Volumetrica

DUREZA DEL AGUA

Históricamente, “la dureza” se definía como la capacidad de los cationes, de una muestra de agua, para reemplazar los iones sodio o potasio de los jabones y formar productos poco solubles. Esta propiedad indeseable está compartida por la mayoría de los cationes que poseen cargas múltiples; en las aguas naturales, las concentraciones de calcio y magnesio generalmente sonsuperiores a las de cualquier otro ion metálico. La dureza se define como la concentración de carbonato de calcio que es químicamente equivalente a la concentración de cationes multivalentes (principalmente calcio y magnesio) de la muestra.
La determinación de la dureza es útil como una medida analítica de la calidad del agua. La dureza es de particular interés en procesos industriales debido a que elcalentamiento del agua dura causa la precipitación del carbonato de calcio, mediante la reacción:

calor
Ca2+ + 2 HCO3- → CaCO3 (s) + CO2 (g) + H2O (l)

La reacción que se produce entre el calcio (II) y el carbonato ácido causa la costra que se deposita en las tuberías, calderas, calentadores de agua y ollas de té y café. El depósito de carbonato de calcio esmal conductor de calor y estorba la transferencia de éste al agua. Además, obstruye los tubos y agrava los problemas de corrosión. También es un problema en el baño, porque el ion calcio forma un precipitado con el jabón; el jabón forma un anillo en la bañera, en vez de formar espuma, lo cual es un perjuicio para los usuarios domésticos.
Habitualmente, la dureza del agua se determina medianteuna valoración con EDTA después de tamponar la muestra a pH = 10.

Acido etilendiaminotetraacético (EDTA)
El ácido etilendiaminotetraacético, llamado también ácido (etilendinitrilo)tetraacético, que se abrevia generalmente como EDTA, es el valorante complexométrico más utilizado. El EDTA, cuya fórmula es C10H16N2O8, tiene la fórmula estructural:
HOOC – H2CCH2 – COOH
\ /
N - CH2 - CH2 – N
/ \HOOC – H2C CH2 – COOH

[pic]
La molécula de EDTA tiene seis posibles sitios de enlace con un ion metálico: los cuatros grupos carboxilo (-COOH) y los dos grupo amino (-NH2), cada uno de estos últimos con un par de electrones no compartidos. Así, el EDTA es un ligando hexadentado.

Propiedades ácidas del EDTA
Las constantes de disociación delos grupos ácidos del EDTA son K1=1,02.10-2, K2 = 2,14.10-3, K3 = 6,92.10-7 y K4 = 5,50.10-11. Es interesante resaltar que las dos primeras constantes tienen el mismo orden de magnitud, lo cual hace pensar que los dos protones se disocian de extremos opuestos de la molécula. Como consecuencia de su separación física, la carga negativa que genera la primera disociación no afecta en gran medida laseparación del segundo protón. Sin embargo, no se puede decir lo mismo respecto de la disociación de los otros dos protones, mucho más cercanos a los iones carboxilato de carga negativa (-COO-) que se crean con las disociaciones iniciales.
Las múltiples especies del EDTA se abrevian habitualmente como H4Y, H3Y-, H2Y2-, HY3- y Y4-. La especie H2Y2- predomina en medios moderadamente ácidos (pH 3 a6).

Reactivos para valoraciones con EDTA
El ácido libre H4Y y la sal sódica dihidratada, Na2 H2Y. 2 H2O, están disponibles comercialmente con calidad de reactivo. El primero puede servir como patrón primario tras desecarlo durante varias horas a 130 – 145 ºC. Posteriormente, se disuelve en la cantidad mínima de base requerida para la disolución completa.
En condiciones atmosféricas...