acidez alcalinidade e dureza
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Estudo das águas para fins alimentares
ACIDEZ, ALCALINIDADE E DUREZA
ACIDEZ DAS ÁGUAS
� Pode ser definida como sua capacidade de reagir quantitativamente com uma base forte atéum valor definido de pH, devido à presença de:
� ácidos fortes (ácidos minerais: clorídrico, sulfúrico e nítrico);
� ácidos fracos (orgânicos: ácido acético e inorgânicos: ácido carbônico, por exemplo) e
� sais que apresentam caráter ácido (sulfato de alumínio, cloreto férrico, cloreto de amônio, por exemplo).
FONTES DE ACIDEZ NAS ÁGUAS
� O gás carbônico é um componente habitual da acidez das águas naturais.
CO2 + H2O ←–→ H2CO3
� Os ácidos minerais surgem em águas naturais principalmente através de descargas de efluentes industriais não neutralizados.
ALCALINIDADE DAS ÁGUAS
� É uma medida da capacidade da água de neutralizar um ácido forte a um determinado pH.
� A alcalinidade na água apresenta pouca importância sanitária, exceto em concentrações elevadas, quando os efeitos associativos com o pH, dureza e sólidos totais podem tornar a água prejudicial.
FONTES DE ALCALINIDADE NAS ÁGUAS
� Em águas naturais, os principais componentes da alcalinidade são os sais do ácido carbônico, ou seja, bicarbonatos e carbonatos, e os hidróxidos, mas principalmente aos bicarbonatos de cálcio, magnésio, potássio e sódio.
� Os íons hidroxila e em menor grau os íons fosfatos, amônia, silicatos e boratos também contribuem para a alcalinidade da água.
FONTES DE ALCALINIDADE NAS ÁGUAS
� Outros sais de ácidos orgânicos, como sais de ácido húmico, ácido acético, também conferem alcalinidade às águas, mas seus efeitos normalmente são desconsiderados por serem pouco representativos
� Em águas contaminadas e em estado anaeróbico, pode haver produção de sais de ácido acético, propiônico e hidrossulfúrico, que aumentam o teor de alcalinidade.
FONTES DE ALCALINIDADE NAS ÁGUAS
� Em alguns processos industriais, como produção de bebidas e alimentos, a alcalinidade deve ser controlada e mantida dentro de certos limites.
� No entanto, a alcalinidade é desejável em muitas águas, para fins industriais, como forma de inibir a corrosão nas tubulações.
ALCALINIDADE TOTAL
� A alcalinidade total de uma água é dada pelo somatório das diferentes formas de alcalinidade existentes, ou seja, é a concentração de hidróxidos, carbonatos e bicarbonatos, expressa em termos de carbonato de cálcio. Pode-se dizer que a alcalinidade mede a capacidade da água em neutralizar os ácidos.
ALCALINIDADE TOTAL
� A medida da alcalinidade é de fundamental importância durante o processo de tratamento de água, pois é em função do seu teor que se estabelece a dosagem dos produtos químicos utilizados.
ALCALINIDADE TOTAL
� Normalmente as águas superficiais possuem alcalinidade natural em concentração suficiente para reagir com o sulfato de alumínio nos processos de tratamento. Quando a alcalinidade é muito baixa ou inexistente há a necessidade de se provocar uma alcalinidade artificial com aplicação de substâncias alcalinas, tal como cal hidratada ou barrilha (carbonato de sódio) para que o objetivo seja alcançado.
ALCALINIDADE TOTAL
� Quando a alcalinidade é muito elevada, procede-se ao contrário, acidificando-se a água até que se obtenha um teor de alcalinidade suficiente para reagir com o sulfato de alumínio ou outro produto utilizado no tratamento da água.
ALCALINIDADE TOTAL
� Quando a alcalinidade é muito elevada, procede-se ao contrário, acidificando-se a água até que se obtenha um teor de alcalinidade suficiente para reagir com o sulfato de alumínio ou outro produto utilizado no tratamento da água.
ALCALINIDADE TOTAL
� Metodologia: Titulação com Ácido Sulfúrico
� Princípio do Método:O método baseia-se na determinação dos
componentes da água que elevam o pH para um valor acima de 4,6.
A titulação é feita com uma solução de ácido sulfúrico (H2SO4), nos pontos sucessivos de equivalência do bicarbonato e do ácido carbônico usando-se como indicadores fenolftaleína e indicador misto.
Cálculo:
� Alcalinidade à fenolftaleína:
mg/L de CaCO3 =
� Alcalinidade Total:
mg/L de CaCO3 =
A1 = volume gasto do ácido com indicador fenolftaleínaA2 = Volume gasto do ácido com indicador misto
A1mL x 0,02 x 50000
mL de amostra
A2mL x 0,02 x 50000
mL de amostra
ÍNDICE DE ALCALINIDADE
� É dado conforme a tabela abaixo:
00TF = T
02(T–F)2F – T F > ½ T
02F0F = ½ T
T – 2F2F0F < ½ T
T00F = 0
Alcalinidade relativa ao HCO3
–
(mg/L CaCO3)
Alcalinidade relativa ao CO3
–2
(mg/L CaCO3)
Alcalinidade relativa à OH¯(mg/L CaCO3)
RESULTADO
F = alcalinidade à fenolftaleínaT = alcalinidade total
DUREZA DAS ÁGUAS
� Originalmente, a dureza da água era entendida como sua capacidade de precipitar sabão, isto é, nessas águas os sabões transformam-se em complexos insolúveis, não formando espuma atéque o processo se esgote.
