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agua

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by

Pâmela Leite

on 27 September 2013

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Transcript of agua

Propriedades físicas e químicas
Pâmela C. Colla Leite
ÁGUA
Distribuição de água no planeta:
Polaridade da água:
O que é polaridade?
Ingrid C. Anders de Almeida
Glenda Machado Dias
Yago Batista Santana
Anderson Maciel Freire
O que é água?
Diferença de cargas dos constituintes das
moléculas.
Nuvem eletrônica;
Elétrons que circundam a molécula.
Estrutura da molécula de água;
Oxigênio é mais eletronegativo que os hidrogênios, atraindo para si os pares de elétrons que deveria compartilhar por igual com os hidrogênios, ocorrendo então a distribuição não uniforme da nuvem eletrônica.
Temperatura
É ditada pela radiação solar, salvo nos casos de despejos industriais, de termelétricas e de usinas atômicas que operem nas margens do lago ou reservatório;
Governa os tipos de organismos que podem viver ali: peixes, insetos, zooplâncton, fitoplâncton e outra espécies aquáticas;
Influi na química da água;
Comanda uma importante característica física da água: a densidade.
Densidade
A densidade de uma substância mede o grau de compacidade desta substância;
É definida pela razão entre a massa da substância e o seu volume;
De fato, a água é a única substância que apresenta uma densidade maior quando se encontra no seu estado líquido (4ºC);
As variações de densidade, cujo máximo se encontra na temperatura de 4ºC, explicam a formação do gelo na superfície dos lagos, não na parte submersa.
As variações de densidade em função da temperatura explicam ainda, os movimentos de agitação das águas dos lagos durante as estações.
A densidade da água depende tanto da quantidade de sal dissolvido quanto da temperatura;
Densidade
Dissolução
Uma das propriedades mais importantes da água líquida é a sua capacidade de dissolver substâncias polares ou iônicas para formar soluções aquosas;
Muitos compostos não iônicos também são solúveis em água, como por exemplo, o etanol. Esta molécula contém uma ligação polar O-H tal como a água, que permite à molécula fazer ligações intermoleculares.
Densidade
A água tem um forte poder de dissociação, pode separar o material dissolvido em íons carregados eletronicamente;
Como consequência, o material dissolvido aumenta bastante a condutividade da água.
Salinidade
Dissolução
A salinidade refere-se à quantidade de sais dissolvidos na água do mar, sendo definida pelo peso total de sais inorgânicos dissolvidos em 1 Kg de água;
A água menos salina do planeta é encontrada no Golfo da Finlândia, no Mar Báltico;
O Mar Vermelho, no Oriente Médio, é considerado como o mais salino, com a maior concentração de sais dissolvidos devido à alta taxa de evaporação da superfície, bem como à pouca descarga fluvial.
Salinidade
Regiões com altas taxas de evaporação apresentam maiores índices de salinidade, enquanto tal valor tende a diminuir em áreas mais frias, devido ao aporte de água doce proveniente das calotas polares;
A salinidade pode variar ainda em função da profundidade. Águas superficiais são mais salinas que águas profundas, e isto acontece principalmente por causa das interações entre a superfície oceânica e a atmosfera.
Calor Específico da Água
Salinidade
A capacidade térmica é definida pela quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1g (grama) de uma determinada substância, e a unidade medida utilizada é a caloria.
Calor Específico da Água
Esta propriedade da água é sempre relacionada com a presença das pontes de hidrogênio. A energia térmica, considerada como medida de movimentação molecular, é utilizada para quebrar as ligações intermoleculares, permitindo que as moléculas se movam mais rapidamente, fato que resulta mudança de estado físico das substâncias.

Calor Específico da Água
Curiosidade: Porque a capacidade térmica da água é muito grande e considerando que 71 % da superfície do globo é coberta por água, pode-se concluir que a energia de origem solar causa, apenas, pequenas alterações na temperatura do planeta. Assim, os oceanos controlam o aquecimento ou o arrefecimento do planeta e proporcionam todas as condições fundamentais para tornar possível à vida na Terra. O calor é armazenado pelos oceanos durante o verão e é libertado de volta para a atmosfera no inverno. Assim, os oceanos moderam o clima através da redução das diferenças de temperatura entre as estações do ano
Calor latente, também chamado de calor de transformação, é a grandeza física relacionada à quantidade de calor que uma unidade de massa de determinada substância deve receber ou ceder para mudar de fase, ou seja, passar de sólido para o líquido, do liquido para o gasoso e vice versa. Durante a mudança de fase a temperatura da substância não varia, mas seu estado de agregação molecular se modifica;
Para calcular o calor latente de uma substância, basta dividir a quantidade de calor Q que a substância precisa ganhar ou perder para mudar de fase pela massa m da mesma.
Calor Latente
Calor Latente
Viscosidade
A viscosidade é uma medida da resistência ao fluxo. Em um gás, as
moléculas estão em média longe umas das outras e as forças de atração não são efetivas. Assim, a viscosidade não vem do atrito interno, mas da transferência de “momentum” (quantidade de movimento) entre camadas adjacentes, que se movem com velocidade relativa. As moléculas que passam de uma camada para outra e que se movem menos rapidamente levam uma quantidade de movimento maior que as moléculas que passam em sentido inverso, de modo que a velocidade da camada mais rápida diminui e a velocidade da camada mais lenta aumenta, diminuindo a velocidade relativa. Em um líquido, as moléculas estão em média muito perto umas das outras e as forças de atração são efetivas. Assim, a viscosidade vem do atrito entre camadas adjacentes, nas quais o líquido se divide ao escoar.


