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Relatório de prática laboratorial sobre determinação de cloretos em amostras de águas.
Tipologia: Exercícios
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Acadêmicos 9° Período: Jefferson Lopes José Luís Verner Jorge Luís Marcelo Luiz
Telêmaco Borba - PR Abril 2010
RESUMO
Conhecer a concentração de íons cloreto nas amostras de águas é de suma importância principalmente para processos industriais. Neste Trabalho, determinaremos através de uma reação de precipitação, com soluções padrão de Nitrato de Prata, a concentração de íons cloreto em amostras de águas potável, de caldeira e poço.
1. INTRODUÇÃO
Todas as formas de vida existentes na terra dependem da água. No
entanto, a água doce é um prêmio: mais de 97% da água do mundo é água do mar,
que é indisponível para beber, e para a maioria dos usos agrícolas.
Lagos e rios são as principais fontes de água potável, mesmo constituindo em sua
totalidade, menos de 0,01% do suprimento de água a maior parte da água doce
existente na terra encontra-se no subsolo: metade dessa água está a mais de um
quilômetro de profundidade.
Os cloretos estão presentes em todas as águas naturais, em concentrações
variáveis.
Neste trabalho, determinaremos as concentrações de cloretos em algumas amostras
de águas, como: Água Potável; Água de Poço; Água para Caldeira e Água
Destilada.
2. OBJETIVOS EXPERIMENTAIS
O experimento possui o seguinte objetivo:
3.1 Conceitos Gerais
Água, definida no sentido químico,é um composto que, semelhantemente a
todas as substâncias puras, tem uma composição definida e constante. Deveria
então, como qualquer composto puro, exibir características químicas e físicas
próprias e previsíveis. Sendo assim, poderíamos esperar que a água fosse sempre a
mesma, independente de sua origem.
Porém, isto não ocorre, já que a composição da água depende do tempo de contato
da mesma com o solo terrestre, bem como do tipo de solo da região com que a água
está em contato. Desta forma, a água captada numa região industrial terá
características muito diferentes de uma captada numa floresta virgem. Da mesma
maneira, uma água de origem mineral de determinada região, possui diferentes
quantidades e diferentes tipos de contaminação de uma coletada em outra região.
De maneira geral, podemos afirmar que a composição de uma água dependerá de
sua localização geográfica.
Uma das propriedades físicas da água é seu poder de dissolver outros materiais e,
por essa capacidade, é conhecida como solvente universal. Como conseqüência
deste poder de dissolução, a água, muito raramente, ocorre na natureza em um
estado quimicamente puro, pois existe uma variedade de materiais misturados à
mesma. Quando retirada de uma fonte natural à água pode apresentar partículas de
materiais dissolvidos e/ou não dissolvidos. O tamanho e a concentração dessas
partículas em suspensão, dependendo da origem a água, varia de grãos de areia
(algumas vezes presentes em cursos rápidos e turbulentos) até dispersões
submicroscópicas conhecidas como colóides. Incluídas entre as partículas
suspensas podem existir células vivas de milhares de organismos de diferentes
espécies, por exemplo, bactérias, micro algas e vírus.
Quando falamos em qualidade de água, nosso interesse está dirigido aos materiais
I = Infiltração
Parte da chuva infiltra-se na terra até encontrar uma camada impermeável, formando
os lençóis e os poços artesianos.
ESB = Escoamento Subterrâneo
Os mananciais subterrâneos seguem um percurso regular até atingirem os rios,
mares e lagos ou formarem nascente, fontes, poços, etc.
EV = Evaporação
É a passagem da água novamente para o estado de vapor, através da ação do sol
sobre os mananciais superficiais e também pela transpiração de animais e vegetais.
Assim, o ciclo hidrológico da água é fechado e, para que a água o complete, demora
de 3 a 4 anos. Portanto,podemos afirmar que a quantidade de água presente na
terra não varia, apenas sofre constantes transformações. Este fato é realmente
alarmante, visto que cada vez mais lançamos detritos nos mananciais de água, o
que acarreta uma queda gradativa de sua qualidade com conseqüências graves
sobre a vida animal e vegetal.
Estado Físico
A água pode apresentar-se em três estados físicos: sólido que é gelo,
líquido e gasoso que nada mais é do que vapor de água. No estado sólido, as
moléculas estão mais perto uma das outras, ou seja, o espaço entre elas é menor, e
há menos movimentação das mesmas. Já no estado líquido, as moléculas se
encontram um pouco mais afastadas, o que permite uma pequena movimentação
das mesmas e também a formação de pontes de hidrogênio entre as moléculas
(onde o hidrogênio de uma molécula liga-se ao oxigênio, de outra formando uma
interligação de todas as moléculas como se fosse uma rede). Enquanto que o
estado gasoso ou de vapor, as moléculas estão muito afastadas.
A transição de estado para outro pode ser efetuadas através da aplicação ou da retirada de calor, porém isto não pode ser aplicado a todas as substâncias,
porque pode não ocasionar só uma transformação de estado, mas também alterações químicas na substância.
