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sábado, 18 de fevereiro de 2012

Funções Inorgânicas - Sais

SAIS
Sal é toda substância que em água produz um cátion diferente do H+ e um ânion diferente do OH-.
Os sais são formados a partir da reação de um ácido com uma base, que é a reação de neutralização, formando também água.
Exemplos:
HCl  +  NaOH  →  NaCl  + H2O
                                            ácido     base          sal       água
As principais características são:
- conduzem eletricidade quando estão na fase líquida (fundidos) ou em solução aquosa, porque nestes casos há elétrons livres;
- geralmente são sólidos à temperatura e pressão ambiente (25°C e 1atm).

Utilidade
- Cloreto de sódio (NaCl) – é obtido da água do mar e utilizado na alimentação como sal de cozinha e na conservação de carnes. Na indústria, é usado para a produção de soda cáustica e gás cloro.
- Carbonato de sódio (Na2CO3) – também chamado de soda ou barrilha. Usado para a fabricação de vidro, sabão, corantes e no tratamento de água de piscina.
- Carbonato de cálcio (CaCO3) – na natureza, é encontrado na forma de mármore, calcário e calcita. Forma as estalactites e as estalagmites das cavernas. Usado na produção de cimento e de cal virgem (Cao). Reduz a acidez do solo.
   
             mármore                                    estalactite e estalagmite nas cavernas       
- Hipoclorito de sódio (NaOCl) – usado como anti-séptico e alvejante (clareamento de roupas).

Nomenclatura
O nome do sal é formado a partir do nome do ácido que o originou:
Assim:
ÁCIDO
SAL
ÍDRICO
ETO
ICO
ATO
OSO
ITO
Nome do Sal:
Nome do ânion do ácido de origem + eto/ato/ito + de + nome do cátion da base de origem
Exemplo:
HCl               +             NaOH               →            NaCl             +             H2O
ácido clorídrico        hidróxido de sódio            cloreto de sódio                  água
Outros nomes:
CaF2 – fluoreto de cálcio
NaBr – brometo de sódio
Li2(SO4) – sulfato de lítio
KNO2 – nitrito de potássio
Na2CO3 – carbonato de sódio
7.5 Indicadores Ácido-Base e pH
Os indicadores ácido-base são substâncias orgânicas que ao entrar em contato com um ácido ficam com uma cor e ao entrar em contato com uma base ficam com outra cor. Assim, para saber se uma substância é ácido ou base, podemos utilizar um indicador orgânico para identificar a função química.
São exemplos de indicadores ácido-base: fenolftaleína, alaranjado de metila, papel tornassol, azul de bromotimol.
Alguns indicadores naturais também podem ser utilizados, como o repolho roxo e a flor hortência e o hibisco.
Veja a coloração que os principais indicadores podem adquirir ao entrar em contato com um ácido ou uma base:
INDICADOR
ÁCIDO
BASE
NEUTRO
FENOLFTALEÍNA
INCOLOR
ROSA
INCOLOR
TORNASSOL
ROSA
AZUL
-
Para os outros indicadores:
- Repolho roxo, em meio aquoso, fica vermelho em contato com ácido, verde em contato com base e vermelho quando neutro.
- Alaranjado de metila fica vermelho em contato com ácido, amarelo-laranja em base e quando neutro;
- O azul de bromotimol fica amarelo em ácido, e azul em base e quando neutro;
- A flor hortência fica azul em meio ácido e rosa em base;
- O hibisco ou mimo-de-vênus, que possui a cor rosa, fica vermelho-alaranjado em contato com ácido e verde em meio básico.
Alguns indicadores ácido-base são tão eficientes que indicam até mesmo o grau de acidez ou alcalinidade (basicidade) das substâncias. Este grau é chamado do pH (produto hidrogeniônico) que mede a quantidade do cátion H+ das soluções.
Existe uma escala de acidez e alcalinidade que vai de zero a quatorze. O maior número indica solução básica (alcalina) e o menor número indica uma solução ácida. Se o valor de pH for sete, ou seja, a metade, então a solução não é nem ácida e nem básica, ela é neutra.
Quanto mais a solução se aproxima de zero, mais ácida ela é. Quanto mais a solução se aproxima do quatorze, mais básica ela é.

