al2.6 dureza da água e problemas de lavagem

A.L.2.6 DUREZA DA ÁGUA E
PROBLEMAS DE LAVAGEM
QUÍMICA 11.ºANO
QUESTÃO-PROBLEMA
Porque é que o sabão nem sempre lava bem?
Porque é que em certas regiões do país a roupa e os cabelos acabados de lavar ficam
ásperos?
Há alguma vantagem em lavar com detergente em vez de sabão?
Como amaciar uma água?
PREPARAÇÃO PRÉVIA
Para compreender a actividade laboratorial deve ser previamente introduzido
aos
alunos
o
conceito
de
dureza
da
água,
nomeadamente,
origem,
consequências a nível doméstico e amaciamento. É importante que saibam
classificar uma água em dura, branda ou macia pois esse é um dos objectivos
da actividade.
TRABALHO LABORATORIAL
MATERIAL (POR GRUPO)
Material
Quantidades
Balança
1
Copo de 250 mL
1
Equipamento para filtração a pressão reduzida ou centrifugadora
e respectivos tubos
1
Esguicho
Espátula
1
2
Placa de aquecimento com agitação magnética
1
1
Pipeta graduada de 10 mL
Pompete
3
1
Régua
1
Tubo de ensaio
9
Suporte de tubos de ensaio
1
Vareta de vidro
1
REAGENTES
Reagente
Frases R
Frases S
R36
S2, S22, S24
R36, R37
S2, S22, S26
Água destilada
Cloreto de cálcio
Sulfato de magnésio
Sabão (“azul e branco”)
Champô
Detergente
Carbonato de sódio
PROCEDIMENTO 1
A - IDENTIFICAÇÃO DE UMA ÁGUA DURA, BRANDA OU MACIA
1. Colocar 10 mL de água 1 (água destilada) em três tubos de ensaio (A, B e
C);
2. Adicional 1,0 mL de água ensaboada ou sabão líquido, gota a gota, à
água 1 do tubo A e agitar com a vareta de vidro até obter uma espuma
persistente;
3. Registar a altura da espuma (em cm) e a limpidez da solução;
4. Repetir os procedimentos 2 e 3 para os tubos B e C, mas adicionando 1,0
mL de detergente no tubo B e 1,0 mL de champô no tubo C;
5. Colocar 10 mL de água 2 (solução aquosa de sulfato de magnésio) em
três tubos de ensaio (D, E e F)
1 Adaptado de Dantas, M. d., & Ramalho, M. D. (2009). Caderno de actividades laboratoriais, Jogo de
Partículas - Física e Química A - Química - Bloco 2 - 11.º/12.º ano. Lisboa: Texto Editores, Lda. e Martins, I. P.,
& al., e. (2003). Programa de Física e Química A, 11.º ou 12.º ano. Mistério da Educação
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6. Adicional 1,0 mL de água ensaboada, ou sabão líquido, ao tubo D, 1,0 mL
de detergente ao tubo E e 1,0 mL de champô ao tubo F. A adição dos
produtos deve ser feita gota a gota, até se obter uma espuma persistente.
Registar a altura da espuma (em cm) e a limpidez da solução, em cada
caso;
7. Colocar 10 mL de água 3 (solução aquosa de cloreto de cálcio) em três
tubos de ensaio (G, H e I);
8. Adicional 1,0 mL de água ensaboada, ou sabão líquido, ao tubo G, 1,0 mL
de detergente ao tubo H e 1,0 mL de champô ao tubo I. A adição dos
produtos deve ser feita gota a gota, até se obter uma espuma persistente.
Registar a altura da espuma (em cm) e a limpidez da solução, em cada
caso.
B – AMACIAMENTO DE UMA ÁGUA DURA
1. Juntar num copo de 250 mL as águas duras remanescentes dos
procedimentos 6 e 7 da parte A. Adicionar carbonato de sódio (por
exemplo, 3,0 g / 100 cm3);
2. Aquecer a mistura numa placa de aquecimento e agitar durante 5
minutos;
3. Retirar o copo de cima da placa e deixar arrefecer;
4. Separar o sólido (precipitado) por filtração ou centrifugação;
5. Aproveitar parte do filtrado para fazer um novo teste, usando sabão;
6. Comparar
a
altura
de
espuma
formada
com
testes
realizados
anteriormente.
NOTA: A fim de se rentabilizar o tempo, este teste deverá ser realizado, em
simultâneo, por uma parte dos elementos do grupo.
