DETERMINACIÓN DE LA DUREZA DEL AGUA

OBJETIVO

Determinar la dureza de una muestra como es el agua de caño por el método complexométrico. Verificar si es apta para consumo humano.

MARCO TEÓRICO

Calidad del agua para consumo

El agua para consumo humano no debe contener microorganismos patógenos, ni sustancias toxicas o nocivas para la salud por tanto debe cumplir con características fundamentales; sea las de carácter físicas, químicas, microbiológicas u organolépticas optimas que den un grado de aceptación a los consumidores. El agua naturalmente se encuentra en estado (agua cruda), la cual no cuenta con ninguna manipulación física o química la cual le cambie o modifique sus propiedades, estas aguas no son aptas para consumo; por lo que se debe realizar una serie de estudios para analizar las condiciones que tiene debido a su procedencia, su geografía y las condiciones ambientales que le rodean; de allí parte la base para saber qué tipo de tratamiento requiere para su potabilización.

Definición de dureza

La dureza del agua se define como la concentración de todos los cationes metálicos no alcalinos presentes (iones de calcio, estroncio, bario y magnesio en forma de carbonatos o bicarbonatos) y se expresa en equivalentes de carbonatos de calcio y constituye un parámetro muy significativo en la calidad del agua. Esta cantidad de sales afecta la capacidad de formación de espuma de detergentes en contacto con agua y representa una serie de problemas de incrustaciones en equipo industrial y doméstico, además de resultar nociva para consumo humano.

Clasificación del agua

De acuerdo a la concentración de carbonatos contenidos en el agua, ésta puede clasificarse en niveles de dureza, la siguiente tabla indica las cantidades de sales.

Tabla N° 1: Índice de dureza del agua

Denominación ppm de CaCO3Muy suaves 0 – 15

Suaves 16 – 75Medias 76 – 150Duras 150 – 300

Muy duras > 300

Método complexométrico EDTA:

Analíticamente es utilizada para la determinación de la dureza total carbonada en el agua, este método de valoración complexométria EDTA, es aplicada en la determinación de los cationes metálicos Ca 2+ y Mg2+,a soluciones tamponadas a valor de pH 10 con solución amoniacal para controlar las interferencias y posterior titulación con solución EDTA que compleja estos cationes formando una coloración diferente para reconocimiento y cuantificación de los cationes responsables de la dureza en el agua. Las disoluciones de EDTA son especialmente valiosas como valorante, ya que el reactivo se combina con los cationes metálicos en proporción 1:1 independiente de la carga. El EDTA es un reactivo notable no solo porque forma quelatos con todos los cationes, salvo los alcalinos, sino también porque muchos de esos

quelatos tienen la estabilidad suficiente para llevar a cabo valoraciones, esa considerable estabilidad resulta de los diversos sitios complejantes de la molécula que dan lugar a una estructura en forma de jaula, en la que el catión queda rodeado de manera efectiva y aislado de la molécula disolvente.

El

valorante EDTA, forma quelatos coloreados en un intervalo de pH característico para el ion Ca2+ y Mg2+. En las etapas iniciales de la titulación los iones calcio desplazan a los iones magnesio del complejo de EDTA y quedan libres para combinarse con el negro de eriocromo T, impartiendo un color rojo a la disolución. Sin embargo, una vez complejados todos los iones calcio, los iones magnesios liberados se combinan de nuevo con el EDTA, hasta que se observa el punto final el cual se evidencia por el cambio de color a azul. (Ramírez M. A. - 2014).

PARTE EXPERIMENTAL

Materiales:

Matraz Buretas Pipetas Probetas

Reactivos:

Solución patrón de CO3Ca (1 mg/ml) Solución BET (indicador) Solución amortiguadora Solución titulante EDTA-Na

Procedimiento:

Preparación de soluciones

1. Solución patrón de CaCO3 (1 ml = 1 mg CaCO3) Pesar exactamente 1 g de CaCO3 y colocarlo en un vaso. Añadir cuidadosamente gota a gota solución de HCl 1:1 hasta completar la disolución del

CaCO3. Luego agregar agua destilado y enrazar a 1 litro. Comprobar el pH de la solución con papel tornasol, si está ácido se debe neutralizar con Na2CO3.

