Parámetros Químicos Del Agua

ALCALINIDAD DEL AGUA

La alcalinidad del agua puede definirse como su capacidad para neutralizar ácidos, como su capacidad para reaccionar con iones hidrogeno, como su capacidad para aceptar protones o como la medida de su contenido total de sustancias alcalinas (OH-).

La determinación de la alcalinidad total es importante en los procesos de coagulación química, ablandamiento, control de corrosión y evaluación de la capacidad tampón de un agua.

En la coagulación química del agua, las sustancias usadas como coagulantes reaccionan para formar precipitados hidróxidos insolubles. Los iones H+ originados reaccionan con la alcalinidad del agua y por tanto la alcalinidad actúa como buffer del agua en un intervalo de pH en que el coagulante puede ser efectivo. Por consiguiente, para que ocurra una coagulación completa y efectiva es necesario un exceso de alcalinidad.

En el Ablandamiento del agua por métodos de precipitación, la alcalinidad es un dato necesario para el cálculo de la cantidad de cal y carbonato de sodio necesario para el proceso.

En aguas naturales, la alcalinidad se debe generalmente a la presencia de tres clases de compuestos.

• Bicarbonatos

• Carbonatos

• Hidróxidos

En algunas aguas es posible encontrar otras clases de compuestos (boratos, silicatos, fosfatos) que contribuyen a su alcalinidad.

Determinación de la alcalinidad

La alcalinidad del agua se determina por titulación con H2SO4 0,02 N y se expresa como mg/L de CaCO3, equivalente a la alcalinidad determinada. Los iones de H+ procedentes de la solución 0,02N de H2SO4 neutralizan los iones OH- libres y los disociados por concepto de hidrólisis de carbonatos y bicarbonatos.

Las reacciones de hidrolización son las siguientes:

La titulación se efectúa en dos etapas sucesivas, definidas por los puntos de equivalencia para los bicarbonatos y el ácido carbónico, los cuales se indicaran electrométricamente o por medio de indicadores.

El método clásico para el cálculo de la alcalinidad total y de las distintas formas de alcalinidad (hidróxidos, carbonatos y bicarbonatos) consiste en la observación de las curvas de titulación para estos compuestos, suponiendo que alcalinidades por hidróxidos y carbonatos no pueden coexistir en la misma muestra.

Del análisis de las curvas de titulación, obtenidas experimentalmente, se puede observar lo siguiente:

 La concentración de iones OH- libres se neutraliza cuando ocurre el cambio brusco de pH a un valor mayor de 8,3.

 La mitad de los carbonatos se neutraliza a pH 8,3 y la totalidad a pH 4,5.

 Los bicarbonatos son neutralizados a pH 4,5.

Curvas de titulación

Según lo anterior, la fenolftaleína y el metil naranja o el metacresol purpura y el bromocresol verde son los indicadores usados para la determinación de la alcalinidad. La fenolftaleína da un color rosado a pH mayores a 8,3 y vira a incolora por valores de pH menores de 8,3; el metil naranja es de color amarillo en presencia de las formas de alcalinidad, a pH mayor de 4,5, y vira a color naranja en condiciones acidas; el metacresol purpura cambia de color a pH 8,3 y el bromocresol verde lo hace a pH 4,5.

Llamando:

F = volumen de reactivo necesario para hacer virar la fenolftaleína de rosado a incoloro, pH=8,3.

M = volumen de reactivo necesario para hacer virar el metil naranja de amarillo a naranja, pH=4,5, tenemos:

Con base en las dos ecuaciones anteriores y el razonamiento hecho sobre las curvas de titulación, se deducen las ecuaciones para las cinco condiciones posibles de alcalinidad incluidas en la tabla 3,1.

DUREZA DEL AGUA

El agua dura contiene iones generados a partir de los minerales presentes en la misma. La fuente de estos minerales puede ser natural o sintética. La dureza del agua es la principal causa de la formación de compuestos específicos por parte de estos iones luego de reaccionar con otros presentes en el agua. El compuesto formado usualmente se conoce como sarro.

Iones responsables del agua dura

Iones de calcio

Los iones de calcio son los iones más comunes que se liberan al agua por parte de las fuentes naturales como rocas de calcio, minerales de calcita y piedra caliza o de fuentes sintéticas como el calcio que usan las industrias. Los iones de calcio se encuentran en el agua como iones cargados positivamente (+2) que se combinan con los iones de sulfato y cloruro, para formar sulfato de calcio y cloruro de calcio, respectivamente. Estos dos compuestos son responsables de la dureza permanente en agua.

Iones de magnesio

El magnesio es la segunda mayor fuente de dureza en el agua después del calcio. Los iones de magnesio son también los iones cargados positivamente (+2) y son conocidos por formar compuestos con iones de sulfato y cloruro, del mismo modo que los iones de calcio. El sulfato de magnesio y cloruro de magnesio son parte del sarro y la dureza permanente presente en el agua.

Iones de sodio

Los iones de sodio también son responsables de provocar la dureza en el agua. Los iones de sodio reaccionan con los iones carbonato y bicarbonato de sodio que pueden aumentar la dureza temporal. Los iones de sodio también actúan como un sustituto de los iones de calcio y magnesio en cuanto al endurecimiento del agua.

Iones de carbonato

Los iones carbonato están cargados negativamente, son iones negativos (-3) que se combinan con iones como el calcio y el sodio para formar carbonato de calcio, magnesio y bicarbonato de sodio, respectivamente. La dureza de los carbonatos es de naturaleza temporal y puede ser eliminada ablandando el agua.

(DUREZA DEL AGUA, 2012)

En términos de dureza las aguas pueden clasificarse en:

• Las aguas con menos de 50 ppm de CO3Ca se llaman blandas.

• Hasta 100 ppm de CO3Ca, ligeramente duras.

• Hasta 200 ppm de CO3Ca, moderadamente duras.

• Y a partir de 200 ppm de CO3Ca, muy duras.

• Lo frecuente es encontrar aguas con menos de 300 ppm de carbonato cálcico, pero pueden llegar hasta 1000 ppm e incluso hasta 2000 ppm.

Eliminación de la dureza

La dureza total del agua se compone de una dureza transitoria y de una dureza permanente.

• La dureza transitoria, o dureza originada por los carbonatos. es determinada por los carbonatos hidrogenados y se puede eliminar hirviendo el agua; en esta operación se desprende el CO2 y se precipita el CaC03.

• La dureza permanente, o dureza originada por los sulfatas, es determinada por los sulfates disueltos en el agua y solo puede ser eliminada químicamente.

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