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UFSC – DEP. DE QUÍMICA - LAB. ENSINO ANALÍTICA - www.qmc.ufsc.br/analitica QMC 5311 - Química Analítica Experimental II Prof.: LUIZ MADUREIRA

DETERMINAÇÃO DA ALCALINIDADE TOTAL EM ÁGUA

Introdução

A alcalinidade de uma amostra de água é definida como o número de prótons, H+, necessários para neutralizar as bases presentes nessa água. Sua determinação procede de uma titulação da amostra por um ácido forte. Portanto, a medida da alcalinidade total da água [Alct] é uma acidimetria, cujo final da titulação é obtido quando o pH da solução se torna igual ao pH da neutralização das bases presentes na amostra, ou seja, na prática, quando todo o HCO3

- é transformado em CO2.

Em geral, nas águas naturais predominam as bases conjugadas ao ácido carbônico: CO3-2 e

HCO3-. Isso significa que [Alct] pode ser igual à alcalinidade dos carbonatos:

[Alct] : [Alccarb] ~ 2 x [CO3-2] + [HCO3

-]

Os ions [OH-] e [H+], que resultam da ionização da água, não são sempre desprezíveis. É o caso do [OH-], quando o pH > 8,5; e do [H+], quando pH < 5,5:

[Alct] = 2 x [CO3-2] + [HCO3

-] + [OH-] - [H+]

A forma de expressar o resultado da análise pode variar conforme o tipo de aplicação. Pode-se expressar em mg de carbonato de cálcio por litro de água (mg L-1). Nesse caso, é importante lembrar que cada mol de carbonato de cálcio neutraliza dois mols de ácido. Outra forma de expressar o resultado é em equivalente de H+ por litro de água, ou seja, o número de mol de H+ neutralizado pela alcalinidade em um litro de solução.

MEDIÇÃO DA ALCALINIDADE PELO MÉTODO DE GRAN

O valor do pH de neutralização das bases, dito pH de equivalência, varia tanto em função das concentrações das espécies carbonatadas quanto das outras possivelmente presentes na água. Portanto, é importante que se estabeleça a curva completa de neutralização. O final da titulação é indicado pelo ponto da inflexão da curva, localizado em torno do pH 4,4.

O método de Gran evita estabelecer a curva completa de titulação. Baseia-se no fato de que a principal reação, após o ponto de neutralização, é o aumento de [H+] devido a adição de um excesso de ácido. Nesse método, determina-se o volume de equivalência (Veq) por extrapolação da reta obtida a partir de um gráfico obtido do fator F (função de Gran) versus volume de excesso de solução titulante (Vtit). A cada excesso de titulante adicionado faz-se uma nova leitura do pH da solução.

Sabe-se que, além do ponto de equivalência, o número de mol de H+ presente na solução é igual a:

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(Va + Vw + Vtit) . [H+] (Va = volume de amostra e Vw volume de água de diluição)

Portanto, utilizando a definição de pH substitui-se [H+] por 10-pH.1/fH (fH = coeficiente de atividade do H+), sendo que o primeiro termo da equação acima se torna igual a (Vt) . 10-pH . 1/fH, e é designado por F, ou função de Gran: F = Vt.10-pH . Na qual Vt significa o volume total da solução. Quando F = 0 o valor de Vtit é igual ao Veq. Portanto, na interseção da reta no eixo de Vtit onde F = 0, o valor do volume representa o Veq.

Padronização do HCl 0,005 mol L-1

a) Padronizar com uma solução recém-preparada de Na2CO3 a 0,005 mol L-1. Transfira 10 mL da solução para um erlenmeyer de 250 mL. Adicionar 25 mL de água e agitar. Adicionar 2 gotas de solução alcoólica de vermelho de metila. Titular com a solução de ácido clorídrico até aparecer uma cor vermelha. Ferver a solução cuidadosamente, para evitar perdas, até desaparecer a cor. Continuar a titulação, alternando a adição de HCl e a fervura, de modo que uma tênue cor vermelha permaneça estável no aquecimento posterior.

b) Depois de esfriar, verifique o pH da solução. Calcule a concentração da solução de HCl.

CÁLCULO DA ALCALINIDADE

No cálculo da alcalinidade total da amostra, [Alct], emprega-se o volume de equivalência (Veq), que é obtido a partir do ponto de interseção da reta com a abscissa (eixo do volume do ácido consumido - Vtit). A reta é construída com quatro ou cinco pontos relativos aos volumes de ácido adicionados em excesso. Como ponto de partida, pode-se adicionar um volume adequado de solução de HCl para chegar a um valor de pH próximo de 3,8 (um pouco abaixo do pH de equivalência).

[Alct] = [H+] x Veq/V amostra (equivalente L-1)

INDICADOR ( faixa de pH de viragem):

Vermelho de metila 4,4 – 6,2 (vermelho-amarelo)

Bibliografia:

- Controle Químico de Qualidade. Jesus M. T. Adad. UFMG. Guanabara Dois, 1982.

- O metabolismo dos Ecossistemas Aquáticos. Jean Pierre Carmouze. Editora Edgard Blucher. Editora FAPESP. 1994