2. Solución BET (indicador) La solución indicador BET es de color azul en el rango de pH 8.5 a 11.5 Pesar 0.5 g de BET Agregar 4.5 de clorhidrato de hidroxil amina. Cantidad suficiente de metanol para 100 ml de solución de NH4OH.

Figura 1. Estructura de un complejo metal/EDTA. El EDTA se comporta como como un ligando hexadentado, ya que participan seis átomos dadores en el enlace con el catión.

3. Solución amortiguadora Disolver 67.5 g de NH4Cl en 570 ml NH4OH cc diluyendo a un litro con agua destilada.

4. Solución titulante EDTA-Na2

Pesar 4 g de EDTA-Na2 y 0.10 g de MgCl2 . 6H2O y pasar a un vaso de 250 ml y dislover con 100 ml de agua.

Añadir 4 ml de formol como conservador y se diluye luego con agua destilada hasta 1 litro, esta solución se debe valorar con solución patrón.

5. Valoración del EDTA-NA2 con CaCO3

Medir 25 ml de solución patrón de CaCO3 y colocarlo en un matraz de 250 ml. Añadir 1 ml de solución amortiguadora Agregar 2 a 3 gotas de indicador BET. Titular con solución EDTA- Na2 hasta que la solución vire de color rojo vino a azul Anotar el gasto y calcular el título.

6. Determinación de la dureza cálcica y magnésica del agua de caño Medir 100 ml de agua de caño y colocar en un matraz de 250 ml. Añadir 1 ml de solución amortiguadora. Agregar 2 a 3 gotas de indicador BET. Titular con la solución EDTA-Na2 hasta que la solución vire de color rojo vino a azul. Calcular la dureza del agua en ppm de CaCO3

RESULTADOS

Determinación del título del EDTA – Na2

35 ml CO3Ca (35 mg CO3 Ca )−−−−−20.5 mlde EDTA−Na2

x−−−−−1ml de EDTA−Na2

Título

x= 3520.5

=1.71

1 mlde EDTA−Na2 1.71mg deCa CO3

Dureza del agua

CO3Ca ppm=(35.3−20.5)×1.71×1000

100

CO3Ca ppm=253 ppm

INTERPRETACIÓN

De acuerdo a la siguiente tabla

Clasificación del agua Concentración (ppm)Agua blanda 0 – 50

Agua semi-dura 50 – 100Agua dura 100 – 200

Agua muy dura >200

El resultado obtenido de 253 ppm de CO3Ca demuestra que el agua analizada es de clasificación muy dura, siendo ideal para la nutrición humana, pero tiene efectos en la industria.

DISCUSIONES

De acuerdo a SEDAPAL, “El límite de aceptación según la SUNASS es de 500 ppm, por lo tanto las aguas deben ser consideradas variando de blandas a duras. Los valores más bajos de la dureza corresponden igualmente a los pozos que presentan la menor conductividad eléctrica o grado de salinidad. Las aguas con dureza más elevada se encuentran hacia el Sur representado por el pozo SEDAPAL 297 – Puente Piedra 2”.

De acuerdo a lo referido por SEDAPAL, el resultado obtenido de dureza de agua es de 253 ppm de CaCO3, estando dentro de los límites de acepción, por lo que es apta para consumo humano.

CONCLUSIONES

Se determinó la dureza del agua de caño a partir del método complexométrico, dando como resultado que es un agua muy dura con un valor de 253 ppm de CaCO3.

Se requiere una solución titulante recién preparada para obtener un buen resultado. Es apta para consumo humano.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/leip/valenzuela_m_td/capitulo3.pdf http://www.quimitube.com/dureza-del-agua Ramírez Giraldo M. A. (2014). Estandarización y verificación de los métodos de dureza total y

conductividad en aguas tratadas para el laboratorio de la asociación municipal de acueductos comunitarios (AMAC) en el municipio de dos quebradas. Pereira: Trabajo para optar título de tecnóloga en química.

SUNASS. Disponible en: http://bvs.per.paho.org/texcom/cd048437/electrod.pdf SEDAPAL. ESTUDIO HIDROGEOLÓGICO de obras generales y redes secundarias de agua potable

y alcantarillado en la ciudad de Pachacutéc - Ventanilla.