouco mais forte devido a maior porção.

Também separamos uma porção de 30 ml de EDTA 0,02 mol/L, sendo adicionada a

uma Bureta, retirando todas as bolhas de ar que se encontrava no recipiente. Em baixo

da mesma acoplamos um Enlenmeyer com as amostras de água obtidas acima.

Abrimos gradativamente a torneira da bureta adicionando gota a gota o EDTA na

amostra de água agitando-a constantemente. Primeiramente não teve nenhuma alteração

na amostra, porem quando foi adicionado exatamente 15,5 ml de EDTA a amostra

mudou sua coloração para azul.

Na segunda amostra a coloração mudou a partir do 16,0 ml de EDTA, devido a maior

porção de NET adicionada anteriormente. Todo esse procedimento foi realizado

também com a água tratada, porem a única diferença é que no momento que

adicionamos o EDTA a coloração ficou azul a partir do 3,5 ml.Depois realizamos o

Calculo da Dureza da Água:

4.1. Procedimentos

Formula:

D = Molaridade EDTA * Volume EDTA * Peso molecular CaCO3 * 1000/Vol. da água

Água bruta:

D = 0,01 * 15,5 * 100 * 1000/100

D = 155 mg/L

Resultado da segunda amostra D = 160 mg/l

Água tratada:

D = 0,01 * 3,5 * 100 * 100/100

D = 35 mg/L

Eficiência do sistema de tratamento:

155 mg/L --------- 100%

120 mg/L--------- X

X= 12.000 mg/L/155 mg/L

X = 77,42%

5. Resultado e Discussão

No primeiro experimento feito com NET, a coloração ficou rosa, isso aconteceu

porque o NET se juntou ao Ca e Mg. Já no segundo experimento feito com EDTA, à

coloração ficou azul, isso ocorreu porque o EDTA retira do NET o Ca.

O termo “água dura” foi originado em razão da dificuldade de lavagem de roupas,

com águas contendo elevada concentração de certos íons minerais. Esses íons reagem

com sabões formando precipitados e evitam a formação de espuma, causando também a

corrosão de canos de aço, especialmente aqueles que transportam água quente.

A dureza da água é composta de duas partes, a dureza temporária e a dureza

permanente. A dureza temporária é decorrente da presença de Mg(HCO3)2 . Ela é

chamada de temporária porque pode ser eliminado pela fervura, o que expulsa o CO2 e

desloca o equilíbrio. Assim, os bicarbonatos se decompõem aos carbonatos,

precipitando o carbonato de cálcio. Se este for filtrado ou for removido por

sedimentação, a água estará livre da dureza.

A dureza permanente não pode ser eliminada por fervura. Esta decorre

principalmente da presença de Mgso4 ou Caso4 na solução.

A somatória da dureza temporária e permanente dá-se o nome de "Dureza Geral" (ou

total) da água.

O tratamento para retirar a água dura é conhecido como abrandamento

(descalcificação) e consiste na passagem da água por resinas trocadoras de íons que

capturam os cátions Ca+2 (cálcio) e Mg+2 (magnésio). Segundo Josi Tomaz,

engenheira química da GeoAcqua, “os descalcificadores são equipamentos semelhantes

aos filtros mas que possuem em seu interior resinas permutadoras que retém o cálcio e o

magnésio”.

5.1. Resultado e discussão

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 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).

Vantagens:

- Alta eficiência para remoção dos íons responsáveis pela dureza. Para remoção de

Ca2+ a dureza resultante atinge valores menores que 1mg/L de Caco3;

-As resinas podem ser regeneradas;

- Não há formação de lodo no processo.

Desvantagens:

- Requer um pré-tratamento da água;

- Ocorre saturação da resina, exigindo a sua regeneração;

- Requer o tratamento do efluente da regeneração.

O negro de Eriocromo T é um indicador típico de íons metálicos que é utilizado na

titulação de diversos cátions. Os complexos metálicos de negro de Eriocromo T são em

geral vermelhos, H2In-, dessa forma, na detecção de íons metálicos, é necessário ajustar

o pH para 7 ou acima para que a forma azul da espécie , HIn2-, predomine na ausência

de um íon metálico. Até o ponto de equivalência na titulação, o indicador complexa o

excesso do íon metálico e desse modo solução é vermelha. Com o primeiro excesso de

EDTA, a solução torna-se azul como consequência da reação química.

6. Conclusões

Pelos cálculos concluímos que a eficiência da água que vem do sistema de tratamento

da UNIVAG é 77,42%. Então que a dureza d’água total da água compõe-se de duas

partes: dureza temporária e dureza permanente. A dureza é dita temporária, quando

desaparece com o calor, e permanente, quando não desaparece com o calor, ou seja, a

dureza permanente é aquela que não é removível com a fervura da água. A dureza

temporária é a resultante da combinação de íons de cálcio e magnésio que podem se

combinar com bicarbonatos e carbonatos presentes.

Normalmente, reconhece-se que uma água é mais dura ou menos dura, pela

maior ou menor facilidade que se tem de obter, com ela, espuma de sabão. As águas

duras caracterizam-se, pois, por exigirem consideráveis quantidades de sabão para

produzir espuma, e esta característica já foi, no passado, um parâmetro de definição, ou

seja, a dureza de uma água era considerada como uma medida de sua capacidade de

precipitar sabão.

Neste caso método empregado na determinação de dureza foi o método

titrimétrico do EDTA, sendo baseado na reação do ácido etilenodiaminatetracético

(EDTA) ou seus sais de sódio que formam complexos solúveis quelados com certos

cátions metálicos, aplicados na água tratada da Univag e na água bruta de um Poço.

7. Referências

AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION. Standard Methods for the

Examination of Water and Wastewater. 20th ed. Whashington, APHA, 1998.

BAIRD, C. Química ambiental. 2. ed. São Paulo: Bookman, 2002.

LEE, J. D. Química inorgânica não tão concisa. São Paulo: Edgard Blücher Ltda. p. 24,

217, 360-370. 1999.

SILVA, D. O.;, Carvalho , A. R. P. Água dura e abrandamento. São Paulo : Kurita

Soluções em Engenharia de Tratamento de Água, 2014. Disponível em :

http://www.kurita.com.br/adm/download/agua_dura_e_Abrandamento.pdf . Acesso em:

26 de março de 2015.

ALEXANDRE A. Abrandamento: O método mais utilizado contra a dureza da água.

Disponível em: http://www.revistatae.com.br/noticiaInt.asp?id=3688. Acesso em 26 de

março de 2015.

in Língua Portuguesa com Acordo Ortográfico [em linha]. Porto: Porto Editora, 2003-

2015. Disponível na Internet: http://www.infopedia.pt/$dureza-da-agua. Acesso em 26

de março de 2015