INGENIERIA QUIMICA

DUREZA DEL A GUA
En química, se denomina dureza del agua a la concentración de compuestos minerales de cationes polivalentes (principalmente divalentes y específicamente los alcalinotérreos) 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 desales de esos metales alcalinotérreos.
Se expresa normalmente como cantidad equivalente de carbonato de calcio (aunque propiamente esta sal no se encuentre en el agua) y 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. Es decir:
Dureza (mg/l de CaCO3) =2,50 [Ca++] + 4,16 [Mg++]. Donde:
[Ca++]: Concentración de ion Ca++ expresado en mg/l.
[Mg++]: Concentración de ion Mg++ expresado en mg/l.
Los coeficientes se obtienen de las proporciones entre la masa molecular del CaCO3 y las masas atómicas respectivas: 100/40 (para el Ca++); y 100/24 (para el [Mg++]).
Grados de dureza
El agua es dura en aquellas regiones en cuyo subsuelo se encuentra calcioy yeso: es blanda en las montañas primitivas conformadas de rocas de granito, gneis y esquisto. El agua lluvia es blanda.
La dureza del agua se mide en grados. Las sales disueltas de calcio y de magnesio se reducen a la cantidad equivalente de CaO Un grado alemán de dureza significa: 1 gramo de CaO disuelto en 100 l de agua. Las concentraciones de calcio y magnésio existentes (miligramos) porcada litro de agua; puede ser expresado en concentraciones de CaCO3.
Es decir:
Dureza (mg/l de CaCO3) = 2,50 [Ca++] + 4,16 [Mg++] Donde:
• [Ca++]: Concentración de ion Ca++ expresado en mg/l.
• [Mg++]: Concentración de ion Mg++ expresado en mg/l.
Los coeficientes se obtienen de las proporciones entre la masa molecular del CaCO3 y las masas moleculares respectivas: 100/40 (para el Ca++); y100/24 (para el [Mg++]).
Consecuencias desventajosas de la dureza del agua
El agua dura conduce a la conformación de incrustaciones en los calentadores industriales y en las tuberías conductoras. Estas sólidas incrustaciones de CaC03, MgC03, Fe(OH)3 y CaS04, por ser malas conductoras de calor, dificultan la transmisión de calor desde la chapa del calentador al agua. Como consecuencia, la chapa sesobrecalienta, lo que conduce a que se presenten en el calentador abolladuras y resquebrajaduras. También las tuberías pueden ser obstruidas por las incrustaciones que se desprenden de la chapa, originando el peligro de que el calentador estalle. El agua dura conforma con el jabón precipitaciones escamosas de calcio graso acidulado que conducen al amarillamiento de la ropa que se lave y que le quitantoda su efectividad al jabón. El jabón no da espuma en el agua dura.
Tipos de dureza
La dureza del agua tiene una distinción compartida entre dureza temporal (o de carbonatos) y dureza permanente generalmente de sulfatos (o de no-carbonatos).
Dureza temporal
Se produce por carbonatos y puede ser eliminada al hervir el agua o por la adición del hidróxido de calcio (Ca(OH)2). El carbonato decalcio es menos soluble en agua caliente que en agua fría, así que hervir (que contribuye a la formación de carbonato) 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, y si el ácido carbónico aumenta puede aumentar la solubilidad defuentes 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
Esta dureza no puede ser eliminada al hervir el agua, es usualmente causada por...