Determinación De La Dureza Total Del Agua

Determinación de la dureza total del agua

Objetivos

Determinación de la dureza total (calcio y magnesio) en una muestra de agua utilizando la técnica de valoración por formación de complejos, con EDTA (Na2 EDTA) como reactivo valorante.

Fundamento

El concepto de “dureza” probablemente sea de los más conocidos cuando se habla de un agua, natural o tratada, asociándose intuitivamente al contenido en sales de esa agua.

La dureza del agua la constituyen todos los cationes polivalentes (divalentes y trivalentes, sobre todo) disueltos. No obstante debido a la alta proporción de sales de Ca+2 y de Mg+2 (éste en menor proporción) frentes a los demás cationes, se suele asociar dureza con contenido en sales cálcicas y magnésicas.

La determinación de la dureza del agua proporciona una medida de la calidad de las aguas de interés doméstico o industrial ya que, por ejemplo, al calentar las aguas duras se produce la precipitación de carbonato de calcio, que obstruye las tuberías y los calentadores. Tradicionalmente, la dureza del agua ha estado asociada a la capacidad de los cationes presentes en la misma para sustituir a los iones sodio y potasio de los jabones, lo cual da lugar a grumos insolubles que pueden consumir una cantidad importante del jabón que se utiliza en la limpieza. Sin embargo, la dureza del agua es beneficiosa para el riego por que los iones alcalinotérreos tienden a flocular las partículas coloidales del suelo (favorecen la formación de agregados de dichos coloides) lo cual aumenta la permeabilidad del suelo al agua.

En las aguas naturales, la concentración de cationes calcio y magnesio es generalmente muy superior a la de otros cationes metálicos con cargas múltiples capaces de presentar esa propiedad.

Se define la “dureza del agua” en términos de la concentración de carbonato de calcio, que va a ser equivalente a la concentración de todos los cationes multivalentes de la muestra. Se suele expresar en mg/l de CaCO3 (ppm). Deben comentarse por su uso el “grado francés” y el “grado alemán”.

1 grado francés = 10 mg/l de CaCO3

1 grado alemán = 10 mg/l de CaO

Se han establecido muchas clasificaciones de aguas atendiendo a su dureza. Se presenta a continuación una clasificación muy simple y de bastante utilidad práctica:

 Aguas blandas, con dureza menor de 60 mg/l de CaCO3.

 Aguas semiduras, con dureza comprendida entre 60 y 270 mg/l de CaCO3

 Aguas duras, con dureza mayor de 270 mg/l de CaCO3

La determinación de la dureza del agua suele realizarse valorando con EDTA, tras tamponar la muestra a pH 10 con una disolución amortiguadora cloruro de amonio/amoniaco. Las reacciones de complejación que tienen lugar y sus correspondientes constantes de equilibrio son las siguientes:

Ya que a pH 10 la especie del EDTA que predomina es el HY3-. El pH no debe ser muy elevado, ya que puede producirse la precipitación de hidróxidos metálicos, y la reacción con el EDTA sería muy lenta.

El indicador empleado en dicha determinación es el negro de eriocromo T (NET). El negro de eriocromo T es un indicador complejo métrico, ampliamente utilizado cuya fórmula abreviada es H2In-.

Se trata de un ácido débil cuyo color depende del pH de la disolución. Su comportamiento como ácido débil se puede describir a partir de las ecuaciones:

H2In- + H2O HIn2- + H3O+ K2 = 5,0•10-7

HIn2- + H2O In3- + H3O+ K1 = 2,5•10-12

La ionización de este colorante conduce a valores de pK1 = 6,3 y pK2 = 11,5. Así, el negro de eriocromo T es rojo, a valores de pH menores que 6,3; azul, a valores entre 7 y 11; y amarillo naranja, por encima de 11,5. Es decir, el color del indicador depende de la concentración hidrogeniónica, como se ha comentado anteriormente, y presenta el siguiente equilibrio ácido-base:

Cuando se adiciona una pequeña cantidad del indicador negro de eriocromo T a la disolución de la muestra, éste reacciona con ambos cationes dando productos de color rojo, de los cuales es más estable el que origina el Mg2+.

El indicador negro de eriocromo T es inestable en soluciones acuosas y por ello se emplea en forma sólida, en relación 1:200 con cloruro de sodio.

La concentración individual de calcio y magnesio (durezas específicas) se pueden determinar mediante la eliminación de uno de los dos cationes (Ej. Para la determinación de la concentración de magnesio, podremos eliminar el calcio haciendo que precipite en forma de oxalato cálcico, CaC2O4).

El EDTA (ácido etilendiaminotetraacético)

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