Escala de pH
|_______________|_______________|
0                             7                           14
ácido         neutro         base

Na prática, o pH pode ser medido com indicadores ácido-base e também através de aparelhos que medem a condutividade elétrica das soluções.
Os indicadores mudam de cor em diferentes valores de pH. Para essa mudança de cor damos o nome de viragem e para o valor do pH damos o nome de ponto de viragem.
Veja alguns exemplos diários de valores de pH:
CARÁTER ALCALINO
PRODUTO
14
Solução de soda cáustica (NaOH)
13

12
Água de cal
11

10
Creme dental alcalino
9

8
Solução aquosa de NaHCO3
CARÁTER NEUTRO

7
Água pura
CARÁTER ÁCIDO

6
Água da torneira, água da chuva
5
Refrigerantes
4
Chuva ácida
3
Vinagre
2
Suco de limão
1
Suco gástrico (HCl)
0
Solução aquosa de HCl
7.6 Teoria Modernas de Ácido e Base:
De uma maneira geral, sabemos que ácido é toda substância que em água produz um cátion H+ e que base é toda a substância que em água produz um ânion OH-. Esta teoria foi utilizada durante muito tempo para explicar o conceito de ácido e de base. É a Teoria de Arrhenius.
Mas surgiram, com o passar dos tempos, novas teoria relacionadas a ácido e base. São as chamadas Teorias Modernas Ácido-Base.
São elas:
- Teoria de Bronsted-Lowry
- Teoria de Lewis
Antes, vamos relembrar a Teoria de Arrhenius:

Teoria de Arrhenius
Para este cientista, os ácidos e as bases são eletrólitos, que em contato com a água liberam íons.
Quando um ácido libera íons em solução aquosa, acontece uma ionização.
Exemplo:
HCl + H2O →  H+  +  Cl-
Na realidade, libera o íon hidrônio (H3O+) assim:
HCl + H2O →  H3O+  +  Cl-
Quando uma base libera íons em solução aquosa, acontece uma dissociação.
Exemplo:
NaOH + H2O →  Na+ + OH-
Ácido de Arrhenius – é toda substância que em água produz um cátion H+.
Base de Arrhenius – é toda a substância que em água produz um ânion OH-.

Teoria de Bronsted-Lowry
Esta teoria é baseada nos estudos dos químicos Johannes Nicolaus Bronsted e Thomas Martin Lowry. Juntos eles definiram ácido e base na ausência de água, que não é explicado pela Teoria de Arrhenius.
A teoria é baseada em doar ou receber 1 próton.
Ácido de Bronsted-Lowry – é toda a espécie química que doa 1 próton.
Base de Bronsted-Lowry – é toda a espécie química que recebe 1 próton.
Exemplo:
doa         recebe          doa         recebe                       

HCl    +    NH3     ↔     NH4+   +  Cl-

ácido        base            ácido         base         
Neste caso, o HCl doa 1 próton para a amônia (NH3). Na reação reversa, o NH4+ é quem doa 1 próton para o íon Cl-.
Os ácidos e bases de Bronsted-Lowry formam pares conjugados. Sempre um ácido e uma base. O ácido da primeira reação e a base que formou.
Assim:
HCl e Cl- são pares conjugados.
O HCl é o ácido conjugado da sua base conjugada Cl-.
A NH3 e NH4+ são pares conjugados.
A NH3 é a base conjugada do seu ácido conjugado NH4+.

Teoria de Lewis
O químico norte-americano Gilbert Newton Lewis, desenvolveu uma teoria ácido-base relacionada ao par de elétron.
Ácido de Lewis – é a espécie química que recebe o par de elétrons numa reação química.
Base de Lewis - é a espécie química que doa o par de elétrons numa reação química.
Exemplo:
doa         recebe      
:NH3     +    H+       ↔    NH4+
                                          base        ácido
Quadro-resumo das teorias ácido-base:
TEORIA ÁCIDO BASE
ARRHENIUS Libera H+ em solução aquosa     Libera OH- em solução aquosa    
BRONSTED-LOWRY Doa 1 próton Recebe 1 próton
LEWIS Recebe par de elétrons Doa par de elétrons

Funções Inorgânicas - Óxidos

ÓXIDOS
Óxido é toda substância formada por oxigênio e mais outro elemento. Formam compostos binários, ou seja, só possuem dois elementos na sua fórmula química.

magnetita

água

rochas
Exemplos: Na2O, MgO, Al2O3, FeO.
Identificam-se os óxidos como composto binário sendo o oxigênio o elemento mais eletronegativo e do lado direito da fórmula. Portanto, não existe um óxido com flúor.

