Prática: Análise de Água
I) Objetivo:
Analisar uma amostra de água e verificar se está dentro dos padrões de DQO, OD, sólidos solúveis, sólidos suspensos e metais.
II) Introdução teórica:
II.1 – OD:
O Oxigênio Dissolvido na água (solubilidade dos gases) pode ser determinado reagindo este O2 com Mn+2. As reações de redução são as seguintes:
a) O2 +4H+ + 4e- à 2H2O
e = 1230-59pH
b) MnO2 + 4H+ + 2e- à Mn2+ + 2H2O
e = 1230-(59/2)log[Mn2+]-118pH
A adição de Mn+2 à amostra reduz o Oxigênio dissolvido a água e forma-se um precipitado de MnO2:
O2 + 2Mn2+ + 2H2O à 2MnO2 + 4H+
A adição de Iodeto reduz novamente o Manganês a Mn+2 e forma Iodo, que pode ser titulado com tio-sulfato usando o indicador Goma de amido:
MnO2 + 4H+ + 2I- à I2 + Mn2+ + 2H2O
2S2O32- + I2 à 2I- + S4O62-
Por estequiometria, sabemos que, para cada mol de O2 são necessários 4 mols de tio-sulfato. A partir da titulação, tiramos que
[S2O32-].vbureta = nO2/4
=> mO2 (mg) = 7999,5. [S2O32-].vbureta
=> OD (mg O2/L)= 7999,5. [S2O32-].vbureta / valíquota(L)
onde vbureta é o volume determinado na titulação e valíquota é o volume da alíquota de amostra retirado, em Litros.
II.2 – DQO:
A Demanda Química de Oxigênio é definida como o O2 equivalente à quantidade de Cr2O72- que reage por refluxo com a amostra. A relação entre o Oxigênio e o Dicromato é a seguinte: 1 mol de dicromato equivale a 1,5 mol de Oxigênio, de acordo com as equações:
Cr2O72- + 6e- +14H+ à 7H2O + 2Cr3+
O2 + 4e- +4H+ à 2H2O
O Dicromato é colocado em excesso e este excesso é determinado titulando com Fe+2:
Cr2O72- + 6Fe2+ +14H+ à 7H2O + 2Cr3+ + 6 Fe+3
II.3 – Absorção Atômica:
A Absorção Atômica é uma técnica que se baseia na idéia da quantização da Energia e na Lei de Lambert-Beer. Uma parte da amostra é enviada a uma chama e absorvem parte da energia cedida, para irem para estados de mais alta energia. Quando se sabe a energia cedida, pela diferença, sabe-se quanto foi absorvido. Esta diferença (pela equação E=hn, comprimento de onda) é característica para cada metal e, relacionando a Absorvância com a Concentração, pela Lei de Lambert-Beer, é possível determinar a concentração do metal.
III) Procedimentos:
Foi coletada uma amostra de água destilada, simplesmente abrindo-se a torneira do depósito de água destilada do laboratório A-503 do IQ/UFRJ, passando assim uma parte da água para um frasco de volume da ordem de 500 mL. A temperatura do laboratório, durante a amostragem, no dia 11 de Agosto de 2008, às 10:43 da manhã, era de 21,0°C, a temperatura da amostra era de 21,2°C e seu pH foi de 5,98.
A primeira determinação a ser feita foi a de OD, Oxigênio dissolvido na amostra. Foi usado um kit para este tipo de determinação, usando a Iodometria.
Após a determinação do OD, duas partes da amostra foram destinadas à determinação da DQO – Demanda Química de Oxigênio – e à determinação dos sólidos solúveis. Para determinar os sólidos dissolvidos, pesa-se um béquer previamente limpo e seco em estufa e em dessecador (onde é deixado esfriar). Foram adicionados, então, 250 mL da amostra, deixando-a evaporar em uma chapa de aquecimento, com um speedvap com o objetivo de evitar a entrada de impurezas. Após evaporação total, o béquer foi novamente pesado e a diferença de massas equivale ao total de sólidos dissolvidos que precipitam com a evaporação da água.
Para a determinação da DQO, foram adicionados, em erlenmeyer, na seguinte ordem (é importante a adição do Mercúrio antes da Prata):
1) 0,35 g de HgO
2) 5 mL de H2SO4 concentrado
3) 25 mL da amostra (medidos em pipeta graduada)
4) 10 mL de solução de K2Cr2O7 6,1280 g/500 mL
5) 30 mL de H2SO4 com Ag+
O sistema foi, então, deixado em refluxo, durante pelo menos duas horas, com um dedo frio colocado na saída do erlenmeyer. Após estas etapas, foi feita titulação com Ferro(II), usando solução de Sulfato Ferroso Amoniacal 49,0184 g/500 mL (0,25000 mol/L) com adição de 10 mL de H2SO4 concentrado. O indicador utilizado foi Ferroína, uma solução de 1,48 g de 1,10-fenantrolina e 0,695 g de FeSO4∙7H2O . Ao final da titulação, o indicador muda de verde para vermelho. É possível que o indicador volte para a cor anterior, pois pode haver reação com o O2 do ar, então o que deve ser levado em consideração é o primeiro volume de virada.
