ANALISIS DE LA DUREZA DEL AGUA

Laboratorio de Análisis Instrumental        INGENIERÍA QUÍMICA   ING ARMANDO SALINAS SÁNCHEZ       

ANALISIS DE LA DUREZA DEL AGUA

I  OBJETIVOS

1. Establecer las pautas de preparar y valorar una solución de Etilen diamin tretraacético disódico. (EDTA)
2. Determinar la dureza total que presenta el agua potable expresando el resultado como mg/L de carbonato de calcio.
3. Evaluar los resultados obtenidos estadísticamente
4. Aplicación de los principios del análisis volumétrico complexométrico

II  PRINCIPIO DEL MÉTODO 

El método se basa en analizar la presencia de iones calcio y magnesio en muestras de agua, mediante la valoración con solución de EDTA, agente formador de complejos, formando los iones complejos llamados quelatos.

El primer ión en reaccionar es el magnesio (II) que reacciona con el indicador negro de Eriocromo T, tomando el indicador un  color rojo vino característico, formando un compuesto complejo metal-indicador(metalocrómico)

Mg +2      +     HInd -2    < ====🡺   Mg Ind -       +     H+[pic 1][pic 2][pic 3]

                     indicador                    complejo rojo vino

                     color azul

Al agregar la solución valorante se combina con el ión calcio y luego con el ión magnesio, a un pH cuyo valor es de 10 (Buffer pH 10.0, cloruro de amonio-hidróxido de amonio)[pic 4][pic 5][pic 6]

[pic 7]

Ca +2         +     H2 Y -2       =======🡺  Ca Y -2            +   2 H +[pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12]

Analiro             EDTA                             quelato de calcio[pic 13][pic 14]

[pic 15][pic 16][pic 17][pic 18][pic 19]

[pic 20][pic 21][pic 22][pic 23][pic 24][pic 25][pic 26][pic 27][pic 28][pic 29]

Mg +2        +     H2 Y -2     ======🡺    Mg Y -2          +   2 H +[pic 30][pic 31][pic 32][pic 33][pic 34][pic 35]

[pic 36][pic 37][pic 38][pic 39][pic 40][pic 41][pic 42][pic 43]

analito               EDTA                         quelato[pic 44][pic 45][pic 46][pic 47][pic 48][pic 49][pic 50]

El punto final  de la valoración está dado cuando el indicador negro de Eriocromo T ( NET ), cambia de color rojo vino al azulino.

Mg Ind-     +    H2 Y -2            =======🡺   Mg Y -2        +  HInd -2     +   H +[pic 51][pic 52][pic 53][pic 54]

rojo vino       EDTA                                 quelato             azul[pic 55][pic 56]

II  GENERALIDADES

Una aplicación importante del empleo del Etilen diamin tetraacético ( EDTA ) es la determinación de la dureza de agua. Las aguas pueden ser blandas o duras según su concentración de iones de calcio y magnesio, es blanda si forma espuma con una cantidad pequeña de solución de jabón y dura sino forma espuma o se obtiene solo después de una agregado mayor, en este caso los iones calcio y magnesio, se combinan con los iones del jabón dando compuestos insolubles de calcio y magnesio.

Para determinación cuantitativa de los formadores de dureza ( calcio y compuestos de magnesio) en el agua existen numerosos procedimientos que técnicamente están basados, en los fundamentos clásicos del análisis cuantitativo, originados algunos en el hecho que los ácidos grasos ó sus sales alcalinas se transforman con las sales alcalino - térreas en compuestos solubles en agua ( jabones de calcio  magnesio ).

Generalmente la dureza se clasifica, en  La Dureza Temporal, que Corresponde a los contenidos de carbonatos y bicarbonatos de calcio y magnesio. Puede ser eliminada por ebullición del agua y posterior eliminación por filtración de los precipitados formados. También se le conoce como “Dureza de Carbonatos”. Dureza Permanente: Corresponde a la dureza que queda en el agua después de la ebullición, incluye sulfatos, cloruros y nitratos de calcio y magnesio. También se le conoce como “Dureza de No Carbonatos”.

