O alcalinidade da água É a resistência do mesmo que se opõe a uma mudança no pH devido à adição de substâncias ácidas ou líquidos. Essa característica é freqüentemente confundida com basicidade. A adição de COdois, por exemplo, pode causar uma diminuição do pH (basicidade) sem alterar a alcalinidade.
Na água doce, a alcalinidade se deve principalmente à contribuição de compostos como o carbonato (CO3dois-), bicarbonato (HCO3-) e hidroxil (OH-) Na água do mar, a contribuição do hidróxido de boro (BOH4-), silicatos (SiO4dois-) e fosfatos (PO43- e HPO4dois-).
A alcalinidade da água é geralmente expressa em mEq / L, correspondendo à quantidade de ácido utilizada em sua titulação: clorídrico ou sulfúrico. Também é geralmente expresso como mg de CaCO3 / L, ou parte por milhão (ppm), mesmo se outros sais estiverem presentes.
Essa característica da água geralmente está associada à sua dureza, pois os carbonatos de cálcio e magnésio contribuem para a alcalinidade. Enquanto o cálcio e o magnésio, ou seja, seus cátions metálicos Cadois+ e Mgdois+ respectivamente, são os elementos responsáveis pela dureza da água.
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É a capacidade da água de neutralizar as substâncias ácidas que nela possam ser incorporadas, evitando assim a diminuição do seu pH. Esta ação tamponante se deve à presença de ácidos fracos e suas bases conjugadas..
As bases podem reagir com ácidos para se tornarem eletricamente neutras, ou seja, espécies não carregadas.
HCO3- + H+ <=> COdois + HdoisOU
O bicarbonato (equação química acima) reage com o íon hidrogênio para se tornar dióxido de carbono, um composto sem carga. Um mole de HCO3- representa um equivalente molar. Enquanto isso, carbonato (CO3dois-) representa dois equivalentes molares.
A água subterrânea carrega compostos de chuvas ácidas, incluindo ácido sulfúrico. A presença de dióxido de carbono da atmosfera que se dissolve na água também pode formar ácido carbônico..
Os ácidos atuam sobre as rochas calcárias, ricas em carbonatos de cálcio e magnésio, causando sua dissolução. Isso acarreta o acúmulo de carbonato e bicarbonato na água, responsáveis principalmente por sua alcalinidade..
2 CaCO3 + HdoisSW4 → 2 Cadois+ + 2HCO3- + SW4dois-
A adição de um ácido (acima) causa um aumento na alcalinidade, desde que mais bicarbonato seja produzido do que o hidrogênio restante da reação anterior.
Quando a água subterrânea alcalina entra em contato com a atmosfera, ela perde dióxido de carbono e precipita carbonato, o que reduz a alcalinidade. Um equilíbrio dinâmico é então estabelecido entre a atmosfera, a água e os minerais carbonáceos..
Nas condições que existem nas águas superficiais, a contribuição do carbonato para a alcalinidade diminui e o bicarbonato se torna o contribuinte máximo para isso..
Além de carbonato, bicarbonato e íons hidroxila e hidrogênio, outros compostos contribuem para a alcalinidade da água. Estes incluem boratos, fosfatos, silicatos, bases conjugadas de ácidos orgânicos e sulfatos..
Processos anaeróbicos como dinitrificação e redução de sulfato ocorrem no oceano e no mar, que têm uma contribuição de 60% da alcalinidade da água. Esses processos consomem hidrogênio, portanto, produzem aumento do pH, além de originar Ndois e HdoisS.
Em geral, os processos anaeróbicos causam um aumento da alcalinidade. Ao contrário, os processos aeróbicos produzem uma diminuição nele. Nas águas superficiais, na presença de oxigênio, ocorre um processo de degradação da matéria orgânica carregada pela água..
À medida que se degrada, H+ que é transportado para a água produzindo uma diminuição na alcalinidade.
A poluição ambiental provoca, entre outras consequências, o derretimento da calota polar que resulta no aumento do volume de água do mar. Isso causa uma diluição dos compostos responsáveis pela alcalinidade da água do mar e, portanto, sua diminuição.
A alcalinidade da água é geralmente relatada como mg de CaCO3/ L, embora o carbonato de cálcio não seja o único composto presente, nem o único contribuinte para a alcalinidade da água. O mg / L de carbonato pode ser convertido em mEq / L dividindo por 50 (peso equivalente aproximado de CaCO3).
É determinado titulando as bases presentes na água com um ácido forte. Os ácidos mais comumente usados são 0,1 N clorídrico e 0,02 N sulfúrico..
50 mL da água a ser titulada são medidos em um frasco volumétrico, colocando esse volume de água em um Erlenmeyer de 250 mL. Normalmente, uma mistura de indicadores é usada, comumente fenolftaleína e laranja de metila. O ácido é colocado em uma bureta e despejado gota a gota na água que está sendo titulada..
Se a alcalinidade da água for maior que 9,6 ao iniciar a titulação com o ácido, não será observada variação na coloração atribuível à fenolftaleína. Então, quando o pH diminuir entre 9,6 e 8,0, será observado o aparecimento de uma cor de groselha, que desaparece quando o pH cai de 8,0 durante a titulação..
Durante o primeiro estágio, o carbonato é titulado, uma reação descrita na seguinte equação:
CO3dois- + H3OU+ <=> HCO3- + HdoisOU
Como o ácido continua a ser adicionado durante a titulação, a cor da solução titulada torna-se laranja devido à alteração que sofre o laranja de metila, indicando que as formas carbonáticas e as demais bases foram totalmente consumidas..
No estágio final, apenas o ácido carbônico permanece:
HCO3- + H3OU+ <=> HdoisCO3 + HdoisOU
Isso ocorre em pH 4,3 - 4,5, chamado de ponto de equivalência de CO.dois. Este é o composto existente e a alcalinidade da água torna-se "zero". Se a água for aquecida, haverá borbulhamento do COdois pela decomposição de HdoisCO3.
O volume de ácido necessário para atingir o ponto de equivalência de COdois é uma medida da alcalinidade total da água.
A existência de alcalinidade da água é um mecanismo de proteção do meio ambiente para limitar os danos que podem ser causados à flora e fauna aquáticas, pelo influxo de águas residuárias ou chuvas ácidas capazes de alterar o pH onde vivem..
Os recifes de coral são seriamente danificados pelo aumento da acidez da água do mar. A alcalinidade da água limita a extensão desta ação nociva, neutralizando o excesso de acidez e permitindo a manutenção de um pH compatível com a vida..
Estima-se que a alcalinidade da água deve ter um valor mínimo de 20 mg como CaCO3/ L, limite para garantir a manutenção da vida aquática.
O conhecimento do valor da alcalinidade da água pode orientar sobre a quantidade de carbonato de sódio ou potássio e cal necessária para a precipitação do cálcio como carbonato quando a dureza da água é reduzida.
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