Utilidade
- Óxido de cálcio (Cao) – sólido branco usado na construção civil para fabricar cimento, tijolo, cerâmicas. Age como fungicida e bactericida. Na agricultura, para corrigir a acidez do solo.. pode ser chamado de cal viva ou cal virgem.


- Dióxido de carbono (CO2) – é o gás carbônico obtido como subproduto de várias reações industriais. Usado em refrigerantes e quando sólido é conhecido como gelo-seco. Participa da fotossíntese das plantas.
- Óxido de hidrogênio (H2O) – é a água. Óxido mais importante do planeta. Toda a forma de vida na Terra está associada a este óxido.
- Óxido de zinco (ZnO) – é um pó branco (alvaiade) usado em pinturas do rosto de palhaços. Usado também como protetor solar.
- Peróxido de Hidrogênio (H2O2) – chamada de água oxigenada, é um peróxido que se decompõe rapidamente. É usado como bactericida e para branqueamento de cabelos, fibras e papel.

Classificação:
A) Óxidos Básicos: reagem com água para formar bases ou reagem com ácidos formando sal e água.
Exemplos:
Na2O  + H2O  →  2NaOH
2Na2O  + 2HCl  →  2NaCl  + H2O
São sólidos iônicos. Metais alcalinos e alcalinos terrosos reagem com a água. Estes metais tem NOX 1+, 2+ e 3+.
B) Óxidos Ácidos: reagem com água para formar ácido ou reagem com base formando sal e água.
Exemplos:
SO3 + H2O  →  H2SO4
SO3 + 2 NaOH  →  Na2SO4 + H2
São formados por oxigênio e não-metais ou metais com NOX elevado.
C) Óxidos Anfóteros: comportam-se como óxidos básicos e também como óxidos ácidos. Só reagem com ácido forte ou base forte.
Exemplos:
ZnO  + HCl  →  ZnCl2  +  H2
ZnO  +  2NaOH  →  Na2ZnO2  +   H2
São, em geral, sólidos iônicos, insolúveis em água.
Podem ser formados por: Zn, Pb, Sn, As, Sb.
D) Óxidos neutros: não reagem com água, nem com ácido e nem com base.
Exemplos: CO, N2O, NO.
São gases e moleculares, formados por não-metais.
E) Peróxidos: reagem com água ou com ácido diluído formando água oxigenada (H2O2).
Exemplos:
Na2O2  + 2H2O  →  2NaOH  + H2O2
Na2O2  + H2SO4  → Na2SO4 + H2O2
Na2O2 – peróxido de sódio
H2O2 – peróxido de hidrogênio

Nomenclatura
A) Óxidos com NOX fixo:
Em geral, metais alcalinos e alcalinos terrosos.
Óxido de + nome do elemento
Exemplos:
Na2O – óxido de sódio
Cao – óxido de cálcio
B) Óxidos com NOX variável:
Óxido de + nome do elemento + ICO/OSO
ICO – NOX maior
OSO – NOX menor
Exemplos:
Fe2O3– (Fe com nox 3+) – óxido férrico
FeO – (Fe com nox 2+) – óxido ferroso
Pode-se usar também número romano indicando o nox do metal.
Exemplos:
Fe2O3 – óxido de ferro III
FeO – óxido de ferro II
Pode-se usar, ainda a nomenclatura que indica o número de átomo de oxigênios e o número de átomos do elemento. Usa-se esta forma para dar nome aos óxidos ácidos.
Mono                                         Mono
Di               +   óxido de     +       Di                      + nome do elemento
Tri                                              Tri
Exemplos:
CO – monóxido de carbono
CO2 – dióxido de carbono
SO3 – trióxido de enxofre
N2O3 – trióxido de dinitrogênio

Funções Inorgânicas - Bases

BASES
Base é toda substância que em água produz o ânion OH- (hidroxila). Quando uma base entra em contato com água, ela se dissocia e libera OH-.
Exemplos:
NaOH + H2O ↔ Na+ + OH-
Mg(OH)2 + H2O ↔ Mg2+ + 2OH-
Al(OH)3 + H2O ↔ Al3+ + 3OH-
Identifica-se uma base pela presença de OH- no lado direito da fórmula.

