DETERMINACIÓN DE LA DUREZA Y ABLANDAMIENTO DEL AGUA

DETERMINACIÓN DE LA DUREZA Y ABLANDAMIENTO DEL AGUA

1. Introducción

Todos los seres vivos están compuestos fundamental de agua. Es de principal importancia ya que tiene una variedad muy amplia de funciones vitales y además tiene una gran aplicación en química ya que sirve como solvente, reactivo químico,  para la transmisión de calor, etc. El agua raramente se encuentra pura en la naturaleza y tiene tratamientos diferentes según el uso que se le de y para lo que esté destinada. Cuando el agua de lluvia pasa por el suelo disuelve sustancias minerales. De esta forma puede llegar a contener disueltos varios compuestos como cloruros , sulfatos , nitratos, etc. Las aguas naturales pueden contener sales disueltos o en suspensión.

Depende del uso que se le dé al agua puede utilizarse como  para el uso industrial o agua potable para el uso doméstico.

Para uso industrial el agua en algunos casos se utiliza sin tratamiento alguno. En otros casos, no deben ser aguas duras y debe cumplir normas más estrictas como el agua empleada para las calderas, que no deben formar incrustaciones, ya que puedes llegar a obstruirse gracias a los bicarbonatos de calcio y magnesio se depositan como carbonatos.

Para el uso doméstico se debe cumplir una serie de requisitos indispensables para que el agua sea “potable”. Debe estar libre de materiales en suspensión y de microorganismos patógenos, debe ser incolora, inodora y blanda.

2. Agua dura

Este tipo de agua es cuando su contenido los iones Ca2+ y Mg2+ se excede para un uso especifico de dicha agua. El agua libre de estos cationes se conoce como agua blanda.

La dureza del agua manifiesta por dos razones:

-El jabón. Este es una sal de sodio de un ácido graso superior. Son solubles, se caracterizan por la formación de espuma y dispersables coloidalmente en agua. Por otro lado existen las sales “jabones” de los cationes Ca2+ y Mg2+, las cuales son insolubles en agua. Ya que, solo mediante un gran agregado de este  se logra espuma y la detergencia de una lejía de jabón. Es decir, cuando se supera la cantidad estequiométricamente necesaria para precipitar los cationes Ca2+y Mg2+.

-En calderas de vapor, los bicarbonatos de calcio y de magnesio solubles en agua se descomponen por calentamiento, se elimina el dióxido de carbono y precipitan los correspondientes carbonatos que son insolubles y se incrustan en las superficies

calefactoras. Los de bicarbonatos de calcio y magnesio se depositan como carbonatos en los tubos de ebullición formando en sus paredes interiores una costra.

Clasificación de la dureza del agua:

-Dureza temporal: Cuando los bicarbonatos de magnesio y calcio pueden desaparecer a través de la ebullición.

Ca(CO3H)2 (aq)    ⟶    CaCO3 (s) + H2O (l) + CO2 (g)

-Dureza permanente: Cuando a los restantes compuestos sobles no se pueden eliminar simplemente porebullición. Es debida a otras sales solubles de Ca y Mg, como cloruros, sulfatos etc. Las incrustaciones debidas a la dureza permanente son originadas principalmente por el sulfato de calcio, CaSO4, ya que las otras sales como CaCl2 o MgSO4 son bastamte solubles en agua. Por esta razón, cuando el agua de una caldera se calienta y parte se convierte en vapor, se deposita el sulfato de calcio en forma compacta, de esta forma impidiede la redisolución con agua.

Métodos de la determinación de la dureza del agua:

-Método del jabón: Consiste en mezclar el agua con una solución de jabón de concentración conocida, el indicador es la propia espuma del jabón.  Esta sólo se forma cuando toda la dureza se ha consumido, cuando el jabón de sodio se ha combinado con Ca2+ y Mg2+ formando jabones insolubles. Utilizando un volumen de solución de jabón que se lee en una bureta.

-Método del EDTA: Consiste en mezclar el agua dura con la sal dipotásica del ácido etilendiaminotetraácetico (EDTA) y como indicador utilizar el negro de eriocromo T. Este forma pasa de ser de color rojo a azul cuando se ha agregado una cantidad de de EDTA que estequiometricamente corresponde a la reacción:

Me2+ 2OH- + Na2  (C10H12N2O8H2)   ⟶   Na2 (C10H12N2O8Me) + 2H2O

Tal como se puede ver en la ecuación, el medio necesita ser básico para que se disponga de los iones OH-.

LÍMITES ACEPTABLES DE LA DUREZA

2.1. Ablandamiento del agua

Objetivos:

• Producir compuestos insolubles de Ca y Mg
• Mantener el Ca y Mg en solución, pero con perdida de su carácter iónico.

Para eliminar la dureza del agua. Es posible aplicar dos tipos de métodos:

-Método de cal-soda:

se basa en la obtención de compuesto insolubles de Ca y Mg en el uso consecutivo de cal (hidróxido de calcio) y soda (carbonato de sodio).

Dureza debida a iones calcio(eliminación)

El hidrógenocarbonato de calcio puede ser convertido en carbonato tratado con un hidróxido. El hidróxido más barato es el de calcio de modo que se utiliza en esta etapa.

El carbonato de calcio es el compuesto de Ca más insoluble. Solubilidad de CaCO3 en agua a 20ºC 0,01g/l.

El hidróxido de magnesio es el menos soluble de los compuestos de magnesio. Solubilidad de Mg(OH)2 en agua a 20ºC 0,009 g/l

Ca(CO3H)2 + Ca(OH)2 ⟶  2CaCO3  ↓ + H2O

La dureza permanente debido a cloruros, nitratos,etc. Se elimina tratando con carbonato de sodio (soda)

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