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34)(UFU-MG) O óxido de cálcio (CaO) e o sulfato de alumínio \left(\mathrm{Al}_{2}\left(\mathrm{SO}_{4}\right)_{3}\right) são utilizados nas estações de tratamento de água para abastecimento público. O sulfato de alumínio dissolve-se em água produzindo íons \mathrm{A} \ell^{3+} que hidrolisam de acordo com:
\mathrm{Al}^{3+}(\mathrm{aq})+3 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \rightleftharpoons \mathrm{~A} \ell(\mathrm{OH})_{3}(\mathrm{~s})+3 \mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq})
\mathrm{O} \mathrm{Al}(\mathrm{OH})_{3} floculento formado é responsável pela remoção da matéria orgânica e de muitos contaminantes dissolvidos e/ou em suspensão. Em relação a esse processo, pergunta-se:
a) O óxido de cálcio e o sulfato de alumínio, no estado sólido, podem ser melhor classificados como compostos iônicos, moleculares ou covalentes? Justifique sua resposta, considerando o tipo de ligação existente entre os constituintes de cada composto.
b) Comente sobre o comportamento ácido, básico ou anfótero do CaO em água e escreva a equação da reação que ilustra esse comportamento.
c) Explique por que o CaO contribui para a formação de \mathrm{A} \ell(\mathrm{OH})_{3} na reação citada no enunciado.

Passo 1

O enunciado trata do uso de óxido de cálcio e sulfato de alumínio no tratamento de água. Pede-se:
a) classificar CaO e A l_{2}(S O_{4})₃ em iônicos, moleculares ou covalentes;
b) comentar o caráter ácido/básico/anfótero de CaO em água e escrever a equação correspondente;
c) explicar por que CaO favorece a formação do flóculo Al(OH)₃.

Passo 2

Para classificar os sólidos, usamos o critério da natureza das ligações químicas:
– O óxido de cálcio contém cátion C a^{2}⁺ e ânion O^{2}⁻, unidos por transferência de elétrons, característica de compostos iônicos.
– O sulfato de alumínio contém cátion A l^{3}⁺ e ânion \mathrm{SO_4^{2-}}; entre A l^{3}⁺ e \mathrm{SO_4^{2-}} há interação eletrostática (ligação iônica). Dentro de \mathrm{SO_4^{2-}} as ligações S–O são covalentes, mas o composto como um todo é um sal iônico.

Passo 3

Um óxido que em água gera base é chamado óxido básico. CaO reage vigorosamente com água formando hidróxido de cálcio, que se dissolve pouco e libera íons hidroxila:
\mathrm{CaO}(s) + \mathrm{H_2O}(l) \;\longrightarrow\; \mathrm{Ca(OH)_2}(aq)
ou, de modo iônico,
\mathrm{CaO}(s) + \mathrm{H_2O}(l) \;\longrightarrow\; \mathrm{Ca^{2+}}(aq) + 2\,\mathrm{OH^{-}}(aq).
Isso mostra que CaO é óxido básico.

Passo 4

A reação de hidrólise do alumínio produz \mathrm{H^+}, mas a presença de \mathrm{OH^-} gerada por CaO consome esses \mathrm{H^+} (formando água). Pela Le Chatelier, a remoção de \mathrm{H^+} desloca o equilíbrio
\mathrm{Al^{3+}} + 3\,\mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{Al(OH)_3}(s) + 3\,\mathrm{H^+}
para a direita, precipitando \mathrm{Al(OH)_3} e facilitando a floculação.

Resposta

a) Tanto \mathrm{CaO} quanto \mathrm{Al_2(SO_4)_3} são compostos iônicos (embora em \mathrm{SO_4^{2-}} haja ligações S–O covalentes).
b) CaO é óxido básico; em água forma \mathrm{Ca(OH)_2} segundo
\mathrm{CaO}(s) + \mathrm{H_2O}(l) \longrightarrow \mathrm{Ca(OH)_2}(aq).
c) O \mathrm{OH^-} liberado por CaO neutraliza \mathrm{H^+} da hidrólise de \mathrm{Al^{3+}}, deslocando o equilíbrio para gerar mais \mathrm{Al(OH)_3}(s) e assim promover a floculação.

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