DUREZA DEL AGUA

PRACTICA Nº 07

DUREZA DEL AGUA

INTRODUCCION

En el presente trabajo trataremos el tema de la dureza del agua, para tal sentido comenzaremos definiendo que la dureza es una característica química del agua que está determinada por el contenido de carbonatos, bicarbonatos, cloruros, sulfatos y nitratos de calcio y magnesio. Se representa calculando la cantidad de iones Ca+2 y Mg+2 que se encuentran en un volumen medido de agua.

Es esta práctica, la dureza cálcica del agua se estima en base a la propiedad del jabón para formar espuma con el agua.

Por lo tanto en el presente trabajo vamos a determinar la dureza del agua potable en Lima – Norte y lo expresaremos en:

• g/L

• g/L

• Mg

• L

Las aguas naturales de la hidrosfera por lo común son soluciones de diferente complejidad. Esto se debe al estrecho contacto que el agua tiene con los compuestos químicos de la biosfera, la atmósfera y la litosfera. Algunos de estos compuestos químicos son vitales para las plantas y los animales acuáticos, otros compuestos químicos interfieren con el uso al que se destina el agua y se les considera contaminantes.

La temperatura del cuerpo humano, la acidez del jugo gástrico, la densidad de la sangre y la protección del cerebro en el cráneo, entre otros muchos factores esenciales para la vida dependen de las propiedades del agua.

El agua dura contiene, principalmente, iones calcio y magnesio en concentraciones superiores a sesenta partes por millón, también pueden contener hierro, aluminio, estroncio y manganeso. Los iones calcio y magnesio reaccionan con los iones negativos del jabón para formar natas.

2+

Ca + 2 jabones Ca (jabón)2

2+

Mg + 2 jabón Mg (jabón)2

Las aguas pueden producir sarro en tuberías, calderas e incluso en las vasijas, debido a la formación de carbonatos de calcio y de magnesio.

2+

Ca + CO3 CaCO3 (s)

2+

Mg + CO3 MgCO3 (s)

En esta práctica, la dureza cálcica del agua se estima en base a la propiedad del jabón para formar espuma con el agua.

MARCO TEÓRICO

Agua Dura

Se llama AGUA DURA cuando el agua contiene iones de Ca2+ y/o Mg2+.Cuando el agua que contiene cationes Ca2+ y HCO-3 se calienta o se hierve, se invierte la reacción de disolución para producir el precipitado de CaCO3.

Ca2+ (ac) + 2HCO-3(ac) CaCO3(s) +CO2 (ac) + H2O (l)

Y el dióxido de carbono gaseoso es expulsado de la disolución CO2 (ac) CO2

(g)

Tipos de Dureza del Agua

La dureza del agua tiene una distinción compartida entre:

• Dureza Temporal: se produce por carbonatos y puede ser eliminada al hervir el agua o por la adición de hidróxido de calcio [Ca(OH)2].El carbonato de calcio al hervir se precipitará el bicarbonato de calcio fuera de la solución, dejando el agua menos dura.

Los carbonatos pueden precipitar cuando la concentración de ácido carbónico disminuye, con lo que la dureza temporal disminuye, Este proceso de disolución y precipitación es el que provoca las formaciones de estalagmitas y estalactitas.

• Dureza Permanente: Esta dureza no puede ser eliminada al hervir el agua, es usualmente causada por la presencia de sulfato de Calcio y Magnesio y/o Cloruros en el agua, que son más solubles mientras la sube la temperatura. Puede ser eliminada utilizando el método SODA (sulfato de sodio).

Origen del Agua Dura

La piedra caliza (CaCO3) y la dolamita (CaCO3 - MgCO3), que se encuentran bastante extendidas en la superficie de la Tierra, a menudo penetran en los suministros de agua. El carbonato de calcio es insoluble enagua, sin embargo en presencia de dióxido de carbono disuelto en la atmósfera, el carbonato de calcio se transforma en bicarbonato de calcio soluble [Ca (HCO3)2].

Métodos de ablandamiento

• Un método consiste en introducir una pequeña cantidad de ácido clorhídrico, que reacciona con el CaCO3y lo disuelve.

CaCO3(S) + 2HCl (ac) CaCl2 (ac) + H2O (l) + CO2 (g)

• Con intercambiadores iónicos

• Por formación de complejos estables

• Por precipitación

• Las aguas duras temporales pueden ser eliminadas por miedo de calentamiento y separando por filtración o decantación el precipitado que se forma.

