Questão 64 do ENEM 2016 — Ciências da Natureza

Para entender o que acontece nessa etapa do tratamento de água, precisamos analisar o comportamento das substâncias adicionadas: o carbonato de sódio ($Na_2CO_3$) e o sulfato de alumínio ($Al_2(SO_4)_3$).

O carbonato de sódio é um sal solúvel derivado de uma base forte (hidróxido de sódio, $NaOH$) e de um ácido fraco (ácido carbônico, $H_2CO_3$). Quando dissolvemos esse sal em água, ele se dissocia liberando íons sódio ($Na^+$) e íons carbonato ($CO_3^{2-}$). Por ser derivado de um ácido fraco, o íon carbonato sofre hidrólise salina, reagindo com a água e estabelecendo o seguinte equilíbrio químico:

$CO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HCO_3^- + OH^-$

Observe que essa reação produz íons hidroxila ($OH^-$), o que torna o meio alcalino (básico).

Em seguida, adiciona-se o sulfato de alumínio, que se dissocia liberando íons alumínio ($Al^{3+}$) e íons sulfato ($SO_4^{2-}$). Os íons alumínio encontram as hidroxilas ($OH^-$) que foram geradas pela hidrólise do carbonato. Como o hidróxido de alumínio ($Al(OH)_3$) é uma base praticamente insolúvel em água, ocorre a sua precipitação:

$Al^{3+} + 3OH^- \rightarrow Al(OH)_3 \downarrow$

Esse precipitado de hidróxido de alumínio é gelatinoso e, ao se formar e descer para o fundo do tanque, atua como uma "rede", capturando e arrastando consigo as partículas poluentes menores (processo conhecido como floculação/coagulação).

Portanto, a precipitação do hidróxido de alumínio só é viabilizada porque a adição prévia do carbonato de sódio e o seu equilíbrio químico com a água tornam o meio alcalino, fornecendo os íons $OH^-$ necessários para a formação do precipitado.