� É causada pela presença de íons cálcio e magnésio, principalmente, além de outros cátions como ferro, manganês, estrôncio, zinco, alumínio e hidrogênio, associados a ânions carbonato (mais propriamente bicarbonato, que é mais solúvel) e sulfato, além de outros ânions como nitrato, silicato e cloreto.
DUREZA DAS ÁGUAS
� Outros cátions polivalentes também podem precipitar o sabão, mas estes se encontram normalmente em formas complexas, freqüentemente com constituintes orgânicos, e a sua contribuição para a dureza da água pode ser mínima e difícil de ser medida.
� Assim, a dureza total é definida como a soma das concentrações de cálcio e magnésio, expressa em termos de carbonato de cálcio, em miligramas por litro.
DUREZA DAS ÁGUAS
� As águas duras precipitam o sabão, impedindo ou diminuindo a sua capacidade de fazer espuma, provocando incrustações em tubulações de água quente, caldeiras, evaporadores, intercambiadoresde calor e outras unidades, nas quais se opera em altas temperaturas.
� As águas brandas apresentam a vantagem de economizar combustível para aquecedores, diminuindo a mão de obra em manutenção e limpeza dos equipamentos incrustados. No entanto, as águas brandas de dureza inferior a 30 – 50 mg////L são corrosivas.
Classificação das águas quanto a DUREZA
> 300 mg/L CaCO3Águas muito duras
150 – 300 mg/L CaCO3Águas duras
75 – 150 mg/L CaCO3Águas pouco duras
0 – 75 mg/L CaCO3Água Branda
DUREZA DAS ÁGUAS
� Quando a dureza é maior que a soma da alcalinidade de carbonato e bicarbonato, a porção da dureza equivalente à alcalinidade total é chamada de dureza de carbonato;
� A porção da dureza que excede a alcalinidade é chamada de dureza de não-carbonato.
DUREZA DAS ÁGUAS
� Quando a dureza é numericamente igual ou menor que a soma da alcalinidade de carbonato e bicarbonato, toda a dureza édureza de carbonato e a dureza de não-carbonato é ausente.
� A dureza pode compreender de zero a centenas de miligramas por litro, dependendo da fonte e do tratamento ao qual esta água foi submetida.
DUREZA TEMPORÁRIA OU PERMANENTE
� DUREZA TEMPORÁRIA: também chamada de dureza de carbonatos, é causada pela presença de bicarbonatos de cálcio e magnésio. Esse tipo de dureza resiste à ação dos sabões e provoca incrustações. É denominada de temporária porque os bicarbonatos, pela ação do calor, se decompõem em gás carbônico, água e carbonatos insolúveis que se precipitam.
DUREZA TEMPORÁRIA OU PERMANENTE
� DUREZA PERMANENTE: A dureza permanente, também chamada de dureza de não carbonatos, édevida à presença de sulfatos, cloretos e nitratos de cálcio e magnésio, resiste também à ação dos sabões, mas não produz incrustações por serem seus sais muito solúveis na água. Não se decompõe pela ação do calor.
DUREZA TOTAL
� Metodologia: Titulação com EDTA (Ácido Etilenodiamino tetracético)
� Princípio do Método:O método baseia-se na formação de um quelato
solúvel quando o EDTA é adicionado a uma solução de certos metais.
DUREZA TOTAL
� Se uma pequena quantidade de um indicador tal como o negro de eriocromo T é adicionado a uma solução aquosa contendo os íons cálcio e magnésio a um pH de 10,0 ± 0,1 a solução torna-se vermelho-vinho. Se EDTA é usado como titulante, o cálcio e o magnésio serão complexados.
� Depois que EDTA suficiente tenha sido adicionado para complexar todo o magnésio e o cálcio, a solução mudará da cor vermelho-vinho para azul. Esse é o ponto final da titulação.
DUREZA TOTAL
� PRECAUÇÕES:� As titulações são melhores quando conduzidas
à temperatura ambiente.
� A mudança de cor torna-se vagarosa quando as amostras estão geladas.
� A decomposição do indicar apresenta problemas em água quente.
DUREZA TOTAL
� CÁLCULO:
Dureza (EDTA) em mg/L do CaCO3 =
Onde:A = volume de EDTA gasto na titulação da amostraB = volume de EDTA gasto na titulação do brancoFc = Fator de correção do EDTA quando houver e for
diferente de 1
(A – B) x Fc x 1000
mL da amostra