ACTIVIDADE LABORATORIAL – QUÍMICA 11.º ANO ‐ ALQ 2.6 Dureza da Água e Problemas de Lavagem O que se pretende Classificar uma água quanto à sua dureza, como dura ou macia, a partir do seu comportamento em testes de lavagem. Para além disso, e a partir das observações realizadas nos testes de lavagem, concluir em que tipo de água (dura ou macia) é que o sabão é mais eficiente e qual é o produto mais eficiente na água dura, o sabão ou o detergente. Para tal vão se utilizar três amostras de água desconhecidas que irão ser sujeitas a testes de lavagem com sabão, detergente e champô. Por último, proceder ao tratamento de uma água dura por forma a reduzir a sua dureza, e observar o seu efeito através da alteração no comportamento da água no teste de lavagem com sabão. Verificar significados Dureza de uma água A dureza de uma água é uma característica da água que está principalmente relacionada com a presença de iões cálcio e magnésio: ‐ Uma água diz‐se dura se a concentração destes iões for elevada; ‐ Uma água diz‐se macia ou mole se a concentração destes iões for reduzida. Dureza temporária A dureza temporária de uma água é devida à presença de hidrogenocarbonatos de cálcio e de magnésio e pode ser eliminada por aquecimento da água, libertando‐se dióxido de carbono e precipitando carbonato de cálcio e/ou carbonato de magnésio. 0
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Dureza permanente 1
ACTIVIDADE LABORATORIAL – QUÍMICA 11.º ANO ‐ ALQ 2.6 A dureza permanente de uma água é devida à presença de outros sais, como cloretos e sulfatos de cálcio e/ou magnésio, que não são eliminados por aquecimento da água. Origem da dureza de uma água A dureza de uma água tem origem natural por contacto da água com o solo, onde a presença de dióxido de carbono dissolvido na água provoca a dissolução de sais pouco solúveis, como carbonato de cálcio e o sulfato de cálcio, tornando a água mais dura. A dureza da água pode também ter origem artificial no decurso do tratamento realizado nas Estações de Tratamento de Águas com vista ao ajuste do pH da água destinada a consumo. Neste tratamento a água é, por exemplo, posta em contacto com calcário (carbonato de cálcio), por forma a reduzir a quantidade de dióxido de carbono dissolvido na água, e assim aumentar o seu pH. Efeitos indesejáveis da dureza da água ao nível doméstico  Diminuição da eficiência lavagem do sabão. Numa água dura diminui a formação de espuma e a eficiência da lavagem devido à formação de um composto pouco solúvel, denominado escuma, que resulta da combinação dos catiões cálcio e magnésio presentes na água com os aniões provenientes do sabão. 2
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Como estes aniões do sabão formam agregados (micelas) com a sujidade mantendo‐a em solução, então, ao serem removidos da solução por precipitação a eficiência do sabão na lavagem diminui. Para além dos efeitos ao nível da eficiência da lavagem, refira‐se ainda que, como a escuma é insolúvel e pegajosa, agarra‐se às fibras dos tecidos tornando a roupa áspera e mancha as superfícies das banheiras e lavatórios.  Formação de incrustações A água dura provoca a formação de incrustações calcárias em variadíssimos equipamentos, ferros de engomar, máquinas de lavar, esquentadores, caldeiras e 2
ACTIVIDADE LABORATORIAL – QUÍMICA 11.º ANO ‐ ALQ 2.6 radiadores. As incrustações calcárias formadas, que revestem as superfícies dos sistemas de aquecimento, dificultam as transferências de energia para a água lá colocada resultando numa redução da eficiência do aquecimento e podem inclusive provocar a sua deterioração e até eventualmente aumentar o risco de explosão, devido ao sobreaquecimento das partes metálicas dos mesmos. Processo para redução da dureza de uma água (amaciamento da água) Um dos processos utilizados é a precipitação por ação de um agente amaciador, o carbonato de sódio ou o hidróxido de cálcio, que provoca a formação de um precipitado carbonato de cálcio (sal pouco solúvel), que é removido por decantação ou filtração. 1ª PARTE Lista de material e reagentes Descrição Tubos de ensaio Suporte para tubos de ensaio Pipeta de 10 mL Conta‐gotas ou macro‐pipetador Pompete Régua Amostra de água A Amostra de água B Amostra de água C Solução de sabão para lavar a roupa
