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UNIVERSIDADE CATÓLICA DE BRASÍLIA GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA AMBIENTAL DISCIPLINA QUÍMICA ANALÍTICA AMBIENTAL II PROFESSOR MSc. DANIEL RODRIGUES
Análise da Dureza Total, Dureza de Cálcio e Dureza de Magnésio em
Amostra de Água do Córrego Riacho Fundo
Autores: Alex Rosa Campani Daniel Gonçalves Zottich Diego Abreu Lemos Hugo de Brito Lisboa João Pedro da Silva Souza Vinícius A. F. Medeiros
Distrito Federal, 14 de abril de 2009.
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1. INTRODUÇÃO
A determinação de padrões físico-químico da água para o consumo
humano é de suma importância, pois representa um bem utilizado por toda a
humanidade formas múltiplas. Com base nisto é necessário determinar as
quantidades de Mg e Ca que representam a dureza da água.
Dureza de uma água é a medida da sua capacidade de precipitar sabão, isto é,
nas águas que a possuem, os sabões transformam-se em complexos insolúveis,
não formando espuma até que o processo se esgote. É causada pela presença de
cálcio e magnésio, principalmente, além de outros cátions(GAUTO,2003).
É de suma importância que a água apresente Ca e Mg, em concentrações não
muito elevadas, pois são importantes agentes no organismo humano. Íons Mg+2
formam um complexo com ATP e estão presentes nas enzimas que controlam as
reações de liberação de energia a partir do ATP. São também essenciais para a
transmissão de impulsos nervosos. Já o cálcio, está presente nos ossos e dentes.
Íons Ca+2 são importantes no processo de coagulação do sangue e são necessários
para dar início à contração dos músculos e para manter o batimento regular do
coração.( Copyright 2002-2003 – Mundo do Químico ).
Portanto, a com posição química da água e, conseqüentemente, sua dureza,
depende em grande parte do solo da qual se encontra, tendo influencia sobre a
predominância de íons Na+ e Mg2+ em algumas rochas progenitoras do solo
através do intemperismo.
A determinação do teor cálcio e magnésio presentes em uma amostra de água
superficial do Córrego Riacho Fundo, foi feita através do método da volumetria
de complexação com solução de EDTA.
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2. OBJETIVOS
Objetivou-se com este trabalho a determinação da Dureza Total (Cálcio e
Magnésio) e determinação do teor cálcio e magnésio presentes em uma amostra
de água superficial do Córrego Riacho Fundo, através do método da volumetria
de complexação com solução de EDTA.
3. MATERIAS E MÉTODOS
3.1 ÁREA DE ESTUDO:
O estudo foi realizado em um ponto do curso do córrego Riacho Fundo,
localizado às coordenadas geográficas 15º 52` 57,7``S e 48° 02`17,2`` W, com
altitude de 1.167 m em relação ao nível do mar, pertencendo à região
administrativa do Riacho Fundo – Distrito Federal. A área de influência do
córrego mostra-se sem a devida preservação necessária, com uma densa
população nas proximidades e com a presença de um canal de despejo de águas
pluviais da cidade Riacho Fundo II no corpo d`água.
Segundo Walter e Sampaio (1998), o clima predominante na região é do
tipo Aw (classificação de Köppen), com inverno seco e verão chuvoso. A
geologia é composta por rochas do grupo Paranoá, com a presença de arenitos,
siltitos, argilitos, quartizitos e ardósias. Quanto à pedologia, ocorrem latossolos
vermelhos e vermelhos amarelados, além de casos mais isolados de cambissolos,
neossolos e solos hidromórficos nas regiões de nascente e nas regiões de mata de
galeria.
A amostra de água foi coletada superficialmente no dia 04 de março de
2009 às 10:27h e acondicionada em local e temperatura adequados no
Laboratório de Química Analítica da Universidade Católica de Brasília para
posterior análise.
3.2 MATERIAS:
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Para análise da determinação da dureza total e teor de cálcio foram
utilizados os seguintes materiais:
- Pipeta volumétrica (50mL)
- Erlenmeyer (250mL)
- Bureta (25mL)
- Piceta com água destilada
- Suporte Universal e garras
- Papel indicador universal
- Agitador magnético e barra magnética
- Caneta para marcar vidraria
- Pêra
3.3 REAGENTES:
Para determinação da dureza total da amostra foram utilizados os
seguintes reagentes:
- Solução de EDTA – 0,005 mol/L
- Solução Tampão – pH 10
- Indicador sólido negro de eriocromo 1% (m/v)
Para determinação do teor de Cálcio e Magnésio da amostra foram
utilizados os seguintes reagentes:
- Solução de EDTA – 0,005 mol/L
- Solução de NaOH – 0,5 mol/L
- Indicador sólido de murexida em pó
3.4 MÉTODOS:
Para a determinação da dureza total e teor de cálcio foi utilizado o método
da volumetria de complexação, com solução de EDTA 0,005 mol/L.
Para fins de cálculo da dureza total, devem-se colocar os dados obtidos na
fórmula abaixo:
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( ) ( )amostra
EDTA
V
VCaCO
L
mgTotalDureza
1000 3
´=÷
øö
çèæ
Onde: VEDTA – volume do titulante (mL); VAmostra – volume da amostra (mL)
Para determinação da Dureza de Cálcio, do teor de Cálcio, Dureza de
Magnésio e teor de Magnésio, utilizou-se ainda o mesmo método, volumetria de
complexação, apenas diferenciando na utilização da solução tampão de pH e no
indicador.