Viscosidade
Tensão Superficial
A tensão superficial é uma propriedade dos líquidos e ocorre devido às forças de atração que as moléculas internas do líquido exercem junto às da superfície.
Tensão Superficial
As moléculas situadas no interior de um líquido (água) são atraídas em todas as direções pelas moléculas vizinhas e, por isso, a resultante das forças que atuam sobre cada molécula é praticamente nula. As moléculas da superfície do líquido, entretanto, sofrem apenas atração lateral e inferior. Esta força para o lado e para baixo cria a tensão na superfície, que faz a mesma comportar-se como uma película elástica.
Tensão Superficial
A tensão superficial é um fator fundamental para a sobrevivência de muitos organismos marinhos. Esta película superficial da água, resultante de sua tensão superficial é reconhecida como habitat de muitos organismos vivos. Tais organismos são conhecidos como Neuston e incluem bactérias, protozoários, ovos de peixes, copépodos, dentre outros.
Estratificação da água
Estratificação é um fenômeno comum nos corpos d’água, que consiste na formação de camadas horizontais de água com diferentes densidades, estáveis, ordenadas de forma a que as menos densas flutuem sobre as mais densas, com um grau mínimo de mistura entre elas. Embora existam vários mecanismos que conduzem à estratificação, a origem mais comum é a térmica e resulta na formação de uma camada de água mais quente, e por isso menos densa, que se acumula junto à superfície do corpo e água, sobrenadando a água mais fria e densa da região mais profunda. A manutenção da estratificação depende da inexistência de correntes de convecção ou advecção ou da ausência de mistura induzida pela agitação da superfície causada pelo vento;
Nos lagos e lagoas, onde o fenômeno é comum, as camadas formadas por estratificação térmica recebem as seguintes designações:
*Epilímnio
*Metalímnio
*Hipolímnio
Estratificação da água
Se a estratificação da água permanece durante longos períodos, a massa de água é considerada meromíctica. Pelo contrário, se durante a maior parte do tempo a massa de água não apresenta estratificação, comportando-se como uma camada única de água da superfície até ao fundo, a massa de água é considerada holomíctica;
Curiosidade: A acumulação de dióxido de carbono em solução na água, como ocorre em alguns meromícticos de África (Lago Nyos e Lago Monoun nos Camarões e Lago Kivu no Ruanda), é perigosa pois potencia erupções límnicas, durante as quais é libertada num período muito curto uma grande quantidade de dióxido de carbono, e eventualmente outros gases, os quais provocam um súbito empobrecimento relativo em oxigênio no ar da zona circundante, provocando a morte por asfixia a pessoas e animais que aí se encontrem.
Coesão e Adesão
- Coesão: atração mútua entre moléculas idênticas;
- Adesão: atração entre moléculas ou substâncias diferentes.

Esquerda – Adesão
Direita – Coesão

Capilaridade
Resulta das interações entre as forças de adesão e coesão da molécula de água. Quando se coloca um tubo de fino calibre em contato com água, o líquido tende a subir pelas paredes desse tubo.
- A água sobe devido a o que?
- E quando a subida para?

Transparência
- A água é transparente à luz visível
- Importância ecológica
- Como é medida?

Disco de Secchi
Alcalinidade
Característica que consiste na capacidade de as águas neutralizarem compostos ácidos, devido à presença de bicarbonatos, carbonatos e hidróxidos, quase sempre de metais alcalinos ou alcalinos terrosos (sódio, potássio, cálcio, magnésio, e outros) e, ocasionalmente boratos, silicatos e fosfatos. É expressa em miligrama por litro de carbonato de cálcio equivalente. (NBR 9896/1993 – Glossário de Poluição das Águas - Terminologia).

Uma água que possui alta alcalinidade apresenta valores acima de 2.000 mg/L de CaCO3; uma água que possui baixa alcalinidade apresenta valores abaixo de 20 mg/L.
Os compostos mais comuns são os seguintes:

- hidróxidos de cálcio ou de magnésio;
- carbonatos de cálcio ou de magnésio;
- bicarbonatos de cálcio ou de magnésio;
- bicarbonatos de sódio ou de potássio.