As principais características das bases são:
- sabor adstringente (sabor igual ao da banana verde que parece que “prende” a língua);
- conduzem eletricidade em solução aquosa (em água);
- mudam a cor de certas substâncias, os chamados indicadores ácido-base;
-reagem com ácidos formando sal e água.

Utilidade
- Hidróxido de sódio (NaOH) – conhecida também como soda cáustica. É tóxico e corrosivo. Usado para desentupir pias. É muito usado na indústria química para preparar sabão e outros compostos orgânicos.
- Hidróxido de Magnésio (Mg(OH)2) – usado como antiácido estomacal. É também chamado de leite de magnésia.
- Hidróxido de cálcio – (Ca(OH)2) – chamado de cal hidratada, cal apagada ou cal extinta. Usada na construção civil para preparar argamassa e usado em pinturas. O hidróxido de cálcio em água é chamado de leite de cal ou água de cal.
- Hidróxido de amônio (NH4OH) em solução aquosa é conhecido como amoníaco ou amônia. Usado em limpeza doméstica, saponificações de gorduras e óleos. É tóxico e irritante aos olhos.

Classificação
A) Número de OH- dissociadas:
- Monobase – possui uma OH-
Exemplo: NaOH, NH4OH
- Dibase- possui dois OH-
Exemplos: Mg(OH)2, Fe(OH)2
- Tribase – possui três OH-
Exemplos: Al(OH)3, Fe(OH)3
- Tetrabase – possui quatro OH-
Exemplos: Pb(OH)4, Sn(OH)4

B) Força Básica/Grau de Dissociação:
- Base Forte – tem grau de dissociação de quase 100%. São as bases dos metais alcalinos e alcalinos terrosos.
Exemplos: NaOH, KOH, Ca(OH)2
Exceção: Mg(OH)2 que é uma base fraca.
- Base Fraca – tem grau de dissociação inferior a 5%. São as demais bases, incluindo o Mg(OH)2 e NH4OH.

C) Solubilidade em Água:
- Solúveis: bases dos metais alcalinos e o NH4OH.
Exemplos: KOH, NaOH, LiOH, NH4OH.
- Pouco solúveis: bases dos metais alcalinos terrosos.
Exemplos: Ba(OH)2, Ca(OH)2, Mg(OH)2.
- Insolúveis: demais bases.
Exemplos: Fe(OH)2, Al(OH)3, Sn(OH)2

Nomenclatura
A) Elementos com um NOX/ Elementos com NOX fixo:
Hidróxido de + nome do elemento
Exemplos:
NaOH (nox 1+) – hidróxido de sódio
Mg(OH)2 (nox 2+) – hidróxido de magnésio
Ca(OH)2 (nox 2+) – hidróxido de cálcio

B) Elementos com mais de um NOX/ Elementos com NOX variável:
Hidróxido de + nome do elemento + OSO/ICO
Ou ainda:
Hidróxido de + nome do elemento + número do NOX em romano
O NOX maior fica com a terminação ICO e o NOX menor fica com a terminação OSO.
Exemplos:
Fe(OH)2 – hidróxido ferroso ou hidróxido de ferro II
Fe(OH)3 – hidróxido férrico ou hidróxido de ferro III

sexta-feira, 17 de fevereiro de 2012

Funções Inorgânicas - Ácidos

FUNÇÃO DA QUÍMICA INORGÃNICA
Algumas substâncias químicas com propriedades semelhantes foram agrupadas em funções químicas.
Função Química – conjunto de compostos com propriedades químicas semelhantes.
As substâncias inorgânicas se dividem em quatro grandes grupos que são conhecidos como as funções da química inorgânica. São elas: ácidos, bases, óxidos e sais.

