Questão 70 do ENEM PPL 2014

1º dia · Ciências da Natureza

Água dura é aquela que contém concentrações relativamente altas de íons \ce{Ca^{2+}} e \ce{Mg^{2+}} dissolvidos. Apesar de esses íons não representarem risco para a saúde, eles podem tornar a água imprópria para alguns tipos de consumo doméstico ou industrial. Objetivando reduzir a concentração de íons \ce{Ca^{2+}} e \ce{Mg^{2+}} de uma amostra de água dura ao mínimo possível, um técnico em química testou os seguintes procedimentos no laboratório:

I – Decantação da amostra de água.

II – Filtração da amostra de água.

III – Aquecimento da amostra de água.

IV – Adição do solvente orgânico \ce{CCl4} à amostra de água.

V – Adição de \ce{CaO} e \ce{Na2CO3} à amostra de água.

BROWN, T. L. et al. Química, a ciência central. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005 (adaptado).

O método considerado viável para tratar a água dura e aumentar seu potencial de utilização é o(a)

  1. A
    decantação, pois permite que esses íons se depositem no fundo do recipiente.
  2. B
    filtração, pois assim os íons \ce{Ca^{2+}} e \ce{Mg^{2+}} são retidos no filtro e separados da água.
  3. C
    aquecimento da amostra de água, para que esses íons sejam evaporados e separados.
  4. D
    adição do solvente orgânico \ce{CCl4} à amostra, para solubilizar esses íons e separá-los da água.
  5. E
    reação química com \ce{CaO} e \ce{Na2CO3}, para precipitar esses íons na forma de compostos insolúveis.
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Resolução comentada

Água dura tem os íons \ce{Ca^{2+}} e \ce{Mg^{2+}} dissolvidos, ou seja, formam uma mistura homogênea com a água. Por isso, os métodos físicos de separação de misturas heterogêneas não funcionam.

  1. Decantação e filtração separam sólidos que estão em suspensão. Íons dissolvidos passam pelo filtro e não se depositam sozinhos.
  2. Aquecimento só evapora a água. Os íons são sólidos iônicos e não evaporam; ficam concentrados no resíduo. (Só o aquecimento de água com bicarbonatos precipitaria parte do \ce{CaCO3}, mas não reduziria os íons "ao mínimo possível".)
  3. \ce{CCl4} é solvente apolar e não dissolve íons, que são polares. Além disso, ele não se mistura com a água.
  4. Adição de \ce{CaO} e \ce{Na2CO3}: o \ce{CaO} reage com a água e forma \ce{Ca(OH)2}, que deixa o meio básico. O \ce{Na2CO3} fornece \ce{CO3^{2-}}. Esses ânions formam sais pouco solúveis com os cátions:
\ce{Ca^{2+} + CO3^{2-} -> CaCO3 v}
\ce{Mg^{2+} + 2 OH^{-} -> Mg(OH)2 v}

Os precipitados podem então ser removidos por decantação e filtração. Esse é o processo de "abrandamento" da água, que reduz de fato a concentração dos íons.

Alternativa E.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Aos íons estão dissolvidos e não se depositam por decantação, que só separa sólidos em suspensão.
  • Bíons dissolvidos atravessam o filtro; a filtração só retém partículas sólidas.
  • Cíons não evaporam; o aquecimento evapora a água e concentra os íons.
  • D\ce{CCl4} é apolar e não solubiliza íons, além de ser imiscível com a água.

Assuntos: separação de misturas, precipitação de sais, água dura.

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