Dureza Del Agua

INTRODUCCIÓN.

El término dureza del agua se refiere a la cantidad de sales de calcio y magnesio disueltas en el agua. Estos minerales tienen su origen en las formaciones rocosas calcáreas, y pueden ser encontrados, en mayor o menor grado, en la mayoría de las aguas naturales. A veces se da como límite para denominar a un agua como dura una dureza superior a 120 mg CaCO3/L. Veamos que sucede con la dureza en las aguas naturales.

La dureza es la responsable de la formación de incrustaciones en recipientes y tuberías lo que genera fallas y pérdidas de eficiencia en diferentes procesos industriales como las unidades de transferencia de calor.

La dureza de las aguas naturales es producida sobre todo por las sales de calcio y magnesio. También llamada grado hidrotimétrico, la dureza corresponde a la suma de las concentraciones de cationes metálicos excepto los metales alcalinos y el ion hidrógeno.

En la mayoría de los casos se debe principalmente a la presencia de iones calcio y magnesio, y algunas veces otros cationes divalentes también contribuyen a la dureza como son, estroncio, hierro y manganeso, pero en menor grado ya que generalmente están contenidos en pequeñas cantidades.

Para las aguas subterráneas la dureza depende en gran medida del tipo de depósito geológico que el agua ha atravesado en su camino al acuífero. En depósitos de lecho de roca el agua es generalmente blanda (sódica) a pesar del grado de mineralización. Entonces, como regla general los acuíferos glaciales producen agua dura mientras que los acuíferos de lecho de roca producen agua blanda.

Algunas aguas subterráneas de la región semiárida pampean contienen relativamente altos niveles de iones bicarbonatos los cuales aparecen generalmente asociados con iones sodio.

El agua adquiere la dureza cuando pasa a través de las formaciones geológicas que contienen los elementos minerales que la producen y por su poder solvente los disuelve e incorpora. El agua adquiere el poder solvente, debido a las condiciones ácidas que se desarrollan a su paso por la capa de suelo, donde la acción de las bacterias genera CO2, el cual existe en equilibrio con el ácido carbónico. En estas condiciones de pH bajo, el agua ataca las rocas, particularmente a la calcita (CaCO3), entrando los compuestos en solución.

La dureza del agua tiene una distinción compartida entre dureza temporal (o de carbonatos) y dureza permanente (o de no-carbonatos).

Dureza temporal

La dureza que se debe a los bicarbonatos y carbonatos de calcio y magnesio se denomina dureza temporal y puede eliminarse por ebullición, que al mismo tiempo esteriliza el agua.

Los carbonatos pueden precipitar cuando la concentración de ácido carbónico disminuye, con lo que la dureza temporal disminuye, y si el ácido carbónico aumenta puede aumentar la solubilidad de fuentes de carbonatos, como piedras calizas, con lo que la dureza temporal aumenta. Todo esto está en relación con el pH de equilibrio de la calcita y con la alcalinidad de los carbonatos. Este proceso de disolución y precipitación es el que provoca las formaciones de estalagmitas y estalactitas.

Dureza permanente

La dureza residual se conoce como dureza no carbónica o permanente. La dureza permanente no puede ser eliminada al hervir el agua, es usualmente causada por la presencia del sulfato de calcio y magnesio y/o cloruros en el agua, que son más solubles mientras sube la temperatura hasta cierto valor, luego la solubilidad disminuye conforme aumenta la temperatura.

La dureza total es la suma de la dureza temporal y la permanente.

Grado de dureza

El grado de dureza es una medida de la concentración total, en peso, del contenido de iones Ca2+ y Mg2+, expresada como equivalente de carbonato de calcio y usualmente medida en partes por millón o miligramos por litro.

Es común clasificar las aguas según su dureza total desde aguas blandas o muy blandas hasta aguas duras o muy duras. Y se puede caer en la discrepancia entre ellas en el intervalo de concentraciones de carbonato de calcio asignado a cada tipo de agua.

Iones Complejos

Muchos iones metálicos reaccionan con dadores de pares de electrones para formar compuestos de coordinación o complejos. La especie dadora, debe tener por lo menos un par de electrones sin compartir disponible para la formación del enlace. El agua, amoniaco y los iones haluro son ligandos inorgánicos comunes.

El número de enlaces covalentes que tiende a formar un ion con los dadores de electrones es su número de coordinación. Los valores típicos de los números de coordinación son 2, 4 o 6. Las especies que se forman como resultados de la coordinación pueden ser positivas, neutras o negativas.

Las valoraciones basadas en la formación de complejos, también llamadas en ocasiones métodos complexométricos, su aplicación analítica experimento un crecimiento verdaderamente notable en la década de los 40, basado en una clase particular de compuestos de coordinación denominados quelatos. Un quelato se produce cuando un ion metálicos se coordina con dos o más grupos dadores de un mismo ligando para formar un anillo heterocíclico de 5 o 6 eslabones.

Equilibrios de formación de complejos

En las reacciones de formación de complejos, un ion metálico (M) reacciona con un ligando (L) para formar el complejo ML:

M + L  ML

Donde, para generalizar, se han omitido las cargas de los iones. Las reacciones de formación ocurren por etapas, habitualmente, la reacción de la ecuación va seguida de más reacciones:

ML + L  ML2

ML2 + L  ML3

Los ligandos monodentados se agregan invariablemente en una serie de etapas, como se mostró en las ecuaciones anteriores. En el caso de los multidentados, el número de coordinación máxima del catión se puede satisfacer con un solo ligando o con varios ligandos agregados.

La constante de equilibrio de las reacciones de formación de complejos se escribe generalmente como constantes de formación. Así como cada una de las reacciones anteriores tiene una constante de formación sucesiva, K1 a Kx Por ejemplo: K1 = (ML)/(M)(L), K2= (ML2)/(ML)(L) y sucesivamente.

La estabilidad de un complejo se ve afectada por factores estructurales que dependen del ion central y

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