ÁCIDOS
Ácido é toda substância que em água produz o cátion H+. 
Quando um ácido entra em contato com a água, ele se ioniza e libera H+. 
Exemplos:
HCl  + H2O  →  H+  +  Cl-
HF  +   H2O  →  H+  +  F-
H2SO4  →  H+ +  SO2-
Identifica-se um ácido com a presença de um H+ no lado esquerdo da fórmula.
As principais características dos ácidos são:
- sabor azedo (em  geral tóxicos e corrosivos);
- conduzem eletricidade em solução aquosa (em água);
- mudam a cor de certas substâncias (indicadores ácido-base, que são substâncias orgânicas);
- reagem com base formando sal e água.
Utilidade
- Ácido sulfúrico (H2SO4) – produto químico mais utilizado na indústria, por isso o consumo de ácido sulfúrico mede o desenvolvimento industrial de um país. É corrosivo e muito solúvel em água. É usado em baterias de automóveis, na produção de fertilizantes, compostos orgânicos, na limpeza de metais e ligas metálicas (aço).
- Ácido clorídrico (HCl) – é um dos componentes do suco gástrico do nosso estômago. O HCl puro é um gás muito corrosivo e tóxico. O HCl em solução aquosa é sufocante e corrosivo. É usado na limpeza de pisos e paredes de pedra ou azulejo. O ácido muriático é o ácido clorídrico impuro.
- Ácido fluorídrico (HF) – é utilizado para a produção de alumínio, corrosão de vidros (em automóveis), decoração em objetos de vidro. É altamente corrosivo para a pele.
- Ácido nítrico (HNO3) – ácido tóxico e corrosivo. Utilizado na produção de fertilizantes e de compostos orgânicos.
  
Classificação
A) PRESENÇA DE OXIGÊNIO
- ácidos sem oxigênio – hidrácidos
Exemplos: HCl, HBr
- ácidos com oxigênios – oxiácidos
Exemplos: H2SO4, HNO3
B) NÚMERO DE  H+  IONIZÁVEIS
- monoácido – produz 1 H+ 
Exemplos: HCl, HNO3
- diácido – produz 2 H+ 
Exemplos: H2SO4,H2CO3
- triácido – produz 3 H+ 
Exemplos: H3PO4, H3BO3
- tetrácidos – 4H+
Exemplos: H4SiO4
Os poliácidos são ácidos com dois ou mais H+ ionizáveis.
C) FORÇA ÁCIDA (GRAU DE IONIZAÇÃO):
- Hidrácidos:
Fortes: HCl, HBr
Moderado: HF
Fraco: os demais hidrácidos
- Oxiácidos:
Sendo a fórmula genérica: HaEOb, onde:
H = hidrogênio
E = elemento químico
O = oxigênio
a = número de H
b = número de O
Se b-a:
3 ou 2 = ácido forte
1 = ácido moderado
0 = ácido fraco
Exemplos:
HNO3 →  3-1=2  → ácido forte
H3PO4 → 4-3=1 → ácido moderado
H3BO3 → 3-3=0 → ácido fraco
Nomenclatura
A) HIDRÁCIDOS
Ácido + nome do elemento + ídrico
Exemplos:
HCl – ácido clorídrico
H2S – ácido sulfídrico
B) OXIÁCIDOS
Ácido + nome do elemento + oso/ico
Exemplos:
H2SO4 – ácido sulfúrico
HNO3 – ácido nítrico
H3PO4 – ácido fosfórico
HClO3 – ácido clórico
H2CO3 – ácido carbônico
Todos os ácidos acima terminam em ICO. Eles servem como referência para dar nome aos demais oxiácidos. Se diminuirmos o número de oxigênio destes ácidos, utilizamos a terminação OSO. Se diminuirmos dois oxigênios, adicionamos HIPO antes do elemento mais a terminação OSO. Se aumentar o número de oxigênio, colocamos o prefixo PER na frente do elemento. Veja os exemplos:
H2SO5 – ácido persulfúrico
H2SO4 – ácido sulfúrico
H2SO3 – ácido sulfuroso
H2SO2 – ácido hiposulfuroso
Então:
Ácido per+elemento+ico
Ácido+elemento+ico
Ácido +elemento+oso
Ácido+hipo+elemento+oso

terça-feira, 11 de outubro de 2011

TRATAMENTO DA ÁGUA

Processo convencional de tratamento de água
Um sistema convencional de abastecimento de água é constituído das seguintes unidades:
• captação
• adução
• estação de tratamento
• reservação
• redes de distribuição
• ligações domiciliares.