Por lo general la dureza se expresa en mg/L de CaCO3, pero existen otras diversas unidades que se utilizan en distintos países tales como:

Grado Francés (°F) 1°F = 10.00 mg CaCO3 /L

Grado Alemán (°D) 1°D = 17.85 mg CaCO3 /L

Grado Inglés (°E) 1°E = 14.25 mg CaCO3 /L

Las fuentes naturales principales de la dureza del agua provienen del suelo y son las rocas sedimentarias, las percolaciones y la escorrentía. El agua dura normalmente se origina en áreas donde la capa superior del suelo es gruesa y existen formaciones calcáreas. Por lo general, el agua subterránea es más dura que el agua de superficie. El agua subterránea, rica en ácido carbónico y oxígeno disuelto, suele poseer un alto potencial solubilizante, lo que va a provocar un mayor grado de erosión del suelo o de las rocas, las cuales contienen cantidades apreciables de minerales como la calcita (CaCO3), yeso (CaSO4-2(H2O)) y dolomita (CaMg(CO3)2) lo que, en consecuencia, puede llegar a elevar los niveles de dureza en varios miligramos por litro.

 El calcio es el principal componente de la dureza en el agua y generalmente se encuentra en un rango de 5 a 500 mg/L en la forma de CaCO3, (2-200 mg/L, como Ca). Este ión está presente en muchos minerales, sobre todo en la piedra caliza y en el yeso. Con frecuencia, los depósitos de piedra caliza (formada por calcita y dolomita), corresponden a residuos de fósiles de pequeños organismos acuáticos, como los pólipos, que tomaron el calcio del agua de mar en el cual vivían, y lo utilizaron para formar sus esqueletos

En el mundo existen una serie de clasificaciones del agua respecto a su contenido de dureza, siendo una de las más utilizadas la de la Organización Mundial de la Salud (OMS).

TIPOS DE DUREZA

 Los Impactos del Agua Dura Uno de los efectos del agua dura que más frecuentemente se observa en el quehacer doméstico, se manifiesta sobre la acción de los jabones. Cuando se utiliza jabón, el cual es una sal de sodio de un ácido graso superior (generalmente de 16 a 18 átomos de carbono por molécula), en aguas duras, se forman precipitados debido a la presencia de calcio, magnesio y hierro. Los iones de calcio de esta agua se unen con los iones disueltos del jabón para formar sales insolubles. Este proceso gasta el jabón impidiendo la formación de espuma y produce un sólido grumoso indeseable, el cual no presenta ninguna utilidad. Con el agua dura se pueden perder hasta 2/3 partes del detergente usado y, además de producirse un mayor desgaste de la ropa por la rugosidad de los tambores de las lavadoras, se producen manchas de cal en las vajillas, griferías y sanitarios.  El agua muy dura, además puede empeorar las características de las bebidas o de los alimentos preparados con ella; por ejemplo, se produce una capa en la superficie del café o del té, se pierde gran parte de las sustancias aromáticas de los alimentos y bebidas (debido a la unión con el carbonato de calcio) y muchos consumidores han reportado un sabor desagradable en aguas con durezas elevadas (el umbral de sabor del calcio está entre 100 a 300 mg/L, el sabor desagradable se reporta con niveles sobre los 500 mg/L; contenidos de magnesio sobre los 170 mg/L, asociados además a aniones cloruro y sulfato, son responsables del sabor amargo del agua). Según algunos registros, el tiempo de cocción de los vegetales y de la carne aumenta con el agua dura. Algunos estudios indican que las concentraciones de calcio en vegetales aumentan si éstos son cocidos en aguas duras y disminuyen notablemente si son cocidos en aguas blandas. En el caso del magnesio no se establecen bien definidas las tendencias.

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