• Las aguas duras permanentes pueden ser eliminadas por:

• Utilizando ablandadores especiales y con carbonato de sodio, éste produce sulfato de calcio y magnesio que precipiten en forma de carbonatos, los cuales después los podemos retirar por filtración.

Resinas Intercambiadoras de Iones

Las resinas de intercambio iónico son materiales sintéticos, sólidos e insolubles en agua, que se presentan en forma de esferas o perlas de 0.3 a 1.2 mm de tamaño efectivo, aunque también las hay en forma de polvo..Están compuestas de una alta concentración de grupos polares, ácidos o básicos, incorporados a una matriz de un polímero sintético (resinas estirénicas, resinas acrílicas, etc.) y actúan tomando iones de las soluciones (generalmente agua) y cediendo cantidades equivalentes de otros iones.

La principal ventaja de las resinas de intercambio iónico es que pueden recuperar su capacidad de intercambio original, mediante el tratamiento con una solución regenerante. En los copolímeros de estireno, las cadenas de estireno se enlazan mediante el divinil benceno y el contenido de este último está directamente relacionado con la resistencia mecánica e inversamente proporcional con su porosidad.

a. Resinas catiónicas de ácido fuerte

• Resinas catiónicas de sodio: eliminan la dureza del agua por intercambio de sodio por el calcio y el magnesio.

• Resinas catiónicas de hidrógeno: pueden eliminar todos los cationes (calcio, magnesio, sodio, potasio, etc.) por intercambio con hidrógeno.

b. Resinas catiónicas de ácidos débiles: eliminan los cationes que están asociados con bicarbonatos.

c. Resinas aniónicas de bases fuertes: eliminan todos los aniones. Su uso se ha generalizado para eliminar aniones débiles en bajas concentraciones, tales como: carbonatos y silicatos.

d. Resinas aniónicas de base débil: eliminan con gran eficiencia los aniones de los ácidos fuertes, tales como sulfatos, nitratos y cloruros.

Daños que ocasiona el agua dura

Las sales que confieren la dureza, reaccionan con el jabón y detergentes formando una sustancia insoluble conocida como “jabón cortado”. Insoluble significa que el jabón cortado no se disolverá en agua. En cambio, se sedimentará o precipitará. En el lavado, los precipitados de jabón se depositan en las telas, apagando los colores y amarilleando o agrisando los blancos. Estos precipitados se adhieren a las fibras del tejido haciéndolas más frágiles y ásperas, acortando su vida útil. Estos problemas no se presentan en las ropas lavadas en agua blanda (descalcificada). A causa del jabón precipitado por las sales del agua, se necesita más jabón o detergente para limpiar correctamente. Por tanto, el agua dura hace malgastar jabón y productos de limpieza. El agua dura provoca desagradables marcas de espuma en la bañera y hace más difícil su limpieza. También dificulta el aseo personal al dejar restos de precipitado en la piel y el cabello.

INCRUSTACIONES.

Las incrustaciones son otro serio problema causado por la dureza del agua.

La incrustación puede formarse al calentar el agua. Esto se debe a que los bicarbonatos de calcio y magnesio se “rompen” y regresan a su forma de carbonato.

Los bicarbonatos son solubles y en cambio, al convertirse en carbonatos ya no lo son y precipitan. Forman una capa en el interior de tubos, calentadores de agua, calderas y accesorios. Este paulatino crecimiento de la incrustación causa la progresiva pérdida de eficiencia en los calentadores, lavadoras, griferías, etc; contribuyendo a su prematuro deterioro.

Las tuberías por las que circula agua dura, incrustante, tanto fría como caliente, se van obstruyendo lentamente. Para que se produzcan las incrustaciones no es necesario que el agua esté a elevada temperatura.

La dureza del agua se reconoció originalmente por la capacidad que tiene el agua para precipitar el jabón, cuando es dura, las aguas requieren de grandes cantidades de jabón para producir espuma. Otra característica de suma importancia en la industria, reconocida posteriormente es la producción de incrustaciones en los tubos de agua caliente, calentadores, boilers y algunas otras unidades en las que la temperatura del agua es alta.

La dureza en el agua es causada principalmente por la presencia de iones de calcio y magnesio. La dureza la adquiere el agua a su paso a través de las formaciones de roca que contienen los elementos que la producen.

OBJETIVOS

Por medio de esta práctica, aprenderemos las características del agua dura, al igual que diferenciar los diferentes tipos de dureza y los procesos de ablandamiento. Y por medio de los métodos de ablandamiento, poder distinguir entre los tipos de dureza y ver sus características.

1. Construir un gráfico patrón para determinar la dureza cálcica del agua.

2. Determinar de modo

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