Pre Informe Determinacion De Dureza En El Agua

RESULTADOS DE APRENDIZAJE

Determinar la presencia de sales de calcio y de magnesio en muestras de agua, para establecer la dureza del agua

En esta práctica se pretende determinar la dureza total (calcio y magnesio) de una muestra de agua utilizando el método volumétrico por formación de complejos con EDTA.

MARCO TEORICO

El concepto de “dureza” probablemente sea de los más conocidos cuando se habla de un agua, natural o tratada, asociándose intuitivamente al contenido en sales de esa agua.

La dureza del agua la constituyen todos los cationes polivalentes (divalentes y trivalentes, sobre todo) disueltos. No obstante debido a la alta proporción de sales de 〖Ca〗^(+2) y de 〖Mg〗^(+2) (éste en menor proporción) frente a los demás cationes, se suele asociar dureza con contenido en sales cálcicas y magnésicas.

La mayoría de los suministros de agua potable tienen un promedio de 250 mg/L de dureza. Niveles superiores a 500 mg/L no es apropiado para uso doméstico.

Se han establecido muchas clasificaciones de aguas atendiendo a su dureza. Se presenta a continuación una clasificación muy simple y de bastante utilidad práctica:

Dureza como 〖CaCO〗_3 Interpretación

0 – 75 agua suave

75 – 150 agua poco dura

150 – 300 agua dura

>300 agua muy dura

En el agua potable el límite máximo permisible es de 300 mg/L de dureza. En el agua para calderas el límite es de 0 mg/L.

Existen dos tipos de dureza:

Dureza temporal: Está determinada por el contenido de carbonatos y bicarbonatos de calcio y magnesio. Puede ser eliminada por ebullición del agua y posterior eliminación de precipitados formados por filtración. También se conoce como “dureza de carbonatos”.

Ca(cO3H)2 (aq)  CaCO3 (s) + H2O (l) + CO2 (g)

Dureza permanente: No es eliminada por el calentamiento, es debida a otras sales solubles de Ca y Mg (cloruros, sulfatos etc.)

Las incrustaciones debidas a la dureza permanente son originadas principalmente por el sulfato de calcio, ya que las otras sales: 〖CaCl〗_2 , 〖MgCl〗_2 y 〖MgSO〗_4 son muy solubles en agua. El sulfato de calcio, es medianamente soluble, 2g/L a 20ºC, pero 1,6 g/L a 100ºC. Por eso, cuando el agua de una caldera se calienta y parte se convierte en vapor, se deposita 〖CaSO〗_4 en forma compacta, de moda que redisolución con agua es prácticamente imposible. Se le conoce como “dureza de no carbonatos”.

La determinación de la dureza del agua proporciona una medida de la calidad de las aguas de interés doméstico o industrial ya que, al calentar las aguas duras se produce la precipitación de carbonato de calcio, que obstruye las tuberías y los calentadores. Tradicionalmente, la dureza del agua ha estado asociada a la capacidad de los cationes presentes en la misma para sustituir a los iones sodio y potasio de los jabones, lo cual da lugar a grumos insolubles que pueden consumir una cantidad importante del jabón que se utiliza en la limpieza. Sin embargo, la dureza del agua es beneficiosa para el riego por que los iones alcalinotérreos tienden a flocular las partículas coloidales del suelo (favorecen la formación de agregados de dichos coloides) lo cual aumenta la permeabilidad del suelo al agua.

En las aguas naturales, la concentración de cationes calcio y magnesio es generalmente muy superior a la de otros cationes metálicos con cargas múltiples capaces de presentar esa propiedad.

Se define la “dureza del agua” en términos de la concentración de carbonato de calcio, que va a ser equivalente a la concentración e todos los cationes multivalentes de la muestra. Se suele expresar en mg/L de 〖CaCO〗_3 (ppm).

Las medidas de dureza del agua son:

Mg 〖CaCO〗_3/l o ppm de 〖CaCO〗_3: miligramos de carbonato cálcico (〖CaCO〗_3) en un litro de agua; esto es equivalente a ppm de 〖CaCO〗_3.

Grado alemán (ºdH): equivale a 10 mg/L de Cao.

Grado americano: equivale a 17.2 mg 〖CaCO〗_3/l de agua.

Grado francés (ºfH): equivale a 10.0 mg 〖CaCO〗_3/l de agua.

Grado inglés (ºeH) o grado Clark: equivale a 14.3 mg 〖CaCO〗_3/l de agua.

Deben destacarse por su mayor uso el “grado francés” y el “grado alemán”.

La dureza del agua se puede determinar por varios métodos:

Por el método del jabón: Consiste en titular el agua con una solución de jabón de concentración conocida, el indicador es la propia espuma del jabón, que solo se forma cuando toda la dureza se ha consumido (o sea después que el jabón de sodio se ha combinado con los iones Ca y Mg formando jabones insolubles) con un volumen de solución de jabón que se lee en una bureta.

Por el método del EDTA: Este método consiste en titular la solución de agua dura con una solución de ácido etilén-diamino-tetracético (EDTA) y utilizando como indicador negro de eriocromo T (NET) que forma un complejo de color rojo vinoso, el cual vira a azul cuando se ha agregado una cantidad de sal de EDTA. Es la que utilizaremos en nuestra práctica.

El medio tiene que ser básico para que se disponga de los iones 〖OH〗^- necesarios.

La determinación de la dureza del agua suele realizarse valorando con EDTA (que permite valorar tanto la concentración de Ca como la de Mg) , tras tamponar la muestra a pH 10 con una disolución amortiguadora cloruro de amonio/amoniaco. Las reacciones de complejación que tienen lugar y sus correspondientes constantes de equilibrio son las siguientes.

ya que a pH 10 la especie del EDTA que predomina es el 〖HY〗^(3-). El pH no debe ser muy elevado, ya que puede producirse la precipitación de hidróxidos metálicos, y la reacción con el EDTA sería muy lenta.

Una volumetría de formación de complejos es un método químico de análisis cuantitativo que tiene por objeto determinar la concentración exacta de una disolución de un ión metálico, utilizando una propiedad química del mismo, su capacidad para formar complejos de alta estabilidad con un ligando (generalmente de naturaleza orgánica) que actúa como valorante.

En este tipo de valoraciones casi siempre se utiliza un indicador visual externo como método de detección del punto final ya que no es fácil disponer de un sensor que permita seguir el transcurso de la valoración. Los indicadores visuales que se utilizan habitualmente en las valoraciones de formación

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