Quimica

Disponível somente no TrabalhosFeitos
  • Páginas : 12 (2998 palavras )
  • Download(s) : 0
  • Publicado : 29 de junho de 2012
Ler documento completo
Amostra do texto
A Água (continuação)
2.5.7 – O sistema carbonato

A química ácido-base dos sistemas naturais de água, incluindo rios e lagos, é normalmente dominado pela interacção do ião carbonato, CO32—, uma base moderadamente forte, com o ácido carbónico, H2CO3, um ácido fraco. O ácido carbónico resulta da dissolução do dióxido de carbono atmosférico (gás) em água e também da matéria orgânica emdecomposição. CO2(g) + H2O(aq)  H2CO3(aq) (12)

O ácido carbónico está também em equilíbrio, em meio aquoso, com o ião bicarbonato, HCO3—(ou ião hidrogenocarbonato): H2CO3(aq)  H+(aq) + HCO3—(aq) (13)

A principal fonte de ião carbonato são as rochas de calcário que são constituídas essencialmente pelo carbonato de cálcio, CaCO3. Embora seja pouco solúvel, uma pequena quantidade deste sal dissolve-se àmedida que a água passa sobre ele. Naturalmente, as águas naturais expostas a rochas calcárias são chamadas águas calcárias. CaCO3(s)  Ca2+(aq) + CO32—(aq) (14)

O ião carbonato dissolvido actua como uma base em água, produzindo o ião bicarbonato e o ião hidróxido, OH—: CO32—(aq) + H2O  HCO3—(aq) + OH—(aq) (15)

Pode observar-se estas reacções, ocorrendo num sistema trifásico (ar, água erocha) na figura 15.

Química e Ambiente / Univ. Aberta / Fernando Caetano

26/37

CO2(g)

Ar

H2CO3  H+ + HCO3H2O CO32+ Ca2+ CaCO3(s) Rochas, solo, sedimentos + H2O  OH+ HCO3Água

Figura 15 – Reacções do sistema dióxido de carbono / carbonato.

2.5.7.1 - O equilíbrio da água com o carbonato de cálcio

Deve aqui recordar-se o conceito de produto de solubilidade, Ksp, que é oproduto das concentrações dos iões de um sal em solução, cada um elevado ao seu coeficiente da equação acertada. Assim para a reacção CaCO3(s)  Ca2+(aq) + CO32—(aq) (16)

Ksp está relacionado com as concentrações de equilíbrio dos iões pela expressão: Ksp = [Ca2+] [CO32—] que é igual a 4.6x10-9 a 25 ºC (para facilidade assumem-se aqui as concentrações sempre em mol/dm3 e a pressão em atmosferas). Daestequiometria da reacção indicada tem-se que a solubilidade (S) do sal é dada por: solubilidade de CaCO3 = S = [Ca2+] = [CO32—] pelo que: Ksp = 4.6x10-9 = [Ca2+] [CO32—] = S · S S2 = 4.6x10-9 S = 6.8x10-5 M
27/37

Química e Ambiente / Univ. Aberta / Fernando Caetano

Assim a solubilidade do carbonato de cálcio é 6.8x10-5 mol / l de água, assumindo que as outras reacções são negligenciáveis.Para a reacção do carbonato que actua como base, como vimos antes: CO32—(aq) + H2O  HCO3—(aq) + OH—(aq) a sua constante de equilíbrio, Kb, é: Kb(CO32—) = [HCO3—] [OH—] / [CO32—] O equilíbrio desta reacção está mais deslocado para a direita, em soluções que não sejam muito alcalinas. Assim o efeito conjunto das duas reacções aqui apresentadas é: CaCO3(s) + H2O  Ca2+ + HCO3—(aq) + OH—(aq) (18)(17)

pelo que a dissolução do carbonato de cálcio por água neutra, resulta na produção do ião cálcio, o ião bicarbonato e o ião hidróxido. Em química, quando há reacções combinadas, a constante de equilíbrio (K(18)) da equação combinada é igual ao produto das constantes de equilíbrio para os processos individuais. Assim: K(18) = Ksp x Kb Como para o HCO3— se tem K(c) = 4.7x10-11, e como asconstantes de equilíbrio das reacções dos pares ácido-base conjugados se relacionam de acordo com: Ka x Kb = Kw = 1.0x10-14 pelo que a constante para a base conjugada CO32— vem: Kb (CO32-) = Kw / Ka(HCO3—) Kb = 1.0x10-14 / 4.7x10-11 = 2.1x10-4 Assim, pode calcular-se K(c) da reacção global: Kb = 4.6x10-9 x 2.1x10-4 = 9.7x10-13. A constante de equilíbrio da reacção (c) está relacionada com a concentraçãode iões pela equação: K(18) = [Ca2+] [HCO32-] [OH—] Assumindo que a reacção (18) é o único processo importante para o sistema, então a partir da sua estequiometria, a expressão para a solubilidade do CaCO3 será:
Química e Ambiente / Univ. Aberta / Fernando Caetano

28/37

S = [Ca2+] = [HCO32-] = [OH—] obtendo-se: S3 = 9.7x10-13 S = 9.9x10-5 M Assim a solubilidade do carbonato de cálcio...
tracking img