Dureza Del Agua

Dureza del agua

FUNDAMENTO TEORICO

La dureza es una característica química del agua que está determinada por el contenido de carbonatos, bicarbonatos, cloruros, sulfatos y ocasionalmente nitratos de calcio y magnesio.

La dureza es indeseable en algunos procesos, tales como el lavado domestico e industrial, provocando que se consuma mas jabón, al producirse sales insolubles. En calderas y sistemas enfriados por agua, se producen incrustaciones en las tuberías y una perdida e ineficiencia de la transferencia de calor. Además le da un sabor indeseable al agua potable.

Grandes cantidades de pureza son indeseables por razones antes expuestas y debe ser removida antes de que el agua tenga uso apropiado para las industrias de bebida, lavanderías, acabados metálicos, teñidos y textiles.

Se denomina dureza del agua a la concentración de compuestos minerales que hay en una determinada cantidad de agua, en particular sales de magnesio y calcio. Son éstas las causantes de la dureza del agua, y el grado de dureza es directamente proporcional a la concentración de sales alcalinas.

Se calcula, genéricamente, a partir de la suma de las concentraciones de calcio y magnésio existentes (miligramos) por cada litro de agua; que puede ser expresado en concentraciones de CaCO3.

La dureza es caracterizada comúnmente por el contenido de calcio y magnesio expresada como carbonato de calcio equivalente.

- Agua blanda: Es la que contiene poca caliza, forma abundante espuma con el jabón, es decir agua predominantemente libre de iones calcio y magnesio.

- Agua dura: es la que contiene exceso de sales y forma poca espuma con el jabón, contiene iones calcio y magnesio y es inadecuada para algunos usos domésticos e industriales.

La dureza del agua se expresa como mg/l de carbonato de calcio (CaCO3).

Existen dos tipos de dureza:

Dureza temporal.- Esta determinado por el carbonatos y bicarbonatos de calcio y magnesio. Puede ser eliminada por ebullcion del agua y posterior eliminación de precipitados formados por filtración también se lo conoce como “Dureza de carbonatos”

Dureza permanente.- Esta determinada por todas las sales de calcio y magnesio excepto carbonatos y bicarbonatos. No puede ser eliminada por ebullición del agua y también se lo conoce como “Dureza de no carbonatos”. El método de complexometrico para determinar la dureza del agua se basa en el poder quelante de EDTA (acido etilen diamino tetra acético) el cual reacciona con los iones de Ca+2 primero y de Mg+2 después presentes en el agua dando complejos levemente ionizados.

Como indicador se usa Negro de Eriocromo T que da un compuesto soluble de color rojo vinoso Mg+2; cuando el EDTA se ha combinado con todo el calcio y el magnesio del agua, se toma el magnesio de la amilina y este vira a color azul. La reacción marcha bien a pH 10. A pH mayor precipita Hidróxido de Magnesio; a pH menor, la amilina no se combina bien con el magnesio. Para mantener el pH indicado se usa buffer el cual evita, además, la interferencia del hierro.

La reacción del indicador con los iones M+2 (Ca+2 + Mg+2) presentes en la solución que se valora es del siguiente tipo:

M+2 + HIn-2  Metal * indicador -1 + H+

Color azul Color rojo

Al adicionar EDTA a la solución que contiene la muestra con el indicador, el EDTA se combina primero con el Ca+2 y luego con el Mg+2, ya que el complejo EDTA-Ca+2,es más estable que el complejo EDTA- Mg+2, mediante las siguientes reacciones:

EDTA + Ca+2

EDTA + Mg+2 

 EDTA. Ca+2

EDTA. Mg+2 K = 1010.7

K = 108.7

En la naturaleza no existe el agua químicamente pura, ya que, en su ciclo hidrológico ella disuelve, absorbe, almacena y arrastra minerales, gases, compuestos orgánicos, vegetales ymicroorganismos que le confieren características muy peculiares.

La dureza de una muestra de agua puede ser definida como la concentración de todos los cationes metálicos no alcalinos presentes en dicha muestra, esta concentración se expresa en equivalentes de carbonato de calcio. Una consecuencia de la dureza del agua se refleja de manera crítica en la industria en la formación de incrustaciones y sedimentos en unidades tales como calentadores y calderas, los cuales se ven sometidos a aumentos variables de temperatura. El ablandamiento es la transformación de los compuestos responsables de la dureza del agua en productos insolubles, para ello se utilizan resinas y compuestos químicos, con el objeto de remover los iones metálicos de las aguas. Los iones responsables de esta dureza son primordialmente los producidos por el calcio y el magnesio (Ca+2 y Mg+2) y las aguas que los contienen se denominan aguas duras. De acuerdo a su dureza las aguas pueden clasificarse como: Denominación CaCO3 (ppm) Muy Suaves 0 a 15 Suaves 16 a 75 Medias 76 a 150 Duras 151 a 300 Muy Duras Más de 300 Existen varios métodos para determinar la dureza de una muestra de agua, entre ellos uno de los más empleados en la industria es el método complejométrico. Se denomina complejo a un tipo de compuesto en el cual las moléculas o iones forman iones forman enlaces coordinados con un átomo metálico o ión. Estos enlaces de coordinación corresponden a un tipo de enlace covalente en el cual el par de electrones es aportado por una sola especie mientras la otra actúa como aceptora de electrones. La especie de coordinación (llamada ligando) tiene pares simples de electrones que dona al átomo metálico o ión. Cuando el ligando posee mas de un par de electrones simples que puede compartir con un mismo átomo central se forman las especies denominadas como quelatos.

En el método complejométrico se utilizan sustancias indicadoras capaces de reaccionar con iones metálicos responsables de la dureza del agua, formando con ellos complejos quelatos y cambiando de coloración. Así por ejemplo, el negro de Eriocromo T o calcón, es un indicador que tiene coloración azul en soluciones acuosas a un pH 10, en presencia de cantidades mínimas de Mg+2 y Ca+2, reaccionan con estos formando el complejo metálico correspondiente (M-indicador) el cual tiene un color vino tinto o rosado, dependiendo de la dureza del agua. Se produce una reacción de equilibrio dada por: M+2 (ac) + Indicador M-Indicador (azul) (rojo o rosado Por otra parte el ácido etilendiaminotetracético (EDTA), se emplea como titulante de esta experiencia, es capaz de

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