A água consumida na maioria das cidades brasileiras é obtida pelo tratamento da água de mananciais. A parte inicial do tratamento consiste no peneiramento e sedimentação de partículas maiores. Na etapa seguinte, dissolvem-se na água carbonato de sódio e, em seguida, sulfato de alumínio. O resultado é a precipitação de hidróxido de alumínio, que é pouco solúvel em água, o qual leva consigo as partículas poluentes menores. Posteriormente, a água passa por um processo de desinfecção e, finalmente, é disponibilizada para o consumo.
No processo descrito, a precipitação de hidróxido de alumínio é viabilizada porque
A) a dissolução do alumínio resfria a solução.
B) o excesso de sódio impossibilita sua solubilização.
C) a oxidação provocada pelo sulfato produz hidroxilas.
D) as partículas contaminantes menores atraem essa substância.
E) o equilíbrio químico do carbonato em água torna o meio alcalino.
Resolução em Texto
📌 🧮 Tema Geral:
🔹 Precipitação e pH em tratamento de água
📚 Matérias Necessárias para a Solução
🔹 Físico-Química — Equilíbrio Químico e Solubilidade
🔢 Nível da Questão
🔸 Médio — exige interpretação de reações químicas e conceito de equilíbrio ácido-base.
✅ Gabarito
- Letra E
📝 Resolução Passo a Passo
🔍 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
Trecho-chave do enunciado:
“O resultado é a precipitação de hidróxido de alumínio, que é pouco solúvel em água […] A precipitação de hidróxido de alumínio é viabilizada porque…”
🎯 Objetivo da questão:
Explicar por que ocorre a precipitação de hidróxido de alumínio no processo de tratamento da água, a partir da adição de carbonato de sódio e sulfato de alumínio.
👉 O que ele quer saber?
Quer saber qual fator do processo permite a formação do hidróxido de alumínio, ou seja, o que torna possível a sua precipitação no meio aquoso.
📖 Passo 2: Explicação de Conceitos e Conteúdos Necessários
🔹 Carbonato de sódio (Na₂CO₃):
Sal básico, que em água sofre hidrólise formando íons OH⁻, elevando o pH da solução:
- CO₃²⁻ + H₂O ⇌ HCO₃⁻ + OH⁻
🔹 Hidróxido de alumínio (Al(OH)₃):
Pouco solúvel em água. Só precipita em meio alcalino, quando há íons OH⁻ disponíveis.
🔹 Precipitação:
É a formação de um sólido insolúvel a partir da reação entre íons em solução.
No caso:
- Al³⁺ + 3OH⁻ → Al(OH)₃(s)
🔹 pH e solubilidade:
Em meio ácido o Al(OH)₃ se dissolve.
Em meio básico, ele precipita, pois há excesso de OH⁻.
🧮 Passo 3: Tradução e Interpretação do Texto
📌 A água passa por um tratamento em que se adiciona:
- Carbonato de sódio → aumenta o pH (meio alcalino)
- Sulfato de alumínio → fornece os íons Al³⁺
📌 Em meio alcalino, os íons Al³⁺ reagem com OH⁻, formando o hidróxido de alumínio (Al(OH)₃), que é sólido e se precipita.
📌 O objetivo é remover impurezas: o Al(OH)₃ carrega consigo partículas menores.
🧾 Passo 4: Desenvolvimento do raciocínio
✔️ O carbonato de sódio (Na₂CO₃) em solução aquosa promove a reação:
- CO₃²⁻ + H₂O ⇌ HCO₃⁻ + OH⁻
✔️ Isso gera íons OH⁻, aumentando o pH da água (meio mais alcalino).
✔️ Quando adicionamos o sulfato de alumínio (Al₂(SO₄)₃), ele libera íons Al³⁺.
Em meio básico:
- Al³⁺ + 3OH⁻ → Al(OH)₃(s)
✔️ O Al(OH)₃ precipita, formando flocos que retêm impurezas menores.
🔄 O processo depende diretamente do aumento do pH, que viabiliza essa precipitação. em ambientes secos: reduzir a transpiração ao máximo.
🧷 Passo 5: Análise das alternativas e resolução
A) A dissolução do alumínio resfria a solução.
❌ Errada. A temperatura não é fator relevante aqui.
B) O excesso de sódio impossibilita sua solubilização.
❌ Errada. O sódio é apenas espectador; ele não bloqueia a solubilização.
C) A oxidação provocada pelo sulfato produz hidroxilas.
❌ Errada. O sulfato não oxida, e não é ele que gera OH⁻.
D) As partículas contaminantes menores atraem essa substância.
❌ Errada. A precipitação do hidróxido é química, e não por atração eletrostática.
E) O equilíbrio químico do carbonato em água torna o meio alcalino.
✅ Correta. O íon carbonato (CO₃²⁻) em equilíbrio com a água gera OH⁻, aumentando o pH.
Esse meio alcalino favorece a formação e precipitação do Al(OH)₃.
🎯Passo 6: Conclusão e justificativa final
A precipitação do hidróxido de alumínio é favorecida em meio alcalino, pois é nesse ambiente que há íons OH⁻ disponíveis para reagir com os íons Al³⁺.
A adição de carbonato de sódio à água promove o aumento do pH por meio da geração de íons OH⁻.
Assim, o equilíbrio químico do carbonato em água torna o meio mais alcalino, favorecendo a precipitação e a remoção de partículas indesejadas.
✅ Gabarito final: Letra E
