dureza del agua001

Universidad Nacional Federico Villareal

Contaminacion y Tratamiento de aguas y suelos

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INDICE

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INTRODUCCION

Agua, nombre común que se aplica al estado líquido del compuesto de hidrógeno y oxígeno

H2O. El agua pura es un líquido inodoro e insípido. Tiene un matiz azul, que sólo puede

detectarse en capas de gran profundidad. El agua es uno de los agentes ionizantes más

conocidos. Puesto que todas las sustancias son de alguna manera solubles en agua, se le

conoce frecuentemente como el disolvente universal. El agua combina con ciertas sales

para formar hidratos, reacciona con los óxidos de los metales formando ácidos y actúa como

catalizador en muchas reacciones químicas importantes.

En su circulación por encima y a través de la corteza terrestre, el agua reacciona con los

minerales del suelo y de las rocas. Los principales componentes disueltos en el agua

superficial y subterránea son los sulfatos, los cloruros, los bicarbonatos de sodio y potasio, y

los óxidos de calcio y magnesio. Las aguas de la superficie suelen contener también

residuos domésticos e industriales.

Una característica del agua es su Dureza, la cual se debe ha que la misma esta compuesta

por iones y cationes, más específicamente el magnesio y el carbonato de calcio.

Esta propiedad del agua es la que se estudiara en este informe; hay que decir que la dureza

del agua, además de ser la suma de las concentraciones de calcio y magnesio, es la

propiedad que tiene de precipitar el jabón y la formación de sedimentos y costras en

tuberías.

Este parámetro se determinara en esta práctica mediante el método volumétrico (titulación

con el EDTA).

OBJETIVOS

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GENERAL

Determinar la dureza total de tres muestras de agua recogidas en diferentes fuentes,

mediante el método volumétrico de titulación con EDTA.

ESPECIFICOS

Evaluar la calidad del agua de acuerdo a los resultados obtenidos en la práctica

mediante la comparación de los mismos con los valores establecidos en los

estándares de calidad ambiental para el agua.

MARCO TEORICO

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La dureza del agua

La dureza de una muestra de agua puede ser definida como la concentración de todos los

cationes metálicos no alcalinos presentes en dicha muestra, esta concentración se expresa

en equivalentes de carbonato de calcio. Una consecuencia de la dureza del agua se refleja

de manera crítica en la industria en la formación de incrustaciones y sedimentos en

unidades tales como calentadores y calderas, los cuales se ven sometidos a aumentos

variables de temperatura. El ablandamiento es la transformación de los compuestos

responsables de la dureza del agua en productos insolubles, para ello se utilizan resinas y

compuestos químicos, con el objeto de remover los iones metálicos de las aguas. Los iones

responsables de esta dureza son primordialmente los producidos por el calcio y el magnesio

(Ca+2 y Mg+2) y las aguas que los contienen se denominan aguas duras. De acuerdo a su

dureza las aguas pueden clasificarse como:

Cuadro Nº 1

Grado de Dureza Concentración de CaCO3 (mg/l)

Blanda 0 a <75

Media Dura 75 a <150

Dura 150 a <300

Muy Dura > 300

Metodos de Determinacion.

Espectrofotometria de absorción atómica

Plasma acoplado de inducción

Volumétrico con etilenodiamianotetracetico

Primer Metodo

Determinacion de iones divalentes en forma particular mediante la formula general

Segundo Metodo

Forma complejos ionicos estables principalmente con Ca+2 y Mg +2

M+2 + NET [M-EDTA]

Análisis de Dureza Total por titulación con EDTA

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La dureza es una característica química del agua que esta determinada por el contenido de

carbonatos, bicarbonatos, cloruros, sulfatos y ocasionalmente nitratos de calcio y

magnesio. La dureza es indeseable en algunos procesos, tales como el lavado doméstico e

industrial, provocando que se consuma más jabón, al producirse sales insolubles. En

calderas y sistemas enfriados por agua, se producen incrustaciones en las tuberías y una

pérdida en la eficiencia de la transferencia de calor. Además le da un sabor indeseable al

agua potable. Grandes cantidades de dureza son indeseables por razones antes expuestas

y debe ser removida antes de que el agua tenga uso apropiado para las industrias de

bebidas, lavanderías, acabados metálicos, teñído y textiles. La mayoría de los suministros

de agua potable tienen un promedio de 250 mg/l de dureza.

