Água dura

Os químicos analíticos usam com freqüência o índice de dureza como medida de certos cátions importantes presentes em amostras de águas naturais, dado que este índice mede a concentração total de íons Ca²⁺ e Mg²⁺, as duas espécies que são as principais
responsáveis pela “dureza” da água de abastecimento.Em termos químicos, o índice de dureza é definido como:

dureza = [Ca²⁺] + [Mg²⁺]

Experimentalmente, a dureza pode ser determinada mediante a titulação de uma amostra de água com ácido etilenodiaminotetracético (EDTA), uma substância que forma complexos muito estáveis com íons metálicos, com exceção dos metais alcalinos. Tradicionalmente, a dureza é expressa não como concentração molar de íons, mas como a massa em miligramas por litro de carbonato de cálcio que contém o mesmo número total de íons divalentes (2+). Por exemplo, uma amostra de água contendo um total de 0, 10 mols de Ca²⁺ + Mg²⁺ por litro possui um valor de dureza de 100 miligramas de CaCO₃, dado que a massa molar do CaCO₃ é 100 gramas, pelo que 0,0010 mols de seu peso são 0,1 g, ou 100 miligramas.

A maior parte do cálcio entra na água através de CaCO₃, na forma de calcário, ou por meio de depósitos minerais de CaSO₄; a fonte da maioria do magnésio e do calcário “dolomítico”, CaMg(CO₃)₂. A dureza é uma característica importante das águas naturais, pois os íons cálcio e magnésio formam sais insolúveis com os ânions dos sabões, formando uma espécie de “nata” na água de lavagem. A água dura é classificada como “dura” se contém concentrações substanciais de íons cálcio e/ou magnésio, por isso a água calcária é “dura”.

Muitas áreas possuem solos que contêm pouco ou nenhum íon carbonato (CO₃^2-), de maneira que sua dissolução e reação com CO₂ para produzir bicarbonato não ocorrem. Essas águas “moles” tem pH característico muito mais próximo de 7 do que as água duras, já que contem poucos ânions básicos. Contudo, existem lagos com pouco teor de cálcio e magnésio dissolvidos, mas com concentrações relativamente altas de carbonato de sódio dissolvido, Na₂CO₃, esses lagos têm um grau de dureza muito baixo, mas sua alcalinidade é elevada.

É importante ressaltar que as pessoas que vivem em áreas de águas duras apresentam um índice médio de mortalidade por doenças cardíacas menores do que pessoas que vivem em áreas com águas muito moles. Ainda não está claro se a vantagem de beber água dura está em seu suprimento para o organismo de íon magnésio, ou na proteção que a água dura possa proporcionar devido à presença de outros íons, tais como o sódio e os íons de metal pesado.

Qual o valor do índice de dureza de uma amostra de 500 mL de água que contém 0,0040 gramas de íon cálcio e 0,0012 gramas de íon magnésio?

Referências: BAIRD, Colin; Química Ambiental; 2ª Ed.; São Paulo; Editora Bookamn, 2008; p. 622.