Dureza Del Agua Quimica Analytical Essay

Dureza del agua

Concepto:concentración de compuestos minerales que hay en una determinada cantidad de agua, en particular sales de magnesio y calcio.
Dureza del agua. En química, se denomina dureza del agua a la concentración de compuestos minerales que hay en una determinada cantidad de agua, en particular sales de calcio, de magnesio y de hierro (especialmente como sulfatos y carbonatos hidrogenados), y el grado de dureza es directamente proporcional a la concentración de sales alcalinas.

Grados de dureza

El agua es dura en aquellas regiones en cuyo subsuelo se encuentra calcio y 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) por cada 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++); y 100/24 (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 se sobrecalienta, 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 jabónprecipitaciones escamosas de calcio graso acidulado que conducen al amarillamiento de la ropa que se lave y que le quitan toda 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 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 puede aumentar 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

Esta dureza no puede ser eliminada al hervir el agua, es usualmente causada por la presencia del sulfato de calcio y magnesio y/o cloruros en el agua, que son más solubles mientras sube la temperatura hasta cierta temperatura luego la solubilidad disminuye conforme aumenta la temperatura. Puede ser eliminada utilizando el método SODA (carbonato de sodio) o Potasio.

Medidas de la dureza del agua

Las medidas de dureza o grado hidrotimétrico del agua son: mg CaCO3/l o ppm de CaCO3. Miligramos de carbonato cálcico (CaCO3) en un litro de agua; esto es equivalente a ppm de CaCO3.

  • Grado alemán (Deutsche Härte, °dH). Equivale a 17,9 mg CaCO3/l de agua.
  • Grado americano. Equivale a 17,2 mg CaCO3/l de agua.
  • Grado francés (°fH). Equivale a 10,0 mg CaCO3/l de agua.
  • Grado inglés (°eH) o grado Clark. Equivale a 14,3 mg CaCO3/l de agua.

La forma más común de medida de la dureza de las aguas es por titulación con EDTA. Este agente complejante permite valorar tanto la concentración de Ca como la de Mg.

Clasificación de la dureza del agua

Tipos de agua mg/l °fH ºdH ºeH

Agua blanda

≤17 ≤1.7 ≤0.95 ≤1.19

Agua levemente dura

≤60 ≤6.0 ≤3.35 ≤4.20

Agua moderadamente dura

≤120 ≤12.0 ≤6.70 ≤8.39

Agua dura

≤180 ≤18.0 ≤10.05 ≤12.59

Agua muy dura

>180 >18.0 >10.05 >12.59

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. Añadiendo sosa se flocula el calcio, el cual se recolecta luego en el fango del fondo del calentador para ser purgado por el grifo respectivo.

El sulfato sódico que se forma es fácilmente soluble; el dióxido carbónico ataca la chapa del calentador cuando supera un grado determinado de concentración ("ácido carbónico agresivo"). Un proceso para la eliminación de la dureza del agua, es la descalcificación de ésta mediante resinas de intercambio iónico. Lo más habitual es utilizar resinas de intercambio catiónico que intercambian iones sodio por los iones calcio y magnesio presentes en el agua.

El procedimiento a base de sosa y cal es uno de los más difundidos y consiste en adi¬cionarle al agua cal apagada y sosa. El Ca(OH)2 precipita la cal y combina a la vez el CO2 para evitar que como "ácido carbónico agresivo" ataque el hierro. La dureza que quede se elimina mediante la ecuación dada a base de sosa. La dureza se puede determinar fácilmente mediante, también se puede percibir por el sabor del agua. Es conveniente saber si el agua es agua dura, ya que la dureza puede provocar depósitos de carbonatos en conducciones de lavadoras, calentadores, y calderas o en las planchas.

Si ya se han formado hay productos antical, aunque un método muy válido para diluir los carbonatos es aplicar un ácido débil (acético, cítrico etc) en los depósitos. El proceso de reducción de la dureza del agua se denomina ablandamiento del agua. El ablandamiento del agua por medio de intercambiadores iónicos orgánicos en la práctica industrial tiene actualmente mayor importancia el procedimiento a base de wofatito que el procedimiento de permutita. Determinadas resinas orgánicas obtenidas sintéticamente (wofatito) poseen la misma propiedad de la permutita, es decir, la de intercambiar iones alcalinos por los iones de calcio disueltos en el agua, ablandándola de esta manera. Según la constitución del wofatito es posible intercambiar tanto los iones metálicos contenidos en el agua (cationes), como los restos de ácidos (aniones). Una combinación de intercambiadores iónicos de cationes y aniones permite una completa extracción de todas las sales del agua:

  • Intercambiador de cationes
  • íntercambiador de aniones

Los intercambiadores de cationes usados pueden ser regenerados con ácido clorhídrico diluido y los intercambiadores de aniones, con lejía sódica diluida.

Problemas para la salud

Algunos estudios han demostrado que hay una débil relación inversa entre la dureza del agua y las enfermedades cardiovasculares en los varones, por encima del nivel de 170 mg de carbonato de calcio por litro en el agua. La organización mundial de la salud ha revisado las evidencias y concluyó que los datos eran inadecuados para permitir una recomendación acerca de un nivel de dureza.

La OMS, da algunas recomendaciones para los niveles máximos y mínimos de calcio (40-80 mg/l) y magnesio (20-30 mg/l) en agua potable, y de una dureza total expresada como la suma de las concentraciones del calcio y del magnesio de 2-4 mmol/L.

Fuentes

  • Química industrial. Principios Técnicos. Edition leipzig.pág.143
  • Blanco Prieto,J y J. Periera Simo: Química Inorgánica Parte I. Ed. Pueblo y Educación. Ciudad de La Habana, Cuba. 1986.
  • Dureza del agua

Велел ему сегодня не приходить. Он ничего не сказал о том, что поменялся с тобой дежурством. У Чатрукьяна ком застрял в горле. Он молчал. - Ну ладно, - вздохнул Стратмор.

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