Uma das etapas do tratamento da água é a desinfecção, sendo a cloração o método mais empregado. Esse método consiste na dissolução do gás cloro numa solução sob pressão e sua aplicação na água a ser desinfectada. As equações das reações químicas envolvidas são:
PETESSE, M. L.; PETRERE JR., M. Ciência Hoje, São Paulo, n. 293, v. 49, jun. 2012 (adaptado).
A ação desinfetante é controlada pelo ácido hipocloroso, que possui um potencial de desinfecção cerca de 80 vezes superior ao ânion hipoclorito. O pH do meio é importante, porque influencia na extensão com que o ácido hipocloroso se ioniza.
Para que a desinfecção seja mais efetiva, o pH da água a ser tratada deve estar mais próximo de
A) 0.
B) 5.
C) 7.
D) 9.
E) 14.
Resolução em Texto
📘 Matérias Necessárias para a Solução da Questão:
- Química (Equilíbrio químico e pH)
📔 Nível da Questão:
- ✔️ Exige interpretação de equações químicas, compreensão de equilíbrio e conhecimento sobre ácido/base.
✅ Gabarito:
- Alternativa B
🎯 Tema/Objetivo Geral:
- Tratamento de água por cloração
🔷 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
⚠ Comando Essencial:
“Para que a desinfecção seja mais efetiva, o pH da água a ser tratada deve estar mais próximo de:”
🔍 O que está sendo pedido?
Identificar, entre as alternativas, o valor de pH que favorece a forma mais desinfetante do cloro na água — ou seja, o pH ideal para maximizar a ação do ácido hipocloroso (HCIO).
🎯 Objetivo Cristalino:
Compreender como o pH influencia o equilíbrio químico do ácido hipocloroso e determinar qual faixa de pH favorece sua presença na solução para que a desinfecção da água seja mais eficiente.
💡 Dica Geral:
Toda vez que houver equilíbrio entre ácido fraco e base conjugada, o pH da solução define qual das formas predomina.
Se o ácido é o mais eficaz, o pH deve ser menor que o pKₐ, favorecendo o ácido.
💬 Armadilha Comum:
“Por que não é melhor usar pH 0 logo de uma vez, já que ácido favorece HCIO?”
👉 Porque um pH muito baixo compromete outras reações importantes no sistema (como a estabilidade do cloro), tornando a desinfecção ineficaz ou até perigosa.
✔ Pergunta de Atenção:
“Você sabia que a mesma substância (cloro) pode ser mais ou menos eficaz na desinfecção dependendo do pH da água?”
Essa diferença de ação acontece porque o pH altera o estado químico do cloro na solução.
🔷 Passo 2: Explicação de Conceitos Necessários
📘 Conceitos fundamentais:
- HCIO é um ácido fraco, que sofre ionização: HCIO (aq)+H2O (l)⇌H3O++ClO−
- O equilíbrio entre HCIO e ClO⁻ depende do pH:
- pH baixo → mais H₃O⁺ → desloca o equilíbrio para a esquerda → mais HCIO
- pH alto → menos H₃O⁺ → favorece ClO⁻
- Segundo o enunciado, HCIO é o principal agente desinfetante.
🔬 O valor do pKₐ = 7,53 → indica que em pH < 7,53 predomina HCIO.
🔷 Passo 3: Tradução e Interpretação de Texto
Reações envolvidas:
- Cl₂ + H₂O ⇌ HCIO + H₃O⁺ + Cl⁻
(forma o agente desinfetante: HCIO)
- HCIO + H₂O ⇌ H₃O⁺ + ClO⁻
(equilíbrio ácido-base entre HCIO e ClO⁻)
Como HCIO é mais eficaz, é necessário manter o equilíbrio voltado para ele, ou seja, baixar o pH.
🔷 Passo 4: Desenvolvimento do raciocínio
Objetivo: favorecer HCIO → deslocar o equilíbrio 2 para a esquerda
✅ Isso acontece em meio ácido (mais H₃O⁺ → menor pH).
Usando o valor de pKₐ = 7,53:
- Quando pH = pKₐ → [HCIO] = [ClO⁻]
- Quando pH < pKₐ → [HCIO] > [ClO⁻] (é o que queremos)
🔢 pH ideal = ligeiramente abaixo de 7,53, e entre as opções dadas, o mais próximo abaixo é 5.
📌 pH = 0 seria ácido demais → compromete outras reações (formação de Cl₂ gasoso)
🔷 Passo 5: Análise das Alternativas
A) 0 → Muito ácido, deslocaria a 1ª equação, formando Cl₂ gasoso. ❌
B) 5 → Ácido moderado, favorece HCIO sem comprometer o sistema. ✅
C) 7 → Próximo ao pKₐ, mas HCIO não é predominante. ❌
D) 9 → Básico, favorece ClO⁻ (menos eficiente). ❌
E) 14 → Muito básico, HCIO praticamente ausente. ❌
🔷 Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
✅ Para uma desinfecção mais eficaz, o pH da água deve ser mantido levemente ácido (pH = 5), pois isso favorece a permanência do ácido hipocloroso (HCIO), mais eficiente que seu ânion conjugado ClO⁻.
📌 Gabarito: B
