IntroduccinDurante este experimento se comprobara al dureza del agua de Mayagez que obtiene su agua cruda del Rio Caas, el Rio Grande de Aasco, Rio Yagez, Pozo Bateyes, Pozo Marini II, Pozo Hormigueros III, Pozo La Monserrate y Pozo Rosario, Cidra obtiene su agua cruda del: lago de Cidra, pozo de Rabanal y Pozo de Ceiba. y Vega Alta obtiene su agua cruda del Lago Viv. Segn Oram(2010), el agua dura es una agua con gran cantidad de iones de calcio y iones de magnesio. La dureza del agua es algo que afecta a los productos de limpieza ya que obliga a utilizar mas agua para limpiar lo mismo. Asimismo esta agua tapa las tuberas formando cales que tapan las tuberas hasta tener que cambiarlas. Segn Flores(2011) esta agua sabe mejor y previene enfermedades del corazon Segn Delgado, Muoz y Sols(2007) esto es debido a que en la capa terrestre se encuentran minerales tales como piedra caliza y dolomita, que consisten en carbonato de calcio y carbonato de magnesio. Para medir la dureza se utiliza la titulacin con Na2H2 EDTA, que es un ligando hexadentado que se puede unir al metal a travs de seis de sus tomos. Durante este trabajo se discutir el ciclo del agua y los posibles lugares de donde proceden los iones de calcio y magnesio. Asimismo se vern la geometra de la molcula del agua, su gran capacidad calorfica, la curva de calentamiento del agua, su capacidad como solvente y tensin superficial. Por otra parte se ver el proceso que tiene que pasar el agua potable desde el embalse hasta la pluma de nuestra clase. Su proceso de filtracin y los controles de calidad por cuales impone el gobierno y la Agencia de Proteccin Ambiental(EPA, segn sus siglas en ingles). Ahora discutiremos los principios tericos por los cuales se basa el experimento. Estos principios fueron dados por Delgado, Muoz y Sols(2007), la sal Na2H2 EDTA y al disolverse esta agua en un medio bsico el ion H2EDTA2- pierde dos protones formndose el ion hexadentado de EDTA4-, que reacciona con los iones de calcio y magnesio para formar el ion de MEDTA2-. Para detectar esta titulacin se utilizo el indicador llamado Calmagita que cuando se llega a su punto final cambia de rosa a azul. La ecuacin que representa los moles de EDTA es el volumen por su molaridad, por consecuencia de la estequiometria un mol de iones de Magnesio es igual a un mol de EDTA. Para suavizar el agua se utiliza el mtodo de intercambio ionico para disminuir los iones de Mg y Ca con una resina de intercambio catinico que contenga H+. Al poner la resina en contacto con el agua dura , los iones con carga 2+ son mas atrados por la resina que los de carga 1+. Debido a esto ocurre un intercambio de iones y los iones de M2+ se desplazan al H+ de la resina. Para determinar el porciento de eficiencia para remover iones de Ca y Mg se obtiene restando el EDTA utilizado en el agua duras menos el EDTA del agua suavizada. En sntesis durante este experimento se titulara con calmagita para conocer la dureza del agua de diferentes regiones geogrficas de nuestra isla. Luego decantremos el agua de para conocer el porciento de eficiencia de la resina de intercambio catinico. Explicaremos en detalle lo que es agua dura, sus beneficios a la salud y sus desventajas a la industria. Veremos en detalle el ciclo del agua. Asimismo se explicara los que es proceso de aeracin, aplicacin de productos qumicos, sedimentacin y desinfeccin. Al final haremos los clculos antes explicados para obtener molaridad y sus partes por milln en la solucin para compararlo con el resultado dado por la Autoridad de Acueductos y Alcantarillados.

Propiedades del agua

FisicasEl agua es un lquido inodoro e inspido. Tiene un cierto color azul cuando se concentra en grandes masas. A la presin atmosfrica (760 mm de mercurio), el punto de fusin del agua pura es de 0C y el punto de ebullicin es de 100C, cristaliza en el sistema hexagonal, llamndose nieve o hielo segn se presente de forma esponjosa o compacta, se expande al congelarse, es decir aumenta de volumen, de ah que la densidad del hielo sea menor que la del agua y por ello elhielo flotaen el agua lquida. El agua alcanza su densidad mxima a una temperatura de 4C,que es de 1g/cc.

Su capacidad calorfica es superior a la de cualquier otro lquido o slido, siendo su calor especfico de 1 cal/g, esto significa que una masa de agua puede absorber o desprender grandes cantidades de calor, sin experimentar apenas cambios de temperatura, lo que tiene gran influencia en el clima (las grandes masas de agua de los ocanos tardan ms tiempo en calentarse y enfriarse que el suelo terrestre). Sus calores latentes de vaporizacin y de fusin (540 y 80 cal/g, respectivamente) son tambin excepcionalmente elevados.