Niveles superiores a 500 mg/l son indesables para uso dómestico. La dureza es

caracterizada comunmente por el contenido de calcio y magnesio y expresada como

carbonato de calcio equivalente.

Existen dos tipos de Dureza:

Dureza Temporal: Esta 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 le conoce como "Dureza de Carbonatos".

Dureza Permanente: está determinada por todas las sales de calcio y magnesio excepto

carbonatos y bicarbonatos. No puede ser eliminada por ebullición del agua y también se le

conoce como "Dureza de No carbonatos".

En agua potable El límite maximo permisible es de 300 mg/l de dureza.

En agua para calderas El límite es de 0 mg/l de dureza

Almacenaje de la muestra

La muestra puede ser recolectada y almacenada en un recipiente de plástico, bién tapado.

Campo de aplicación

El análisis de la dureza total en muestras de aguas es utilizado en al industria de bebidas,

lavandería, fabricación de detergentes, acabados metálicos, teñído y textiles. Además en el

agua potable, agua para calderas, etc.

Principios

Este método esta basado en la cuantificación de los iones calcio y magnesio por titulación

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con el EDTA y su posterior conversión a Dureza Total expresada como

CaCO3.

Principios

La muestra de agua que contiene los iones calcio y magnesio se le añade el buffer de PH

10, posteriormente, se le agrega el indicador eriocromo negro T( ENT ), que hace que se

forme un complejo de color púrpura, enseguida se procede a titular con EDTA (sal disódica)

hasta la aparición de un color azúl .

Reacciones:

Ca2+ + Mg2+ + Buffer PH 10 --------->

Ca2+ + Mg2+ + ENT ----------->[Ca-Mg--ENT] complejo púrpura

[Ca-Mg--ENT] + EDTA ------------->[Ca-Mg--EDTA] + ENT color azúl

Interferencias

En la tabla se encuentran la lista de la mayor parte de las sustancias que interfieren. Sí

existen más de una sustancia interferentes, los límites dados en la tabla pueden variar.La

turbidez se elimina por filtración.

Interferencias Con. Máx. Sin interferir

Alumnio-----------------------20 ppm

Cadmio------------------------ *

Cobalto-----------------------100 ppm

Cobre--------------------------50 ppm

Fierrro(+3)--------------------50 ppm

Fierro (+2)--------------------50 ppm

Plomo-------------------------- *

Manganeso--------------------1 ppm

Níquel--------------------------100 ppm

Zinc---------------------------- *

Polifosfatos--------------------10 ppm

* Si están presentes son titulados como dureza.

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Aparatos

El método empleado para la cuantificación de la Dureza Total es un método volumétrico por

lo que no se requieren aparatos especiales.

Material

2 matraces volumétricos de 1000 ml

2 matraces volumetricos de 100 ml

1 cápsula de porcelana

1 soporte con pinzas para bureta

2 matraces erlenmayer de 125 ml

1 pipeta de 10 ml

2 frascos goteros de 100 ml

Reactivos

Solución Buffer PH 10

Disolver 6.56 gr. de NH4Cl y 57 ml de NH4OH en agua destilada y aforar a 100 ml.

Solución De Eriocromo Negro T

Disolver 0.5 g de Eriocromo negro T y 4.5 gr. de clorhidrato de hidroxilamina en 100

ml de etanol.

Solución De EDTA (sal disódica)

Disolver 2 gr de EDTA (sal disódica) màs 0.05 gr de MgCl2.6H2O en agua destilada y

aforar a 1000 ml.

Solución de CaCl2 0.01 N Disolver 0.5 gr de CaCO3 secado a 110 ° centígrados

durante 2 horas y disolverlo en 10 ml de HCl 3N y aforar a 1000 ml con agua

destilada.

Estandarización

La estandarización del EDTA (sal disódica) se hace de la siguiente manera:

colocar 5 ml de solución de CaCl2 en un matraz Erlenmayer de 125 ml, se añaden 5 gotas de

solución buffer de pH 10 y 3 gotas de indicador de Eriocromo negro T, aparece un

color púrpura en presencia de iones de calcio y magnesio, y se procede a titular con la

solución de EDTA cuya normalidad se desea conocer, se termina hasta la aparición de un

color azúl.