3
REGISTO E TRATAMENTO DE DADOS
A - IDENTIFICAÇÃO DE UMA ÁGUA DURA, BRANDA OU MACIA
Agente de limpeza
Sabão (Água
ensaboada)
Detergente
Champô
Variáveis a medir
Observações
Água 1
Água 2
Água 3
Altura da espuma
(cm)
0,2
Nã
o
Nã
o
Formação de
escuma
Nã
o
Si
m
Si
m
Limpidez
Nã
o
Nã
o
Nã
o
Altura da espuma
(cm)
0,3
0,1
2,0
Formação de
escuma
Nã
o
Si
m
Si
m
Limpidez
Si
m
Nã
o
Nã
o
2,1
0,6
0,5
Nã
o
Si
m
Si
m
Si
m
Nã
o
Nã
o
Altura da espuma
(cm)
Formação de
escuma
Limpidez
Classificação da água quanto à dureza
4
Macia
Dura
Dura
DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
Para a correcta interpretação dos dados é necessário fazer uma discussão
prévia com os alunos sobre as possíveis espécies químicas responsáveis pela
dureza da água, o tipo de solos que lhe dão origem, intervalos de concentração
mássica em CaCO3 para águas macias, brandas e duras e implicações a nível
doméstico da utilização de águas duras. Sugerem-se as seguintes questões2:
•
Há diferenças na aparência de uma água macia e dura?
Não, a aparência é semelhante.
•
Poder-se-á avaliar a dureza de uma água através de efeitos que provoca
aquando da lavagem com sabão comercial de lavagem manual ou de um
detergente comercial? Como?
Sim, pelo formação de espuma e/ou escuma. Os sabões e detergentes na
presença de águas duras originam sais insolúveis de cálcio e magnésio, a
escuma. Por outro as água moles favorecem, em geral, a formação de espuma.
•
Qual é a água dura, branda e macia?
A água 1 foi considerada mole e as águas 2 e 3 águas duras. A base destas
conclusões está na observação da formação de escuma, que se verificou apenas
nas águas 2 e 3, e na diminuição da altura da espuma nestas águas,
comparativamente à água 1. Note-se que no caso do detergente não é notório
este efeito na espuma provavelmente devido a uma insuficiente agitação no tubo
da água 1.
Estas conclusões são coerentes com o esperado pois a água 1 era água
destilada, pobre em iões, por oposição às outras que são ricas nos dois iões dos
sais que tornam a água dura: cálcio e o magnésio.
•
Onde é que o sabão é mais eficiente, na água macia ou na água dura?
Em águas macias, pois à menor formação de escuma.
2 Adaptado de Martins, I. P., & al., e. (2003). Programa de Física e Química A, 11.º ou 12.º ano. Mistério da
Educação
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•
Qual é o produto mais eficiente numa água dura: sabão ou detergente?
Pelos resultados, verificasse que o sabão não formou praticamente espuma nas
águas duras pelo que se pode afirmar que o detergente será mais eficiente.
•
Como explicar o amaciamento da água dura usando carbonato de sódio?
Qual o nome do sólido que ficou retido no filtro?
A adição do carbonato de sódio provoca o amaciamento das águas devido há
ocorrências das seguintes reacções:
!" !! !" + !"! !!! ! → !"!!! ! + 2!" ! !"
!"!! !" + !"! !!! ! + !"(!")! ! → !"(!")! ! + !"!!! ! + 2!" ! !"
No filtro fica retido o carbonato de cálcio.
Nota: A parte B da experiencia não foi possível realizar devido à inexistência de
remanescentes e constrangimentos de tempo. Seria de esperar no teste
realizado à água tratada um aumento na altura da espuma e possível eliminação
da escuma.
CONSIDERAÇÕES
1. As soluções de águas duras podem ser o remanescente da A.L. 2.2 Chuva
«normal» e chuva ácida.
2. Caso se preparem as soluções de águas duras, ter em conta que a
preparação da solução de cloreto de cálcio é uma reacção exotérmica e
do sulfato de magnésio ligeiramente endotérmica. Estas soluções devem
ser preparadas com água da torneira.
3. Pode realizar-se os testes também à água da torneira a fim de classificar
a água da região quanto à dureza.
4. Muitos alunos revelam dificuldades em diferenciar espuma de escuma. É
conveniente clarificar a distinção.
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BIBLIOGRAFIA
Dantas, M. d., & Ramalho, M. D. (2009). Caderno de actividades laboratoriais, Jogo
de Partículas - Física e Química A - Química - Bloco 2 - 11.º/12.º ano. Lisboa: Texto
Editores, Lda.
Dantas, M. d., & Ramalho, M. D. (2009). Jogo de Partículas - Física e Química A Química - Bloco 2 - 11.º/12.º ano. Lisboa: Texto Editores, Lda.
Martins, I. P., & al., e. (2003). Programa de Física e Química A, 11º ou 12º anos.
Ministério da Educação.
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