O pH influencia em praticamente todas as etapas do tratamento de água. Um tanque de seção retangular para correção de pH em uma Estação de Tratamento de Água (ETA) apresenta as dimensões
. Calcule:
a massa (kg) de cal hidrata com teor de
que deverá ser adicionada na água contida em todo o volume do tanque para que o pH passe de 4,5 para 7,8 .
a massa (kg) de cal hidrata com teor de
Passo 1
O enunciado dá as dimensões do tanque e pede a massa de cal hidratada (produto com teor de
) que deve ser adicionada para elevar o pH da água de
para
. Vou listar as informações importantes:
- Dimensões do tanque:
. - Volume de água no tanque: deve ser calculado a partir das dimensões.
- pH inicial:
. - pH final desejado:
. - Produto disponível: cal hidratada (
) com teor em massa.
O objetivo final é fornecer a massa (em kg) do produto comercial (comde ) a ser adicionada.
Passo 2
Calcular o volume do tanque e converter para litros (porque molaridade usa
):
Como
,
Passo 3
Explicar pH e converter pH em concentração de íons hidrogênio:
- Definição:
, onde está em . - Portanto a concentração de
é .
Calcular as concentrações inicial e final:
Passo 4
Calcular o número de mols de
presente inicialmente e no final no volume do tanque:
A quantidade de
que precisa ser neutralizada é a diferença:
Passo 5
Relacionar a reação de neutralização e a estequiometria:
- A cal hidratada é
. Em solução ela fornece dois hidroxilas por mol:
- Cada
neutraliza um segundo .
Portanto, 1 mol deneutraliza 2 mol de .
Assim o número de mols denecessário é
Passo 6
Calcular a massa de
pura correspondente:
- Massa molar de
:
- Massa de
pura necessária:
Converter para kg:
Passo 7
Ajustar pela pureza do produto (teor
):
- Se o produto contém
de em massa, a massa do produto comercial deve satisfazer
Logo
Arredondando com sensatez, isso corresponde a aproximadamente
(ou
) de cal hidratada comercial.
Passo 8
Pequenas observações didáticas e de prova:
- Note que usamos a relação direta entre pH e
e a estequiometria simples da reação. Em águas reais há tampões (alcalinidade, bicarbonatos, sais) que aumentariam a quantidade de base necessária; como o enunciado não menciona isso, assumiu‑se que só é preciso neutralizar os íons calculados a partir do pH. - Metodologia útil para a prova: sempre converta pH para
, multiplique pelo volume (em L) para obter mols de , use a estequiometria da base para achar mols de base, multiplique pela massa molar para obter massa pura e, por fim, ajuste para o teor do produto.