A captação pode ser superficial ou subterrânea.
A superficial é feita nos rios, lagos ou represas, por gravidade ou bombeamento.
A subterrânea é efetuada através de poços artesianos,  perfurações com 50 a 100 metros feitas no terreno para captar a água dos lençóis subterrâneos.
A água dos poços artesianos está, em sua quase totalidade,  isenta de contaminação por bactérias e vírus, além de não apresentar turbidez.
a) Tratamento da água de captação superficial
É composto pelas seguintes fases:

Oxidação
O primeiro passo é oxidar os metais presentes na água, principalmente o ferro e o manganês, que normalmente se apresentam dissolvidos na água bruta. Para isso, injeta-se cloro ou produto similar, pois tornam os metais insolúveis na água, permitindo, assim, a sua remoção nas outras etapas de tratamento.

Coagulação
A remoção das partículas de sujeira se inicia no tanque de mistura rápida com a dosagem de sulfato de alumínio ou cloreto férrico. Estes coagulantes, têm o poder de aglomerar a sujeira, formando flocos. Para otimizar o processo adiciona-se cal, o que mantém o pH da água no nível adequado.

Floculação
Na floculação, a água já coagulada movimenta-se de tal forma dentro dos tanques que os flocos misturam-se, ganhando peso, volume e consistência.

Decantação
Na decantação, os flocos formados anteriormente separam-se da água, sedimentando-se, no fundo dos tanques.

Filtração
A água ainda contém impurezas que não foram sedimentadas no processo de decantação.
Por isso, ela precisa passar por filtros constituídos por camadas de areia ou areia e antracito suportadas por cascalho de diversos tamanhos que retêm a sujeira ainda restante.

Desinfecção
A água já está limpa quando chega a esta etapa. Mas ela recebe ainda mais uma substância: o cloro.
Este elimina os germes nocivos à saúde, garantindo também a qualidade da água nas redes de distribuição e nos reservatórios.

Correção de pH
Para proteger as canalizações das redes e das casas contra corrosão ou incrustação, a água recebe uma dosagem de cal, que corrige seu pH.

Fluoretação
Finalmente a água é fluoretada, em atendimento à Portaria do Ministério da Saúde.
Consiste na aplicação de uma dosagem de composto de flúor  (ácido fluossilícico).
Reduz a incidência da cárie dentária, especialmente no período de formação dos dentes, que vai da gestação até a idade de 15 anos.

b) Tratamento da água de captação subterrânea
A água captada através de poços profundos, na maioria das vezes, não precisa ser tratada, bastando apenas a desinfecção com cloro. Isso ocorre porque, nesse caso, a água não apresenta qualquer turbidez, eliminando as outras fases que são necessárias ao tratamento das águas superficiais.
Reservação
A água é armazenada em reservatórios, com duas finalidades:
• manter a regularidade do abastecimento, mesmo quando é necessário paralisar a produção para manutenção em qualquer uma das unidades do sistema;
• atender às demandas extraordinárias, como as que ocorrem nos períodos de calor intenso ou quando, durante o dia, usa-se muita água ao mesmo tempo (na hora do almoço, por exemplo).
Quanto à sua posição em relação ao solo, os reservatórios são classificados em subterrâneos  (enterrados), apoiados e elevados.
Redes de distribuição
Para chegar às casas, a água passa por vários canos enterrados sob a pavimentação das ruas da cidade. Essas canalizações são chamadas redes de distribuição.
Para que uma rede de distribuição possa funcionar perfeitamente, é necessário haver pressão satisfatória em todos os seus pontos. Onde existe menor pressão, instalam-se bombas, chamadas boosters, cujo objetivo é bombear a água para locais mais altos.
Muitas vezes, é preciso construir estações elevatórias de água, equipadas com bombas de maior capacidade. Nos trechos de redes com pressão em excesso, são instaladas válvulas redutoras.
Ligações domiciliares
A ligação domiciliar é uma instalação que une a rede de distribuição à rede interna de cada residência, loja ou indústria, fazendo a água chegar às torneiras.
Para controlar, medir e registrar a quantidade de água consumida em cada imóvel, instala-se um hidrômetro junto à ligação.
A tarifa mínima da COPASA dá direito a um consumo residencial de 6.000 litros de água por mês.
Ultrapassar esse limite, a conta de água é calculada sobre a quantidade de litros que foi consumida e registrada pelo hidrômetro.