Dureza da Água
O conceito de dureza de uma água para consumo humano está associado à presença de catiões metálicos, designadamente os iões cálcio, Ca2+ e os iões magnésio, Mg2+.
Uma água é considerada dura quando contém na sua composição valores significativos destes iões e é considerada macia ou mole quando as quantidades destes iões são baixas.
Existem outros iões que influenciam a dureza da água, como os iões de ferro ou manganês, mas na prática o seu contributo é desprezado.
A dureza da água divide-se em dureza temporária e dureza permanente.
A dureza temporária é gerada pela presença de carbonatos e bicarbonatos e pode ser eliminada por meio de fervura da água.
Ca(HCO3)2 → CO2 (g) + CaCO3 (s) + H2O (l)
Mg(HCO3)2 → CO2 (g) + MgCO3 (s) + H2O (l)
A dureza permanente é devida à presença de sulfatos, cloretos e nitratos, os quais não são suscetíveis à fervura.
A dureza total da água resulta da soma da dureza temporária e permanente.
A dureza de uma água exprime-se em mg/L de CaCO3, ou seja, contabiliza-se a dureza que é provocada por vários sais numa água como se ela resultasse somente da presença de CaCO3.
Para uma melhor compreensão, considera-se o seguinte exemplo:
Uma dureza de 75 mg/L de CaCO3 significa que esta água possui sais dissolvidos que lhe dão a dureza equivalente à que teria 1 L de solução aquosa onde estivessem 75 mg de CaCO3. É importante notar que 1 mg/L = 1 ppm, para uma solução aquosa.
Existem outras unidades para medir a dureza de uma água. Salienta-se o grau americano (US⁰), tal que 1 US⁰ = 1 ppm CaCO3, o grau francês (⁰F), tal que 1 ⁰F = 10 ppm CaCO3 e o grau Clark, grau britânico (UK⁰), tal que 1 UK⁰ = 1,43 ppm CaCO3.
Uma água dura não dissolve bem o sabão, e como tal não ocorre formação de espuma pois há impedimento da ação detergente das soluções de sabão devido à formação de compostos indesejáveis com o sabão.
No caso dos detergentes, estes possuem uma composição diferente da do sabão, o que explica a não precipitação na presença de iões Ca2+ e Mg2+, mas também vêem a sua eficácia diminuir com as águas duras.
A água dura provoca também incrustações calcárias em variadíssimos equipamentos, como por exemplo, nos ferros de engomar, nas máquinas de lavar, nos esquentadores, nas caldeiras e nos radiadores, por vezes nas torneiras e chuveiros, onde revestem as superfícies dos sistemas de aquecimento dificultando as transferências de energia para a água lá colocada, a qual não é suficientemente rápida, resultando num sobreaquecimento das partes metálicas do mesmo, provocando deterioração e eventualmente aumentar o risco de explosão.
Estas incrustações são mais acentuadas se a dureza for temporária, uma vez que o aquecimento da água leva à precipitação do carbonato de cálcio, de acordo com a seguinte equação química:
Ca(HCO3)2 (aq) → CO2 (g) + H2O (l) + CaCO3 (s)
Sob o ponto de vista sanitário, as águas duras não apresentam inconvenientes.
A presença de sais de cálcio e de magnésio na água não apresenta riscos para a saúde, pelo contrário, o cálcio e o magnésio são mesmo recomendados para o crescimento e são elementos saudáveis para os dentes e ossos e podem, inclusivamente, proteger o ser humano de algumas doenças. Por este motivo, a água da torneira pode contribuir para as necessidades diárias de cálcio do ser humano.
No que diz respeito às águas macias, estas também possuem inconvenientes.
Dissolvem melhor os metais pesados, como o chumbo, ainda presente em canalizações antigas, e o cádmio, ambos venenosos, o que pode contribuir para a contaminação das águas, para além de serem mais corrosivas para a canalização metálica que as águas duras.
É possível reduzir a dureza de uma água e é levada a cabo por três processos possíveis, sendo eles a precipitação, a complexação e a troca iónica.
Na redução da dureza por precipitação é feita a adição de substâncias, que vão formar sais pouco solúveis de cálcio e magnésio, como o carbonato de sódio e o hidróxido de cálcio, para a água de consumo público, ou os fosfatos, no caso dos detergentes e nas ETARs.
Como inconveniente neste processo tem-se a formação de depósitos de precipitado, o que implica que se faça a decantação e/ou a filtração da água antes da sua utilização.
Na redução da dureza por complexação são utilizadas substâncias de efeito quelante que originam complexos estáveis com os iões Ca2+ e Mg2+, os quelatos, mantendo-os em solução, pelo que é impedida a sua reação com o sabão e os detergentes, prevenindo também as incrustações e os depósitos calcários. São os chamados produtos anticalcários, muito utilizados nas máquinas de levar. Os mais usados são os hexametafosfatos, polifosfatos, EDTA, NTA, borax e citratos. No entanto, os hexametafosfatos e os polifosfatos, apesar de não serem tóxicos e de serem baratos, levam a problemas de eutrofização. O EDTA e o NTA, apesar de possuírem uma elevada capacidade complexante, são irritantes para os olhos e são de biodegradação lenta. Os citratos, ao contrário, não são tóxicos nem irritantes para os olhos, são de biodegradação rápida, mas possuem uma capacidade de complexação bastante menor que o EDTA e o NTA.
Na redução da dureza por troca iónica são utilizadas resinas que possuem iões Na+ na sua estrutura, os quais são trocados por iões Ca2+ e Mg2+ existentes na água, sendo a regeneração da mesma conseguida por uma solução concentrada de NaCl, a qual vai repondo os iões Na+ na resina, removendo os iões Ca2 e Mg2+ para a solução regenerante.
Os aluminosilicatos são materiais naturais que possuem propriedades de troca iónica, sendo um desses materiais a glauconite, pois têm cavidades na sua estrutura que permitem o aprisionamento de iões.
Já existem zeólitos sintéticos com cavidades próprias para aprisionar determinados iões, em função do seu tamanho e da sua carga elétrica.
Sabe-se que não são tóxicos, são idênticos à argila e possuem uma ação lenta e uma baixa eficácia na redução de iões Mg2+, para além de serem insolúveis e por isso têm tendência a acumular-se nas ETARs.
Bibliografia:
Marier, John R., Aderson, T. W., Neri, L. C., “Water Hardness, Human Health and the Importance of Magnesium”, National Research Council of Canada, 1979.