Quimicas

El agua es el compuesto qumico ms familiar para nosotros, el ms abundante y el de mayor significacin para nuestra vida. Su excepcional importancia, desde el punto de vista qumico, reside en que casi la totalidad de los procesos qumicos que ocurren en la naturaleza, no solo en organismos vivos, sino tambin en la superficie no organizada de la tierra, as como los que se llevan a cabo en el laboratorio y en la industria, tienen lugar entre sustancias disueltas en agua, esto es en disolucin. Normalmente se dice que el agua es el disolvente universal, puesto que todas las sustancias son de alguna manera solubles en ella.No posee propiedades cidas ni bsicas, combina con ciertas sales para formar hidratos, reacciona con los xidos de metales formando cidos y acta como catalizador en muchas reacciones qumicas.

El Agua Dura

El agua dura es agua que tiene alto nivel de minerales, en especial el calcio y el magnesio. Hay dos tipos de agua dura: la dureza temporal y la permanente La dureza temporal es la que se puede eliminar hirviendo el agua en un envase abierto. La permanente se refiere al agua dura que necesita un tratamiento ms refinado para poder eliminar los minerales, como sulfato y cloruro.

El agua dura tiene sus beneficios y desventajas. Un beneficio del agua dura es que como contiene alto nivel de minerales, segn France(2011) beber un poco de esta agua diariamente, te ayuda a mantenerse saludable. En especial beneficia mucho a los huesos y los dientes. Adems se cree el agua dura reducir las enfermedades cardiovasculares. En general, el agua dura tiene ms desventajas que ventajas. Esta tiende a daar la ropa al lavarla, pues al combinarse con tierra hace sales insolubles que son bien difciles de eliminar. Otra desventaja del agua dura se encuentra al lavar los platos que dejan una mancha. Tambin el agua dura afecta el cuerpo y pelo al baarse. El jabn combinado con el agua dura deja un capa sobre la piel que puede causar irritacin al impedir que la piel regrese a su estado cido. El pelo lo deja opaco y difcil de peinar. La desventaja ms grande del agua dura es el dao que hace en las tuberas. La acumulacin de cal causa que se tapen las tuberas y que haya que cambiarlas. Pero lo curioso es que el agua dura en las tuberas de alguna forma tiene su ventaja. Al pasar el agua en la tuberas la acumulacin de cal impide que toque el metal que evita que se disuelvan sales dainas a la salud y evita tambin la corrosin en las tuberas hace que sean cubiertas con carbonatos insolubles que al agua.

Proceso de purificacin del aguaEl agua de acueductos que utilizamos en nuestras casas pasa ante unos procesos antes de ser distribuida. A continuacin estn los procesos por el cual pasa el agua de acueductos. El primer paso en el proceso de purificacin de agua se llama aereacin. Esto se hace exponiendo el agua al aire para que el oxgeno oxide los minerales de magnesio y hierro que se encuentran dentro del agua. El segundo paso le aplican productos qumicos llamado coagulacin en donde se le aade un agente qumico llamado polmero que coagula los slidos que se encuentran dentro del agua. Despus de coagularla, el agua pasa por el proceso de sedimentacin donde se deja el agua en un contenedor para que los slidos se separen del agua. Los slidos estarn entonces en el fondo del contenedor. El agua tendr ms calidad al estar expuesta al sol y al aire, donde tambin se eliminan algunas sustancias malignas. El agua luego pasa por filtracin en la cual es separada del solido a travs de un filtro en donde el agua pasa por el filtro y el slido se queda atrs. Por ltimo, es desinfectada con cloro gaseoso diluido. Este se aplica para eliminar los microorganismos que se encuentren dentro del agua. Despus de estos procesos esta lista para distribuir a ser usada para consumo.

Posibles contaminantes en el agua potable.

En el agua potable hay unos posibles contaminanates, segn AAA(2011) estos son microbiologicos que son virus y bacterias, que pueden originarse de plantas de tratamiento de la autoridad de acueductos y alcantarillados, pozos septicos residenciales, de actividades agricolas tales como la ganaderia y inclusive de la vida silvestre. Otro tipo de contaminacion son los quimicos inorganicos como las sales y los metales que pueden tener origen natural o ser resultado de escorrentia de lluvias. Ademas estos pueden ser productos de descargas de agua con desperdicios domesticos o industriales, la produccion de gases, aceites o cultivos. Asmismo estan los plaguisidas y los herbicidas que puede ser de origen agricola, escorrentia y de uso en las residencias. Por otra parte estan los quimicos organicos como los sinteticos y volatiles que son productos intermerdios de procesos industriales y de produccion de petroleo. Ademas pueden tener origen en gasolineras, escorrentias de lluvia y pozos septicos residenciales. Asimismo estan los radiologicos que pueden estar presente en el ambiente en forma natural o por accidentes industriales ocasionados por el hombre. Para asegurar que el agua de grifo sea segura la Agencia Federal de Proteccion Ambiental establece las reglamentaciones que limitan la cantidad de ciertos contaminantes en el agua potable de los sistemas publicos. Segn la AAA(2011) a ellos les aplica la Reglamentacion Nacional Primaria de Agua Potable segn dispuesta por la Ley de Agua Potable Segura, que establece todos los limites maximos de cada sustancia en el agua potable.

