Na análise química de uma amostra de água foram utilizados 15,0 mL de EDTA- Na2 0,001 mol^L L^-1 para complexar o Ca^2+ existente em 10,0 mL de amostra de água. Qual a quantidade de Ca^2+ em g % nesta água? Qual a dureza expressa em mg / LCaCO3
R=0,006 g % e 150 mg / LCaCO3

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de análise química juntos! A gente tem uma amostra de água onde usaram EDTA para complexar o íon Ca^2+. Precisamos descobrir duas coisas: a quantidade de Ca^2+ em porcentagem em massa (g%) e a dureza da água expressa em mg / L , CaCO3. Para isso, vamos usar conceitos de estequiometria e cálculos de concentração.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é EDTA. O EDTA é um agente quelante que se liga a íons metálicos como o Ca^2+ formando um complexo estável. A reação básica é:
Ca^2+ + EDTA^4- CaEDTA^2-
Isso nos mostra que 1 mol de EDTA complexa 1 mol de Ca^2+.

Passo 3

Agora, vamos calcular a quantidade de mols de EDTA que foi utilizada na titulação. Sabemos que foram usados 15,0 , mL de uma solução de EDTA com concentração 0,001 , mol/L.
A fórmula para calcular os mols é:
n = C times V
Onde:
  • n é a quantidade de mols
  • C é a concentração
  • V é o volume em litros
Convertendo 15,0 , mL para litros:
15,0 , mL = 0,015 , L
Então:
nEDTA = 0,001 , mol/L times 0,015 , L = 0,000015 , mol

Passo 4

Como a reação entre EDTA e Ca^2+ é de 1:1, a quantidade de mols de Ca^2+ também é 0,000015 , mol.

Passo 5

Agora, vamos calcular a massa de Ca^2+. A massa molar do cálcio ( Ca) é aproximadamente 40,08 , g/mol. Então:
mCa^2+ = n times massa molar = 0,000015 , mol times 40,08 , g/mol = 0,0006012 , g
Convertendo para porcentagem em massa na amostra de água de 10,0 , mL:
g% = ( 0,0006012 , g10,0 , mL ) times 100% = 0,006012% approx 0,006 % , g

Passo 6

Para encontrar a dureza da água expressa em mg / L , CaCO3, usamos o fator de equivalência. A equivalência entre Ca^2+ e CaCO3 é baseada nas massas molares.
A massa molar do CaCO3 é aproximadamente 100,09 , g/mol.
Primeiro, calculamos a massa de Ca^2+ na amostra:
mCa^2+ = 0,0006012 , g
Convertendo para mg:
0,0006012 , g = 0,6012 , mg
Agora, ajustamos para L:
A amostra original era de 10,0 , mL, então para 1 , L (1000 mL):
Dureza = 0,6012 , mg10,0 , mL times 1000 , mL/L = 60,12 , mg/L
No entanto, para expressar em mg / L , CaCO3, multiplicamos pelo fator de equivalência:
Dureza = 60,12 , mg/L times 100,0940,08 approx 150 , mg/L , CaCO3

Resposta

A quantidade de Ca^2+ na água é de 0,006 , g% e a dureza da água é 150 , mg / L , CaCO3.

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