Solução de detergente para lavar a roupa Solução de champô de cabelo Quantidade 9 1 3 3 1 1 1 1 1 1 1 1 Procedimento 1. Numerar os nove tubos de ensaio: Água da amostra A: A1; A2; A3. Água da amostra B: B1; B2; B3. Água da amostra C: C1, C2; C3. 2. Transferir 10 mL da amostra de água A para cada um dos tubos de ensaio A1, A2 E A3 3
ACTIVIDADE LABORATORIAL – QUÍMICA 11.º ANO ‐ ALQ 2.6 3. Com um conta‐gotas, adicionar a solução de sabão gota‐gota ao tubo A1, registar o número de gotas adicionadas até obter uma espuma persistente (durante pelo menos 30 s) após a agitação vigorosa do tubo de ensaio. 4. Medir a altura da espuma formada e registar o seu valor. 5. Observar e registar a formação de espuma bem como o aspeto da mistura quanto à sua limpidez. 6. Adicionar a solução de detergente ao tubo A2 procedendo como no ponto 3. 7. Adicionar a solução de champô ao tubo A3 procedendo como no ponto 3. 8. Repetir os pontos de 2 a 7 para as amostras de água B e C. Figura 1 Teste com sabão para as diferentes águas
Resultados Agente de Limpeza Solução de Sabão Solução de detergente Solução de champô Classificação da água quanto à dureza Variáveis a medir Observações/Registos Água A Água B Água C Nº de gotas 309 140 130 Altura da Espuma/cm 0,1 0,4 0,4 Formação de escuma sim sim sim Limpidez não não não Nº gotas 20 15 15 Altura da Espuma/cm 0,1 0,4 0,4 Formação de escuma não não não Limpidez sim sim sim Nº gotas 10 10 10 Altura da Espuma/cm 0,5 0,5 0,5 Formação de escuma não não não Limpidez sim sim sim ÁGUA ÁGUA ÁGUA DURA MACIA MACIA 4
ACTIVIDADE LABORATORIAL – QUÍMICA 11.º ANO ‐ ALQ 2.6 Face ao menor número de gotas de solução de sabão utilizado na água macia, para uma mesma altura de espuma, conclui‐se que o sabão é mais eficiente na água macia do que na água dura Face ao menor número de gotas de solução de detergente utilizado na água dura em relação ao número de gotas utilizado de solução de sabão, correspondente inclusive a uma maior altura de espuma no caso do detergente, conclui‐se que na água dura o detergente é mais eficiente do que o sabão. Embora na água dura a eficiência do detergente seja maior do que a do sabão, no entanto, e analogamente ao verificado com o sabão, esta é também menor do que na água macia, pois para a mesma altura de espuma o número de gotas utilizado da solução de detergente é maior na água dura do que na água macia. 2ª PARTE Lista de material e reagentes: Descrição Copo de 250 mL Agitador magnético e barra magnética Equipamento para filtração a pressão reduzida Espátula Água dura Carbonato de sódio
Quantidade 1 1 1 1 1 1 Procedimento 1. Transferir cerca de 100 mL de água dura para um copo de 250 mL. 2. Adicionar 3 g de carbonato de sódio. 3. Aquecer a mistura numa placa de aquecimento e agitar durante cerca de 5 min. 4. Retirar o copo da placa e deixar arrefecer. 5. Separar o sólido precipitado por filtração a pressão reduzida. 6. Aproveitar parte do filtrado para fazer um novo teste com a solução de sabão e comparar a altura da espuma formada com o teste realizado anteriormente. 5
ACTIVIDADE LABORATORIAL – QUÍMICA 11.º ANO ‐ ALQ 2.6 Resultados Agente de Variáveis a medir Observações/Registos Limpeza Água A Água A após tratamento 309 100 Solução de Nº de gotas Sabão Altura da Espuma/cm 0,1 0,1 Conforme previsto a eficiência do sabão aumenta depois de se proceder ao tratamento da água para reduzir a sua dureza. 6