UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

ALCALINIDADE E POTENCIAL HIDROGENIÔNICO

1. RESUMO

Um dos problemas atuais no mundo é a qualidade da água, que afeta diretamente a saúde pública e a qualidade de vida. Para tal são estabelecidos parâmetros físicos, químicos e biológicos de qualidade dessas águas. Estes que são determinados através de experiências laboratoriais específicos. Este trabalho tem como objetivo determinar o ph (potencial hidrogeniônico) e a alcalinidade da água de rio e da torneira, e estudar seus resultados. Para a medição de pH foi utilizado método instrumental físico-químico e para a medição de alcalinidade, método titulométrico. Através dos resultados concluímos que as águas possuem concentrações de bicarbonatos.

2. INTRODUÇÃO

A água é o espaço vital na vida dos seres que nela habitam, e deve, portanto, apresentar

determinadas propriedades que estejam adaptadas a seus habitantes correspondentes.

Além da temperatura, determinados elementos ou substâncias químicas nela contidas,

têm um papel decisivo para que todo o ambiente esteja bem, não somente para os

peixes, bem como, todos os seres vivos presentes nesta água, incluindo plantas e

microorganismos.

O termo pH (potencial hidrogeniônico) é usado universalmente para expressar o grau de

acidez ou basicidade de uma solução, ou seja, é o modo de expressar a concentração de

íons de hidrogênio nessa solução. As medidas de pH são de extrema utilidade, pois

fornecem inúmeras informações a respeito da qualidade da água. As águas superficiais

possuem um pH entre 4 e 9 e as vezes são ligeiramente alcalinas devido à presença de

carbonatos e bicarbonatos.

Nesses casos, o pH reflete o tipo de solo por onde a água percorre. Em lagoas com uma

população de algas, nos dias ensolarados, o pH pode chegar a 9 ou até mais pois as

algas ao realizarem fotossíntese, retiram muito gás carbônico, que é a principal fonte

natural de acidez da água. Muitas vezes um pH muito ácido ou muito alcalino está

associado à presença de despejos industriais.

A alcalinidade está associada à capacidade que um sistema aquoso tem de neutralizar

(tamponar) ácidos a ele adicionados. Esta capacidade depende de alguns compostos,

principalmente bicarbonatos, carbonatos e hidróxidos. A alcalinidade é determinada

através da titulação.

Portanto, os objetivos da experiência realizada foram:

Determinar o pH e a alcalinidade da água de duas origens diferentes (rio e

torneira) por métodos instrumentais;

Fazer a calibração do equipamento necessário para a prática (peagâmetro);

A partir da alcalinidade, determinar as espécies iônicas responsáveis pela

mesma, a fim de decidir sobre a sua utilização.

3. REVISÃO DE LITERATURA

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A água é fundamental para a manutenção da vida. 0,8% das águas to planeta pode ser

utilizada para abastecimento público e desta porcentagem apenas 3% se encontra na

forma superficial (VON SPERLING, 2005). É por esta razão que a necessidade da

preservação dos recursos hídricos e se torna de grande importância.

Porem estes dados não sensibiliza nas atitudes do cotidiano humano. Empreendimentos

e processos tecnológicos potencializam os impactos sobre a atmosfera, o solo e nos

corpos d’água, lóticos e lenticos, naturais e artificiais, continentais, costeiros ou nos

oceanos.

O acelerado agravamento da qualidade dos recursos hídricos, pela poluição de diversos

resíduos como efluentes domésticos e industriais, tem levado a situações sanitárias

perigosas. Afetando a saúde publica e a qualidade de vida da população. Desde modo

deve haver um controle rígido da qualidade da água.

Este controle envolve parâmetros físicos, químicos e biológicos. Entre os parâmetros

químicos há o estudo do pH e da alcalinidade, que são objetivos do trabalho.

Segundo Von Sperling (2005, p.30) o pH “representa a concentração de íons hidrogênio

(em escala antilogarítmica) dando uma indicação sobre a condição de acidez,

neutralidade ou alcalinidade da água”.

A faixa pH é de 0 a 14, sendo que 7 é o ponto que resida na igualdade entre as

concentrações de íons de hidroxila e hidrogênio. Abaixo de 7 temos condições ácidas a

e acima disso temos condições alcalinas.

Algumas substâncias como vermelho de clorofenol, vermelho de fenol, azul de

bromotimol, azul de timol são utilizados como indicadores nas estações de tratamento

de água, por serem substâncias que têm propriedade de sofrer alterações de cor a vários

níveis de pH. Possibilitando uma determinação aproximada de pH. Lembrando que esse

método colorímetro não deve ser usado em águas turvas ou coloridas e contendo traços

de alguns elementos que possam causar alguma interferência nos resultados. Para

melhores resultados pode se utilizar o pH metro com eletrodos de vidro. Nos sistemas

de abastecimento publico de água o pH varia de 6,5 e 9,5 (AZEVEDO NETTO, 2003).