Alcalinidade

Dependendo do pH da água, podem ser encontrados os seguintes compostos:

- valores de pH acima de 9,4: hidróxidos e carbonatos (alcalinidade cáustica);
- valores de pH entre 8,3 e 9,4: carbonatos e bicarbonatos;
- valores de pH entre 4,4 e 8,3: apenas bicarbonatos.

A alcalinidade presente na água auxilia na determinação da dosagem das substâncias floculantes, no tratamento da água e de despejos industriais e junto com outros parâmetros analisados, fornece informações para o estudo das características corrosivas ou incrustantes da água.

Valores muito elevados de alcalinidade podem ser indesejáveis em uma água a
ser utilizada para fins industriais, uma vez que podem ocasionar problemas de
formação de depósitos e corrosão, de acordo com a utilização desta água.


Alcalinidade
Na prática, a determinação de alcalinidade e verificação da sua forma se faz com ácido sulfúrico, e utilizando como indicadores fenolftaleína e
metilorange, cujos pontos de viragem correspondem aos valores de pH de 8,3 e
4,9, respectivamente. A alcalinidade medida utilizando-se como indicador a
fenolftaleína é denominada alcalinidade parcial, enquanto a alcalinidade
mensurada utilizando-se como indicador o metilorange é denominada alcalinidade
total.

A alcalinidade à fenolftaleína representa apenas o teor de hidróxidos e/ou carbonatos da amostra, expresso em termos de CaCO3. Enquanto a alcalinidade total representa o teor de hidróxidos, carbonatos e bicarbonatos da amostra, expressa em termos de CaCO3.

Métodos
A NBR 13736/96 – Água – Determinação de Alcalinidade – Método Potenciométrico e Titulométrico, específica dois métodos de ensaios:

- Método titulométrico usando indicador – aplica-se a uma larga faixa de concentração, em amostras livres de interferentes.
- Método de titulação potenciométrico – aplica-se à determinação de alcalinidade em concentração a partir de 1,0 mg CaCO3 / l.
Princípios do Método

Os íons hidroxila resultantes da dissociação ou da hidrólise de substâncias são neutralizados com ácido – padrão, por titulação potenciométrica até o pH final predeterminado ou por titulação usando indicador.


Dissolução de gases em água
Um gás tem suas moléculas em constante movimento e, dessa forma, essas moléculas se chocam com os obstáculos que encontram no caminho. Quando o obstáculo que o gás encontra é a superfície de um líquido, vez por outra, moléculas com um pouco mais de velocidade conseguem penetrar no líquido, ficando dissolvidas.
Fatores que influência da dissolução de gás em líquidos:
- Pressão do gás: quanto maior a pressão que um gás exerce, maior o número e a força das colisões de suas moléculas com os obstáculos. Se as colisões tornam-se mais fortes e frequentes, mais moléculas conseguirão penetrar no líquido.

Dissolução de gases em água
- Temperatura do líquido: a temperatura tem a ver com o grau de agitação molecular, quanto mais agitadas, mais velozes e quanto mais velozes mais fácil de romper as "barreiras" que encontram pelo caminho. Quando o líquido está quente, todas suas moléculas, inclusive as dos gases dissolvidos, estão mais agitadas, assim fica mais fácil elas escaparem do líquido e, consequentemente, mais difícil dissolver um gás dentro dele.

- Agitação da superfície do líquido: quanto mais agitada estiver a superfície do líquido, mais fácil para as moléculas do gás entrarem ou saírem dele (troca gasosa), pois mais fácil será romper a tensão superficial.


Conclusão
As caraterísticas da água, devem-se por suas propriedades físicas e químicas, são as características físicas do ambiente ao qual a mesma é exposta, que determinam o seu estado físico e o seu comportamento neste estado, em condição ambiente de pressão e temperatura ao nível do mar, seu estado físico é o líquido, solidificando a 0º e virando vapor a 100°C, enquanto que suas propriedades químicas determinam seu comportamento na presença de outros elementos, inércia ou afinidade, isso explica o fato de certas substâncias serem dissolvidas com a presença de água, enquanto outras não se misturam com a mesma, observando que para uma caracterização do comportamento da mesma, há a necessidade de se associar as propriedades físicas e químicas em conjunto.
Referências
OBRIGADO PELA ATENÇÃO!
Dureza
- Está relacionada com a presença de cálcio e magnésio;
- Capacidade em precipitar sabão;
- Pontos positivos e negativos;
1. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13736 : Água – determinação de alcalinidade – Método potenciométrico e titulométrico. Rio de Janeiro, 1996.
2. BRANCO, Samuel Murgel. Água: origem, uso e preservação. Moderna, 1989.
3. CATALÁN LAFUENTE, José G. Química del agua. 1969. 4. CATANI, R. A.; ALCARDE, J. C.; FURLANI, P. R. A determinação da água livre em substâncias puras. Anais da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, 1967, 24: 207-214.
5. HODGMAN, C.D., R.C. WEAST & S.M. SELBY, 1959 - Handbook of chemistry and physics, 40th ed., Cleveland, Ohio, Chemical Rubber Company, 3456 pp.
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