Para fins de cálculo das durezas e dos teores de Cálcio e Magnésio,
devem-se colocar os dados obtidos nas fórmulas abaixo:
( )amostra
EDTA
VV
Lmg
Ca4,400
2 ´=÷
øö
çèæ+
( ) ( )amostra
EDTA
VV
CaCOLmg
CaDureza1000
3 2 ´
=÷øö
çèæ+
22 ++ -= CaDurezaTotalDurezaMgDureza
2429,0 22 ´=÷øö
çèæ ++ MgdoDureza
Lmg
Mg
Onde:
- VEDTA – volume do titulante (mL);
- VAmostra – volume de amostra (mL);
- Dureza Mg+2 – Dureza do magnésio (mg/L de CaCO3);
- Dureza Ca+2 – Dureza do cálcio (mg/L de CaCO3);
- Dureza Total (mg/L de CaCO3).
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3.5 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:
Determinação da Dureza Total da amostra:
1. Revolver a amostra;
2. Transferir 100mL da amostra para um erlenmeyer;
3. Adicionar 5mL de solução tampão pH=10;
4. Verificar o valor do pH utilizando papel indicador universal;
5. Lavar uma bureta com aproximadamente 5mL de solução de EDTA 0,005
mol/L;
6. Encher a bureta com solução de EDTA 0,005 mol/L e ajustar o ponto
zero;
7. Adicionar a barra magnética no erlenmeyer e acionar a agitação
magnética;
8. Adicionar 15 gotas do indicador negro de eriocromo no erlenmeyer;
9. Titular a amostra com solução de EDTA 0,005 mol/L até a mudança de
cor (de vermelho para azul);
10. Verificar o volume de EDTA 0,005 mol/L utiliazado;
11. Realizar um teste em branco, utilizando água deionizada;
12. Inserir os dados na fórmula;
Determinação do teor de cálcio da amostra:
1. Transferir 100 mL da amostra para um erlenmeyer;
2. Adicionar 20 mL da solução de NaOH 0,5mol/L num béquer;
3. Pipetar 5 mL da solução NaOH 0,5 mol/L e colocar no erlenmeyer
contendo a amostra;
4. Medir o pH (devendo estar entre 12 e 13);
5. Lavar uma bureta com aproximadamente 5 mL com solução de EDTA
0,005 mol/L;
6. Encher a bureta com solução de EDTA 0,005 mol/L e ajustar a posição
zero;
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7. Pesar 0,1 g de sólido de murexida na balança e colocar no erlenmeyer
contendo a amostra;
8. Adicionar a barra magnética e agitar;
9. Titular a amostra com solução de EDTA 0,005 mol/L até que a solução
mude de cor;
10. Verificar o volume de EDTA utilizado;
11. Realizar a prova em branco com água deionizada;
12. Inserir os dados na fórmula;
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Após todo o procedimento e experimental e análise estatística dos dados,
foram encontrados os resultados constantes da tabela abaixo.
Tabela 1: Resultados encontrados para os parâmetros em análise.
A análise do parâmetro Dureza Total foi indeterminado, uma vez que ao
se adicionar o indicador negro de eriocromo a solução apresentou-se na cor
azulada, sendo que a coloração correta seria inicialmente avermelhada, passando
a azulada após a titulação com a solução de EDTA. Tal anomalia pode ser um
indicativo da presença de metais, como o Fe2+, na amostra de água do Córrego
Riacho Fundo.
Segundo Eco Química (2009) alguns íons metálicos, tais como Alumínio,
Cobalto, Cobre, Ferro e Níquel, e também a presença de matéria orgânica podem
interferir no ponto de viragem do indicador negro de eriocromo, fazendo com
que o indicador, que é um ácido, reaja formando uma solução estável. Para que a
interferência não ocorra, são utilizados algumas soluções inibidoras, tais como o
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MgCDTA (1,2 - ciclohexonodiaminatetracetato de magnésio), NaCN (Cianeto de
Sódio) e o Na2S (Sulfeto de Sódio).
Fernandes (2001) classifica as águas, em relação à dureza total, em duras,
moderadamente duras e moles, conforme a tabela abaixo.
Tabela 2: Classificação da água quanto à dureza. Adaptada de Fernandes (2001).
Considerando a dureza total como o somatório das durezas em Cálcio e
Magnésio e que, na maioria dos casos a dureza de Cálcio está em maiores
quantidades que a de Magnésio, a água em análise seria classificada
indiretamente e imprecisamente como mole, o que é justificado pela baixa
concentração de íons Ca2+, provenientes principalmente de rochas calcárias, o
que não se evidencia na região.
5. CONCLUSÕES
Tomando como parâmetro o que foi relatado e os resultados encontrados
para dureza total e dureza de cálcio pode-se considerar os resultados
parcialmente inconclusivos, diante da ineficiência do método utilizado. Sugere-se
que seja feita uma nova análise, observando rigorosamente os parâmetros para
que sejam alcançados os objetivos da análise.
A amostra classificada, quanto à dureza de cálcio, como sendo água mole,
se deve a geologia do local que não é de formação de rochas calcárias, não
apresentando uma quantidade consideravelmente alta de íons Ca2+,e assim não
tem a capacidade de precipitar uma quantidade considerada de sabões, mas se
considerados outros íons dissolvidos pode-se obter resultados diferentes. Sugere-
se que seja feita analise da presença de outros íons que possam realizar
precipitação de sabões, para que os resultados não sejam mascarados,
prejudicando as conclusões.
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6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ECO QUÍMICA. Hidroanalítica, Análise Titulométricas.
Disponível em:
< http://ube164.pop.com.br/repositorio/4488/meusite/hidroanalitica/titulometricas.htm>
WALTER, B.M.T.; SAMPAIO, A.B. A vegetação da fazenda sucupira.
Brasília: Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia, 1998. 110p.