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De acordo com Von Sperling (2005, p31) a alcalinidade “é uma medição da capacidade

da água de neutralizar ácidos (capacidade de resistir às mudanças de pH: capacidade

tampão). Os principais constituintes da alcalinidade são os bicarbonatos (HCO3-),

carbonatos (CO32-) e os hidróxidos (OH-).”

A alcalinidade é uma determinação muito importante no controle da água, essa está

relacionada com a coagulação, redução de dureza e prevenção de corrosão nas

canalizações de ferro fundido da rede de distribuição.

Os íons causadores da alcalinidade são básicos, assim, capazes de reagir com ácidos de

concentrações conhecidas. Portanto para medir a alcalinidade de uma amostra de água é

adicionada uma quantidade de ácido até atingir um determinado valor de um pH.

Geralmente são utilizados como indicadores a fenolftaleína e o metil orange.

A fenolftaleína dá uma coloração rosa a água em pH de 8,3 ou superior, assim, titulando

um ácido até o desaparecimento da cor rosa obtemos a alcalinidade a fenolftaleína

através da quantidade de ácido consumida na neutralização dos íons carbonato e

hidróxido. Após adiciona-se algumas gotas de metil orange, este dará a amostra de água

uma coloração amarelada e continuando a titulação a cor varia para o laranja-rosa , a um

pH de 4,2. Esta quantidade usada nesta ultima titulação representa a alcalinidade devida

a carbonatos e bicarbonatos. Somando as quantidades dos ácidos usados nas duas

titulações obtém-se a alcalinidade total.

Em função do pH, podem estar presentes na água alguns tipos de alcalinidade. Em pH

acima 9,4 temos alcalinidades de hidróxidos e carbonatos, já na faixa de pH 9,4 a 8,3

temos carbonatos e bicarbonatos entre 8,3 a 4,4 somente bicarbonatos.

Na prática, a determinação de alcalinidade se dá por ácido sulfúrico e usando dois

indicadores citados anteriormente, fenolftaleína e metil orange. (AZEVEDO NETTO,

2003)

Abaixo uma tabela entre os diversos tipos de alcalinidade, onde F corresponde à

alcalinidade de fenolftaleína e T a alcalinidade total:

Tabela 1- Diversos tipos de alcalinidade.

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RESULTADO DA

TITULAÇÃO

ALCALINIDADE

HIDRÓXIDOS

ALCANIDADE DE

CARBONATOS

ALCALINIDADE DE

BICARBONATOS

F=0 0 0 T

F<1/2 T 0 2F T-2F

F=1/2 T 0 2F 0

F> 1/2 T 2F-T 2(T-F) 0

F=T T 0 0

Importante salientar que a alcalinidade geralmente é expressa em termos de carbonato

de cálcio (CaCO3).

4. METODOLOGIA

Primeiramente foi determinado o pH da amostra de água do rio (100ml) fornecida pelo

professor Edson Ikeda, com a utilização do phmetro (peagâmetro) PG 2000 da Gehaka.

Esta que foi calibrada conforme as especificações do fabricante. Encontrando um pH

menor que 8,3 neutralizamos a amostra com ácido sulfúrico (0,02N) até chegar a um pH

4,4.

Em segundo, foi utilizada uma amostra de água de torneira (100ml). Para obtenção do

pH e do volume de ácido sulfúrico (0,02N) para neutralização, utilizando método

instrumental físico-químico para a obtenção do pH e método titulométrico para a

alcalinidade.

Ambas as experiências foram seguidas conforme procedimentos do livro Standard

Methods.

5. RESULTADOS E DISCUSSÕES

A água do rio foi obtida com um pH 7,48. Para alcançar um pH 4,4, utilizou-se 2,3 ml

de ácido sulfúrico (0,02 N) para a neutralização. Sendo a fórmula da titulação

Ca.Va=Cb.Vb (sendo “a” índices do titulante, “b” índices do titulado, “C” concentração

e “V” volume). Substituindo valores encontrados na fórmula temos

0,02Nx2,3ml=Cbx100ml. Encontrando um Cb = 0,00046 N. Convertendo Normal para

mg/l CaCO3, assim Cb= 0,00046x50000, temos que 23 mg/l CaCO3, sendo 50000 o

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fator de correção. Conforme a figura 1, concluímos que F=0, portanto somente existe

presença de bicarbonatos.

Para a água da torneira foi obtido um volume 4,8ml de ácido sulfúrico na titulação.

Substituindo na equação da titulação temos 0,02Nx4,8ml=Cbx100ml, encontramos

Cb=0,00096N, convertendo para mg/l CaCO3 temos Cb=48 mg/l CaCO3. Conforme a

tabela 1, temos que F=0, e também esta amostra somente há presença de bicarbonatos.

