Dureza del agua

Determinación de la dureza del agua

1. Fundamento

El término Dureza se refiere a la concentración total de iones alcalinotérreos (Grupo 2) que hay en el agua. Como la concentración de Ca2+ y Mg2+, de ordinario, es mucho mayor que la de otros iones alcalinotérreos, la dureza prácticamente es igual a [Ca2+] + [Mg2+]. La dureza se expresa, por lo general por el número equivalente demiligramos de CaCO3 por litro. Así, si [Ca2+] + [Mg2+]=1 mM diremos que la dureza es de 100 mg de CaCO3 por litro= 1 mM de CaCO3. Un agua de dureza inferior a 60 mg de CaCO3 por litro se considera blanda. Si la dureza es superior a 270 mg/L el agua se considera dura. La dureza específica indica la concentración individual de cada ion alcalinotérreo. El agua dura reacciona con el jabón formando grumosinsolubles.

El Ca2+ y Mg2+ pueden consumir una cantidad importante del jabón que se utiliza en limpieza. El agua dura deja depósitos sólidos o costras en las tuberías cuando se evapora. No se teme que el agua dura sea perjudicial para la salud. La dureza del agua es beneficiosa en agua de riego, porque los iones alcalinotérreos tienden a flocular (producir agregados) las partículas coloidales delsuelo, y por consiguiente aumentar la permeabilidad del suelo al agua. El agua blanda ataca al hormigón, y a otros derivados del cemento.
Para medir la dureza total, se trata la muestra con ácido ascórbico (o hidroxilamina), para reducir el Fe3+ a Fe2+, y con cianuro, para enmascarar Fe2+, Cu+ y otros iones metálicos minoritarios. La valoración con EDTA a pH 10 en medio amoniacal tamponado de laconcentración total de Ca2+ y Mg2+. La concentración de Ca2+ se puede determinar por separado, si la valoración se hace a pH 13 sin amoniaco. A este pH, precipita Mg(OH)2, y ya no reacciona con el EDTA. La interferencia de muchos iones metálicos se puede reducir mediante una elección correcta del indicador.
Los carbonatos insolubles se convierten en bicarbonatos solubles mediante exceso de CO2:El calor convierte los bicarbonatos en carbonatos (por pérdida de CO2), y se forma un precipitado de CaCO3.La reacción inversa a esta reacción forma depósitos sólidos que obstruyen las tuberías de una caldera. La fracción de dureza a causa del Ca(HCO3)2 (aq) se llama dureza temporal, porque este calcio se pierde al calentar (por precipitación del CaCO3). La dureza debida a otras sales (sobre todoel CaSO4 disuelto), se llama dureza permanente, porque no se elimina por calefacción.
Las aguas duras se pueden clasificar en dos tipos:
Dureza Temporal (carbonática): Este tipo de dureza se debe a la presencia de carbonatos y bicarbonato cálcico y magnésico. Se puede remover por ebullición si bien se suprime agregando la cantidad equivalente de hidróxido cálcico Ca(OH)2(cal apagada) o sosacáustica.
El carbonato de calcio 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 puedeaumentar 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 (no carbonática): Es causada por la presencia de sulfatosy/o cloruros de calcio y de magnesio en el agua, sales que son más solubles mientras sube la temperatura hasta cierta temperatura luego la solubilidad disminuye conforme aumenta la temperatura. No puede ser eliminada al hervir el agua, sino mediante el carbonato sódico.
Dureza Total: Dureza temporal + dureza permanente.
En la dureza total del agua podemos hacer una distinción entre dureza...