Universidade Federal de São Carlos

Química Analítica Experimental B

Experimento 02: Volumetria de Complexação: Determinação de Íon Cálcio e Magnésio
(dureza da água)

Introdução Originalmente, a dureza da água foi interpretada como a medida da capacidade da água para precipitar sabões. Os sabões são precipitados principalmente pelos íons cálcio e magnésio, comumente presentes na água, mas também podem ser precipitados por outros íons metálicos polivalentes, tais como o ferro, alumínio, manganês, estrôncio, zinco, entre outros. Devido à presença significante dos dois primeiros (Ca2+ e Mg2+) nas águas naturais, a DUREZA é determinada através dos sais solúveis de cálcio e magnésio, por exemplo, os bicarbonatos, os sulfatos e os cloretos.
Há dois tipos de dureza: a temporária e a permanente. A dureza temporária é aquela devida às presenças dos bicarbonatos de cálcio (Ca(HCO3)2) e de magnésio (Mg(HCO3)2). Quando a água que contém esses sais é fervida ocorre a precipitação de sais neutros (os carbonatos) e a dureza é parcialmente removida, de acordo com o seguinte:
Ca(HCO3)2 → CaCO3 (s) + H32O + CO2 (g)
Mg(HCO3)2 → MgCO3 (S) + H2O + CO2 (g)
A dureza permanente da água é ocasionada pela presença de outros sais de cálcio e magnésio, usualmente os sulfatos. A dureza permanente não pode ser removida por fervura. A soma das durezas temporária e permanente é conhecida como dureza total da água e geralmente é expressa em mg/L de CaCO3.
Titulações complexométricas com EDTA. O ácido etilenodiaminotetracético (EDTA) pertence a uma categoria de substâncias, chamadas comumente de complexantes ou quelantes que, em condições adequadas de pH, formam complexos solúveis, extremamente estáveis, com a maioria dos íons metálicos, inclusive os alcalinos terrosos. Os complexantes encontram grande aplicação como reagentes titulométricos.
Complexos formados com ligantes polidentados (isto é, ligantes capazes de ocupar várias posições de coordenação), como é o caso do EDTA (ver figura abaixo), são chamados quelatos.

O fim da titulação com o EDTA será determinado por indicadores metalcromicos que são compostos orgânicos coloridos que reagem com Íons metálicos formando quelatos com coloração diferente daquela do corante livre. Quando a titulação chega ao fim a cor da solução volta a coloração do corante livre. Serão utilizados os indicadores negro de Ericromo T e a murexida. Materiais e Reagente utilizados: * 1 pipeta 50 ml; * 3 erlenmeyers 15 ml; * 1 balança; * 1 béquer; * 1 espátula; * 1 bureta para titulação; * Solução de Na2H2Y (0,0050 M) padronizada; * Solução de NaOH (1,0 M); * Indicador murexida; * Solução tampão NH3/NH4Cl (250 ml);

Procedimento em anexo - Fluxograma.

Valores obtidos:

EDTA: 0,005M Determinação da dureza para íons Ca2+
EDTA utilizado: 0,37 ml

1000 ml ----- 0,005 mol de EDTA => x = 1,85 . 10-6 mol de EDTA
0,37 ml ------ x
Como a proporção entre o EDTA e o Ca2+ é de 1:1, a quantidade de mols de Ca2+ presente na solução é de 1,85 . 10-6 mol, e como a proporção de Ca2+ também é de 1:1 com o CaCO3, a amostra de 50ml de água possui 1,85 . 10-6 mol de CaCO3.
Massa de CaCO3:
1 mol ---------------- 100g => y = 1,85. 10-4 g = 0,185 mg de CaCO3
1,85 . 10-6 mol ----- y
Como a massa de CaCO3 em 50 ml de água é 0,185mg, em 1 litro de água a massa será de 3,7 mg.
Portanto, a dureza da água para íons Ca2+ é de 3,7mg/L de CaCO3. Determinação da dureza para íons Ca2+ e Mg2+
EDTA utilizado: 0,83 ml
1000 ml ----- 0,005 mol => x= 4,15 . 10-6 mol de EDTA
0,83 ml ------- x
Como a proporção entre o EDTA e o Ca2+ e Mg2+ é de 1:1, a quantidade de mols de Ca2+ e Mg2+ presente na solução é de 4,15 . 10-6 mol, assim, a quantidade de CaCO3 também será de 4,15 . 10-6 mol.
Massa de CaCO3:
1 mol --------------- 100g => y = 4,15 . 10-4 g = 0,415 mg de CaCO3
4,15 . 10-6 mol --- y
Como a massa de CaCO3 em 50 ml de água é 0,415 mg, em 1 litro de água a massa será 8,3 mg.
Portanto, a dureza da água para íons Ca2+ e Mg2+ é de 8,3mg/ L de CaCO3.

Discussões:
O Eriocromo T foi utilizado como indicador na titulação do EDTA tendo como característica no ponto de viragem uma coloração azul, foi importante ajustar o pH em torno de 9 na titulação para que a forma azul do indicador, predominasse na ausência do íon cálcio, ou seja, quanto o ponto de equivalência fosse atingido( o íon cálcio estaria todo complexado com EDTA). Isso resulta que a adição de um leve excesso de EDTA, torna-se a solução azul.

Tabela 01: Nivel de dureza da água em (mg CaCO3 L-1) Dureza | mg CaCO3 L-1 | Mole | 0 - 75 | Moderadamente dura | 75 - 150 | Dura | 150 - 300 | Muito Dura | acima de 300 |

Conclusão:

Em algumas águas ocorre a dureza temporária, o que acarreta o entupimento de chuveiros e encanamentos, devido ao aquecimento da água há a “formação” de Ca(CO3)s o que inibe a passagem de água. O Ca2+ presente na água quando em contato com o sabão ocorre uma reação que leva uma certa demora na formação de espuma devido a esse contato com íon cálcio, na tentativa de solucionar esse problema do sabão começara a adicionar fosfato que quando foi para os rios começou a causar eutrofização
2PO43- + 3Ca2+ Ca3(PO4)2(s)

só que o fosfato no rios participa na eutrofização.
O processo de titulação é antigo, hoje para saber os tipos de metais é mais comum e eficiente o uso de plasma para saber os tipos de metais.
Percebemos que a amostra de São Carlos é mole devido a nível encontrado comparado a tabela.

Bibliografia:

• http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/Dureza.html

visto em 21/04/2013 às 12h
• http://www.ufpa.br/ccen/quimica/deter%20de%20h2oh2.htm
Visto em 21/04/2013 às 12h47

• http://www.mundodoquimico.hpg.ig.com.br/determinacao_de_dureza.htm
Visto em 22/04/2013 às 17h00

http://www.mundovestibular.com.br/articles/80/1/DETERMINACAO-DA-DUREZA-DA-AGUA/Paacutegina1.html

visto em 22/04/2013 às 19h21

Apostila de Química Analítica Experimental B prof: Antônio Mozeto, pag 4 e 5