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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 1

Espátula 2

Placa de aquecimento com agitação magnética 1

2

Pipeta graduada de 10 mL 3

Pompete 1

Régua 1

Tubo de ensaio 9

Suporte de tubos de ensaio 1

Vareta de vidro 1

REAGENTES

Reagente Frases R Frases S

Água destilada

Cloreto de cálcio R36 S2, S22, S24

Sulfato de magnésio

Sabão (“azul e branco”)

Champô

Detergente

Carbonato de sódio R36, R37 S2, S22, S26

PROCEDIMENTO1

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)

1Adaptado 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.

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REGISTO E TRATAMENTO DE DADOS

A - IDENTIFICAÇÃO DE UMA ÁGUA DURA, BRANDA OU MACIA

Agente de limpeza Variáveis a medir Observações

Água 1 Água 2 Água 3

Sabão (Água ensaboada)

Altura da espuma (cm)

0,2

Não

Não

Formação de escuma

Não

Sim

Sim

Limpidez Não

Não

Não

Detergente

Altura da espuma (cm)

0,3

0,1

2,0

Formação de escuma

Não

Sim

Sim

Limpidez Sim

Não

Não

Champô

Altura da espuma (cm)

2,1

0,6

0,5

Formação de escuma

Não

Sim

Sim

Limpidez Sim

Não

Não

Classificação da água quanto à dureza Macia Dura Dura

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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.