Foi feita a comparação com os outros grupos de alunos, que realizaram os mesmos

experimentos. Notamos a obtenção de valores extremamente próximos.

6. CONCLUSÃO

A química ambiental tem hoje um papel muito importante na atuação de diagnósticos de

problemas ambientais no Brasil e também na atuação ativa de soluções de problemas. A

partir do momento em que houve maior interação com o Poder Legislativo,

profissionais relacionados a esta área puderam colaborar na elaboração e no

aprimoramento das políticas públicas voltadas para questões ambientais.

Os parâmetros para a uma boa qualidade da água é estabelecida através de estudos

laboratoriais de análises. Estes estabelecidos por lei, como por exemplo:

Qualidade de potabilidade, estabelecida pelo Ministério da saúde, portaria 518/2004,

conforme a figura 2:

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Figura 2: Qualidade de Potabilidade. Fonte: Comentários sobre a Portaria MS n°

518/2004, DF, 2005.

Qualidade de Lançamento, estabelecida pela Resolução Conama 357/2005, como

mostra a figura 3:

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Figura 3: Resolução Conama. Fonte: Ministério do Meio Ambiente.

Como o Brasil apresente dimensões continentais, também apresenta regiões com

características ambientais distintas. É por este motivo que a qualidade de lançamento

das águas pode mudar de lugar para lugar.

No Paraná, existe uma lei estadual para esta qualidade. Para resíduos domésticos a

portaria 019/2006 (figura 4) e para resíduos industriais Resolução Cema 70/2009 (figura

5).

Figura 4: Portaria 019/2006.

Figura 5: Resolução Cema 070/2009.

Quando não existe uma lei estadual para estes padrões, obrigatoriamente estes estados

devem seguir padrões nacionais (Resolução Conama 357/2005).

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Existe uma grande preocupação com a qualidade e a poluição das águas. Por este fato,

há a necessidade de prevenção e recuperação ambiental, para garantir condições de uso

atuais e futuras. Assim são estabelecidos monitoramento desta qualidade segundo

aspectos físicos, químicos e biológicos.

Aspectos ou parâmetros físicos: cor, turbidez, sabor, odor, temperatura, condutividade e

sólidos (tamanho, características e decanbilidade).

Aspectos ou parâmetros químicos: pH (potencial hidrogenionico), alcalinidade, acidez,

dureza, DQO (demanda química de oxigenio), DBO (demanda bioquimica de oxigênio),

COT (carbono orgânico total), análises microbiológica e determinação de NMP

(numero mais provável).

Em geral, um índice de qualidade de água é um numero que exprime a qualidade da

água para diversos fins. Esse número é obtido da agregação de dados físicos-quimicos,

bacteriológicos e químicos por meios de metodologias específicas.

Notamos que a capacidade que o corpo d’água possui em receber água, estabelece o

grau de condicionamento que deverá ser submetido o efluentes sanitário, de modo que o

receptor não sofra alterações nos parâmetros de qualidade fixados para a região afetada

pelo lançamento. A principal conseqüência do lançamento indiscriminado de esgoto

sanitário nos receptores é a diminuição do oxigênio dissolvido na água e na redução da

vida aquática. Ou seja, afeta diretamente a fauna e a flora.

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Apostila de Edson Ikeda (Laboratório de Ciências do Ambiente)

MOZETO, Antonio A.. JARDIM, Wilson de F., Química Nova, vol. 25, supl. 1,

7-11,2002

AZEVEDO NETO, José. RICHTER, Carlos A.. Tratamento de água.

JORDÃO, Eduardo Pacheco. PESSÔA, Constantino Arruda. Tratamento de

esgotos domésticos.

www.micronal.com.br (acessado em 26/08/2011 às 17:30)

www.filtrodagua.com.br (acessado em 26/08/2011 às 17:30)

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http://portal.saude.gov.br/portal/arquivos/pdf/comentarios_port_518_2004.pdf

(acessado em 27/08/2011 às 10:25)

http://www.mma.gov.br/port/conama/res/res05/res35705.pdf (acessado em

27/08)

http://www.pr.senai.br/senaiempresas/ensaioslaboratoriais/uploadAddress/

Portaria_IAP_019_2006%5B18507%5D.pdf (acessado em 27/08/2011)

http://www.iap.pr.gov.br/arquivos/File/Legislacao_ambiental/

Legislacao_estadual/RESOLUCOES/resolucao_cema_70_2009.pdf (acessado

em 27/08/2011)

http://www.universoambiental.com.br/Arquivos/Agua/

ProcessosQuimicosdeTratamentodeEfluentes08.pdf (acessado em 27/08/2011)

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