Água Potável
A água destinada ao consumo humano deve preencher condições mínimas para que se possa ser ingerida ou utilizada para fins higiênicos, tais como estar isenta de microorganismos patogênicos e, com relação a substâncias orgânicas ou inorgânicas, os teores das mesmas não deverão ser prejudiciais ao ser humano. O valor do pH da água potável deverá se situar no intervalo de 6,9 a 7, e a concentração mínima de cloro residual livre em qualquer ponto da rede de distribuição deverá ser 0,2 mg/l. A água potável não deverá apresentar nenhuma quantidade de cloro benzenos, cloro fenóis, fenóis e sulfeto de hidrogênio, em teores que lhe confiram odor característico. Portanto, após receber o tratamento convencional descrito anteriormente, a água recebe uma maior quantidade de cloro a fim de torná-la potável. Após o último contato com o solo, passando pela superfície terrestre ou por entre as camadas rochosas, ou então entrando em contato com o ar, a água se torna impura. Isso se dá devido a três fatores principais: solubilidade dos materiais contatados, intimidade de contato e tempo de permanência em contato. No caso de impurezas suspensas, os fatores determinantes são: quantidade do material finamente dividido, diâmetro das partículas, peso específico das partículas e velocidade do fluxo de certa quantidade de água. A quantidade de contaminantes presentes em águas naturais vai depender principalmente das características do solo onde a água é encontrada e da poluição que esta água sofre. Águas obtidas de regiões calcárias terão alta dureza e alcalinidade, águas de chuvas terão com impurezas apenas gases dissolvidos, águas superficiais (lagos, rios) apresentarão grande quantidade de oxigênio dissolvido e baixa dureza. Efluentes de mineração e certos processos industriais fazem com que as águas superficiais se tornem muito ácidas, enquanto que alguns dos minerais de superfície da terra (calcário, carbonato de magnésio) podem tornar algumas áreas superficiais bastante alcalinas. Contaminações de dejetos industriais, óleo e materiais de processo, também são normalmente adicionados à água. Os contaminantes presentes na água podem ser divididos em três grupos principais: sólidos dissolvidos, sólidos em suspensão e gases dissolvidos, além de outros, que não se encaixem nesta
Metano (CH 4 )
Proveniente da decomposição de material biológico, sendo raramente encontrado.
Nitrogênio (N 2 )
Apesar do nitrogênio estar dissolvido nas águas naturais, ele é um elemento inerte e exerce efeito desprezível para o nosso tratamento.
Oxigênio (O 2 ) O oxigênio do ar é solubilizado na água, ou seja, em contato com o ar, a água dissolve parte do oxigênio nele presente, e este fica misturado a ela. Em águas poluídas, particularmente por matéria orgânica, pode estar ausente, o que impedirá a sobrevivência de espécies animais aeróbicos (que necessitam de oxigênio para sobreviver), mas não impedirá a sobrevivência de espécies anaeróbicas (que conseguem sobreviver sem oxigênio), como é o caso algumas bactérias e certos tipos de peixes.
Alcalinidade
Pode ser entendida como a capacidade da água em neutralizar ácidos; já a acidez é a capacidade de neutralizar bases. Ela é interpretada como sendo devido à presença de bicarbonatos, carbonatos e hidróxidos; no entanto, outros íons como fosfatos e silicatos contribuem para a alcalinidade.
Cloretos
Estes são extremamente solúveis em água. Podem ser de cálcio, magnésio, sódio, ferro e outros.
Dureza A dureza de uma água é proporcional à presença de sais de cálcio e magnésio. A dureza pode ser temporária quando devida à presença de bicarbonatos de cálcio e magnésio ou permanente, quando originada por cloretos, sulfatos e nitratos de cálcio e magnésio. Estes sais, em ordem decrescente de abundância na água, são bicarbonatos, sulfatos, cloretos e nitratos. A quantidade de cálcio é duas vezes maior do que a de magnésio, porém estes valores variam muito de local para
local. A caracterização da água quanto à dureza pode ser vista a seguir na Tabela 01:
Tabela 01 – Classificação da Água quanto à Dureza
Ferro
A forma mais comum em que o ferro é encontrado em águas é como bicarbonato ferroso. Está presente, nesta forma, em águas subterrâneas profundas, limpas e incolores, que em contato com o ar, turvam-se sedimentam um depósito amarelo – marrom – avermelhado (Fe2 O3 ). As etapas envolvidas na reação são:
Sílica (SiO)
Este é um constituinte de todas as águas naturais, sob a forma de ácido, salicílio e silicatos solúveis. Águas com baixa dureza e alcalinidade apresentam elevado teor de sílica.
Sulfatos (SO-24)
Encontrado em todas as águas brutas devido à ação solvente da água sobre os minerais.