Para a determinação de metais, foi usada a técnica da Absorção Atômica para Zinco e Ferro.
IV) Dados e cálculos:
III.1 – OD:
O OD apontado foi de 3,1 mg O2/L .
III.2 – DQO:
O volume gasto na titulação foi de 9,08 mL. Sabemos que:
nDicromato, excesso = (1/6).[Fe2+].vbureta = 0,38 mmol
nDicromato, total = [Cr2O72-].vDicromato
[Cr2O72-] = 6,1280 g/0,5 L/294,18 g.mol-1 = 0,041661 mol/L
=> nDicromato, total = 0,041661.10 = 0,41661 mmol
=> nDicromato, reagiu = 0,41661-0,38 = 0,037 mmol
DQO = 6 . 0,037 mmol . 8 g/mol/25 mL = 0,071 g/L = 71 mg/L
III.3 – Sólidos solúveis totais:
A massa do béquer vazio, antes da evaporação foi de 84,9781 g. Após a evaporação de 250 mL da amostra, a massa foi de 85,0311 g.
mbéquer = 84,9781 g
mbéquer+SST = 85,0311 g
=> mSST = 85,0311 – 84,9781 = 0,0530000 g / 250 mL
=> [SST] = 212 mg/L
III.4 – Metais:
A determinação de Ferro e Zinco foi feita com um Espectrofotômetro, usando soluções de referência de Ferro e Zinco para a calibração.
Os valores da calibração foram os seguintes:
Zinco:
Solução de 0,05 ppm:
0,044
0,033
0,048
Média: 0,042 ppm
Solução de 0,25 ppm
0,146 ppm
0,140 ppm
0,149 ppm
Média: 0,145 ppm
Solução de 0,50 ppm
0,291 ppm
0,256 ppm
0,235 ppm
Média: 0,261 ppm
Ferro:
Solução de 0,50 ppm:
0,023 ppm
0,025 ppm
0,028 ppm
Média: 0,025 ppm
Solução de 1,00 ppm
0,071 ppm
0,077 ppm
0,067 ppm
Média: 0,072 ppm
Solução de 2,00 ppm
0,119 ppm
0,118 ppm
0,125 ppm
Média: 0,121 ppm
Os valores foram tratados com o programa de ajuste Microcal™ Origin® 6.0 de modo a obter a melhor reta entre os pontos com o Método dos Mínimos Quadrados. A reta de ajuste do Zinco foi:
[Zn]calibrada = 2,057.[Zn]observada - 0,040
e a do Ferro foi:
[Fe]calibrada = 15,7.[Fe]observada + 0,0288
Os valores medidos para o Absorção da amostra puderam, então ser corrigidos e foram organizados na seguinte tabela:
| [Zn]medida (ppm) | [Zn]corrigida (ppm) | [Fe]medida (ppm) | [Fe]corrigida (ppm) |
| 0 | -0,04 | 0 | 0,029 |
| 0 | -0,04 | 0,001 | 0,045 |
| 0 | -0,04 | 0,001 | 0,045 |
Zinco = ausente
Ferro = 0,040 ppm
V) Conclusão:
O OD determinado pelo kit foi de 3,1 mg O2/L. O valor é mais baixo que o mínimo determinado pela Resolução nº 396 do CONAMA de 3 de Abril de 2008 que diz que, para consumo, deve ter um mínimo de 6 mg O2/L; porém, o uso desta água é para laboratório e deve ter o mínimo de substâncias dissolvidas, sendo o valor mais baixo bem-vindo.
Os sólidos dissolvidos estavam em concentração de 212 mg/L, muito abaixo do que o máximo determinado pela Portaria Nº 518, de 25 de Março de 2004 do Ministério da Saúde, 1000 mg/L. Mais uma vez, como a água destilada deve ter o mínimo de substâncias dissolvidas que possam interferir em outros resultados, o teor está dentro do desejável.
A DQO determinada foi de 71 mg/L O2.
A Absorção Atômica apontou ausência de Zinco e 0,040 ppm de Ferro. A presença de Ferro, ainda que pequena, o que pode influenciar na análise. Essa presença pode ser da presença de uma torneira de Ferro no depósito de água, ou pode ser um falso alarme, já que o espectrofotômetro não estava apresentando um funcionamento regular.
VI) Bibliografia:
· http://www.mundodoquimico.hpg.ig.com.br/determinacao_da_dqo.htm
· Análise Química Quantitativa – Daniel C. Harris – Sexta Edição – LTC Editora
· Apostila de Análise Quantitativa Experimental I IQA239 para o curso de Química da UFRJ para o ano de 2007
· http://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_absorption_spectroscopy
· Resolução No 357, de 17 de Março de 2005 do CONAMA