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La Normalidad del EDTA se calcula así:

V1 x N1

N2 = --------------

V2

Dónde:

N2 = Normalidad del EDTA

V1 = ml de solución de CaCl2

N1 = normalidad de la solución de CaCl2V2 = ml gastados de EDTA

Procedimiento

Colocar 5 ml de la muestra de agua en un matraz erlenmayer de 125 ml

Agregar 5 gotas de buffer PH 10

Añadìr 3 gotas de eriocromo negro T

Titular con EDTA (sal disódica) 0.01 N

Vire de púrpura a azul

Cálculos

V x N x 1000

meq/l Ca+2 y Mg+2 = -----------------------

ml de muestra

Dónde:

V = ml gastados de EDTA

N = Normalidad del EDTA

Cálculos para Magnesio:

meq/l Mg+2 = [meq/l (Ca+2 y Mg+2)]-(meq/l Ca+2)

Cálculos para Dureza Total: Expresada como ppm de CaCO3

mg/l de Dureza Total = [meq/l (Ca+2 y Mg+2)]* (50) como

Cálculos para Dureza de Calcio: Expresada como ppm de CaCO3

mg/l Dureza de Calcio = (meq/l Ca+2)* (50)

Cálculos para Dureza de Magnesio: Expresada como ppm de CaCO3

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mg/l Dureza de Magnesio = (meq/l Mg+2)* (50)

Precisión

Este método tiene un error relativo de 1.9% y una desviación estandar relativa de 9.2 %, tal

como se determinaron en un estudio interlaboratorios

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 (°f) Equivale a 10,0 mg CaCO3/l de agua.

Grado inglés (°e) 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.

Eliminación de la dureza

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.

La dureza se puede determinar fácilmente mediante reactivos. La dureza 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.

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Problemas de salud

Algunos estudios han demostrado que hay una débil relación inversa entre la dureza del

agua y las enfermedades cardiovasculares en los hombres, 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.

Una revisión posterior por František Kožíšek, M.D., Ph.D. Instituto nacional de la salud

pública, República Checa da una buena descripción del asunto, e inversamente a la OMS, da

algunas recomendaciones para los niveles máximos y mínimos el calcio (40-80 mg/l) y el

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.

METODOLOGIA

Laboratorio 01: Análisis de Dureza del agua - Metodo Volumetrico.

Materiales:

Bureta de 50ml

Matraz 200 ml

Pipeta 5,10 ml

gradilla

Soporte universal

bobilla

Termómetro

Plancha de calentamiento

Gotero

Reactivos:

Indicador de eriocromo

EDTA

Agua destilada

Solución tampón

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http://es.wikipedia.org/wiki/Rep%C3%BAblica_Checa

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Franti%C5%A1ek_Ko%C5%BE%C3%AD%C5%A1ek&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Organizaci%C3%B3n_Mundial_de_la_Salud

http://es.wikipedia.org/wiki/Hombre



Procedimiento

Colocar 100 ml de la muestra en la probeta

Se vierte al matraz el volumen de la muestra tomada

Colocar en la plancha a 60ºC

Añadir 5 ml de solución tampón

Luego añadir 15 gotas de negro eriocromo (NET)

Llenar la bureta con EDTa hasta el viraje de rojo al azul verde.

Cuando llega al azul verde se anota el EDTA .

Anotar el gasto.

CUADRO Nº2 ESTÁNDARES DE CALIDAD AMBIENTAL PARA AGUAS.

Fuente: Elaboración propia en base al Decreto Supremo Nº 002-2008-MINAM

RESULTADOS

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CATEGORIA 1: POBLACIONAL Y RECREACIONAL

Aguas Superficiales Destinadas a la Producción de Agua Potable

Aguas Superficiales destinadas para

recreación

Parámetro Unidad A1 A2 A3 B1 B2

Aguas que pueden ser

potabilizadas con

desinfección


potabilizadas con

tratamiento


potabilizadas con tratamiento

avanzado

Contacto primario

Contacto secundario

Valor Valor Valor Valor Valor

Dureza mg/l 500 ** ** ** **



DISCUSIÓN DE RESULTADOS

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFIA

ECAS, Diario El Peruano formato PDF versión en line

Universidad de Buenos aires, “Titulación de dureza total de agua con EDTA”, curso

de química

Versión on line: http://nicolascian.com.ar/uba/archivos/QUIMICATP8AguasEDTA.pdf

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http://nicolascian.com.ar/uba/archivos/QUIMICATP8AguasEDTA.pdf

dureza del agua001

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