Cor
A presença de matéria orgânica, proveniente de matéria vegetal em decomposição, é quase sempre responsável pelo desenvolvimento de cor em água. A maioria das águas de superfície apresenta cor, enquanto que as subterrâneas são
Impurezas em Suspensão
Tabela 02 – Impurezas em Suspensão
Impurezas em Estado Coloidal
Tabela 03 – Impurezas em Estado Coloidal
Impurezas Dissolvidas
Tabela 04 – Impurezas Dissolvidas
Impurezas Gasosas
Tabela 05 – Impurezas Gasosas
3.2 Cloretos
Os cloretos estão presentes em todas as águas naturais, em
concentrações variáveis. As águas da montanha e de terras altas têm normalmente
baixo teor, enquanto as águas dos rios e subterrâneas podem possuir quantidades
apreciáveis. Os mares e oceanos possuem teores em cloretos elevados.
A portaria a n° 518 do Ministério da Saúde de 25 de março de 2004, diz no Art.16: “A
água potável deve estar em conformidade com o padrão de aceitação de
consumo...” e o padrão de consumo para quantidade de íons cloreto é 250ppm.
Segundo o método de Mohr para determinação de cloretos, o haleto é titulado com
uma solução padrão de nitrato de prata usando-se cromato de potássio como
indicador. No ponto final, quando a precipitação do cloreto for completa, o primeiro
excesso de íons Ag +^ reagirá com o indicador ocasionando a precipitação do cromato
de prata, amarelo avermelhado.
2Ag +2(aq) + CrO 4 -2(aq) → Ag 2 CrO4(s)
Como esta titulação usa as diferenças nos valores dos produtos de solubilidade do
AgCl e do Ag 2 CrO 4 , é muito importante a concentração do indicador. Teoricamente o
AgCrO 4 deveria começar a precipitar no ponto de equivalência. Neste ponto da
titulação foi adicionada uma quantidade de prata igual à quantidade de cloreto em
solução, e conseqüentemente, trata-se de uma solução saturada de cloreto de prata.
Na prática, o ponto final ocorre um pouco além do ponto de equivalência devido a
necessidade de se adicionar um excesso de Ag+^ para precipitar o Ag 2 CrO 4 em
quantidade suficiente para ser notado visualmente na solução amarela, que já
contem a suspensão de AgCl. Este método requer que uma titulação em branco seja
Figura 02 – Ponto de viragem da Solução
4.3 - RESULTADOS E DISCUSSÃO
Após os experimentos, calculou-se então, os valores de concentração de
cloretos nas amostras.
Cálculos:
Ppm Cl = (A-B) x N x 35, mL da amostra
Onde :
A = mL do titulante gasto na amostra;
B = mL do titulante gasto no branco;
N = Normalidade do titulante.
1ª Amostra – Água Destilada (branco)
Valor médio = 1,7 mL
Ppm Cl = (1,7-1,7) x 0,0141 x 35,450 = 0,0 ppm 100 mL
2ª Amostra – Água de Caldeiras
Valor médio = 1,9 mL
Ppm Cl = (1,9-1,7) x 0,0141 x 35,450 = 0,99 ppm 100 mL
3ª Amostra – Água da Harmonia (potável)
Valor médio = 2,1 mL
Ppm Cl = (2,1-1,7) x 0,0141 x 35,450 = 2,25 ppm 100 mL
4ª Amostra – Água da FATEB (poço)
Valor médio = 3,0 mL
Ppm Cl = (3,0-1,7) x 0,0141 x 35,450 = 6,75 ppm 100 mL
Abaixo,na Tabela 06 estão os valores das leituras realizadas e resultados e também disposto na forma gráfica, temos os resultados no gráfico da Figura 03.
Tabela 06 – ppm de Cl
Figura 03 – Gráfico de ppm de Cl
Amostras
1ª Leitura (mL)
2ª Leitura (mL)
Média (mL)
Cloretos (ppm) Água Caldeira 1.7 2.0 1.9 0. Água Harmonia (Potável) 1.8 2.4 2.1 2. Água FATEB (Poço) 2.6 3.4 3.0 6. Água Destilada (Branco) 1.6 1.7 1.7 0.
0.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Água Caldeira
Água Harmonia (Potável)
Água FATEB (Poço)
Água Destilada (Branco)
pp
m
5. CONCLUSÃO
A partir da análise química da água, concluímos que a concentração de
cloretos, se diferem de acordo com o uso final da água, onde para alimentação de
caldeiras, deve-se ter valores mínimos para evitar problemas onde se coloca em
risco a operação do equipamento.
Quando analisamos águas para uso humano, a amostra de água subterrânea
apresentou valores mais altos, mas também dentro do limite máximo permitido sem
colocar em risco a vida humana.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Esquema dos Estágios do Ciclo da Água;
Figura 2 – Ponto de viragem da Solução;
Figura 3 – Gráfico de ppm de Cl;
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Classificação da Água quanto à Dureza;
Tabela 2 – Impurezas em Suspensão;
Tabela 3 – Impurezas em Estado Coloidal;
Tabela 4 – Impurezas Dissolvidas;
Tabela 5 – Impurezas Gasosas;
Tabela 6 – ppm de Cl;
