A “dureza” da água pode ser “temporária” ou “permanente”.
a. O que provoca a dureza e como pode ser eliminada em cada caso?
b. Explique por que zeólitas naturais, resinas de troca iônica sintéticas e polifosfatos podem ser utilizadas no tratamento de águas “duras”.

Passo 1

O enunciado nos pede para entender os dois tipos de dureza da água (temporária e permanente), suas causas e como eliminá-las, e ainda justificar o uso de zeólitas naturais, resinas de troca iônica sintéticas e polifosfatos no tratamento de águas duras. O conteúdo envolve química de precipitação, reações ácido-base, complexação e troca iônica.

Passo 2

A dureza da água decorre da presença de cátions duplamente carregados, principalmente \mathrm{Ca^{2+}} e \mathrm{Mg^{2+}}, que formam sais pouco solúveis e causam incrustações. Diz-se que a dureza é temporária quando vem de bicarbonatos e permanente quando vem de sulfatos, cloretos ou nitratos desses metais.

Passo 3

A dureza temporária provém basicamente de sais solúveis de bicarbonato: \mathrm{Ca(HCO_3)_2} e \mathrm{Mg(HCO_3)_2}. Ao ferver a água, ocorre decomposição térmica desses bicarbonatos e precipitação de carbonato: \mathrm{Ca(HCO_3)_2 \to CaCO_3\downarrow + CO_2\uparrow + H_2O}.
Outra forma é adicionar hidróxido de cálcio, \mathrm{Ca(OH)_2}, que fornece \mathrm{CO_3^{2-}} e gera o mesmo precipitado de \mathrm{CaCO_3}.

Passo 4

A dureza permanente é causada por sais como \mathrm{CaSO_4}, \mathrm{MgSO_4}, \mathrm{CaCl_2} e \mathrm{MgCl_2}, que não se decompõem ao ferver. Para removê-los usa-se carbonato de sódio, \mathrm{Na_2CO_3}, que reage assim: \mathrm{Ca^{2+} + CO_3^{2-} \to CaCO_3\downarrow},
ou então aplica-se processos de troca iônica que substituem \mathrm{Ca^{2+}} e \mathrm{Mg^{2+}} por \mathrm{Na^{+}}.

Passo 5

Zeólitas naturais são aluminosilicatos com sítios catiónicos ocupados por \mathrm{Na^{+}}. Na passagem da água, trocam duas \mathrm{Na^{+}} por um \mathrm{Ca^{2+}} ou \mathrm{Mg^{2+}}, reduzindo a dureza sem gerar muito resíduo. As resinas de troca iônica sintéticas têm grupos sulfonato ou amina em uma matriz polimérica e agem do mesmo modo, trocando \mathrm{Na^{+}} ou \mathrm{H^{+}} por \mathrm{Ca^{2+}}/ \mathrm{Mg^{2+}}. Já os polifosfatos se comportam como sequestrantes, formando complexos solúveis com \mathrm{Ca^{2+}} e \mathrm{Mg^{2+}} e impedindo a precipitação e incrustação desses íons.

Resposta

a) A dureza temporária é causada por \mathrm{Ca(HCO_3)_2} e \mathrm{Mg(HCO_3)_2} e é eliminada por fervura ou adição de \mathrm{Ca(OH)_2}.
A dureza permanente é causada por sais como \mathrm{CaSO_4}, \mathrm{MgCl_2} etc. e é eliminada por adição de \mathrm{Na_2CO_3} ou por troca iônica.
b) Zeólitas naturais e resinas sintéticas removem \mathrm{Ca^{2+}}/ \mathrm{Mg^{2+}} trocando-nos por \mathrm{Na^{+}}. Polifosfatos sequestram \mathrm{Ca^{2+}} e \mathrm{Mg^{2+}} em complexos solúveis, impedindo incrustações.

Exercícios relacionados