Parte ExperimentalCantidad de solucin valorada de Na2H2EDTA utilizada para cada muestraLugar de la muestra obtenidaCantidad de solucin valorada de Na2H2EDTA utilizada (mL)

Agua DuraAgua Suavizada

Muestra 1Muestra 2Muestra 3 Muestra 1Muestra 2Muestra 3

Vega Alta0.800.850.7000.350.350.35

Mayagez 1.491.11.410.890.610.60

Cidra0.830.960.770.410.410.50

Clculos realizados: Concentracin de la solucin de Na2H2EDTA : 0.0100 M Alcuotas de agua potable analizadas: 10 mL

Molaridad Muestra #1 de Agua Dura (Vega Alta) x = 8.0 x 10-6 mol 8.0 x 10-6 mol x = 8.0 x 10-6 mol MEDTA2- x = 8.0 x 10-4 = 8.0 x 10-4 M

Molaridad - Muestra 2 de Agua Dura (Vega Alta) x = 8.5 x 10-6 mol 8.5 x 10-6 mol x = 8.5 x 10-6 mol MEDTA2- x = 8.5 x 10-4 = 8.5 x 10-4M

Molaridad - Muestra 3 de Agua Dura (Vega Alta) x = 7.00 x 10-6 mol 7.00 x 10-6 mol x = 7.00 x 10-6 mol MEDTA2- x = 7.00 x 10-4 = 7.00 x 10-4 M

Molaridad promedio de agua dura (Vega Alta): = 7.83 x 10-4 M

Molaridad - Muestra 1 de Agua Suavizada (Vega Alta) x = 3.5 x 10-6 mol 3.5 x 10-6 mol x = 3.5 x 10-6 mol MEDTA2- x = 3.5 x 10-4 = 3.5 x 10-4 M

Molaridad - Muestra 2 de Agua Suavizada (Vega Alta) x = 3.5 x 10-6 mol 3.5 x 10-6 mol x = 3.5 x 10-6 mol MEDTA2- x = 3.5 x 10-4 = 3.5 x 10-4 M

Molaridad - muestra 3 de Agua Suavizada (Vega Alta) x = 3.5 x 10-6 mol 3.5 x 10-6 mol x = 3.5 x 10-6 mol MEDTA2- x = 3.5 x 10-4 147 = 3.5 x 10-4 M

Molaridad promedio de agua suavizada (Mayagez #1): = M

Porciento de eficiencia de la resina: x 100 = 55 %

Concentracin de las muestras y eficiencia de la resina (Vega Alta)Agua DuraAgua Suavizada

Muestra 1Muestra 2Muestra 3Muestra 1Muestra 2Muestra 3

Molaridad (M)8.0 x 10-4 8.5 x 10-47.00 x 10-4 3.5 x 10-4 3.5 x 10-4 3.5 x 10-4

Molaridad promedio (M)7.83 x 10-4

Eficiencia de resina55 %

Concentracin de las muestras y eficiencia de la resina (Mayagez)Agua DuraAgua Suavizada

Muestra 1Muestra 2Muestra 3Muestra 1Muestra 2Muestra 3

Molaridad (M) 1.49 x 10-3 1.1 x 10-3 1.41 x 10-3 8.9 x 10-4 6.1 x 10-4 6.0 x 10-4

Molaridad promedio (M)1.3 x 10-3 7.2 x 10-4

Eficiencia de resina46%

Concentracin de las muestras y eficiencia de la resina (Cidra)Agua DuraAgua Suavizada

Muestra 1Muestra 2Muestra 3Muestra 1Muestra 2Muestra 3

Molaridad (M)8.3 x 10-5 9.6 x 10-4 7.7 x 10-4 4.1 x 10-4 4.1 x 10-4 5.0 x 10-4

Molaridad promedio (M)6.04 x 10-4 4.4 x 10-4

Eficiencia de resina53%

La grfica de Concentracin de MEDTA2- muestra las molaridades de agua dura comparada con la suavizada de los respectivos pueblos: Vega Alta, Mayagez y Cidra. Acuerdo a la tabla Mayagez contiene el agua ms dura, Vega Alta le sigue, Cidra siendo el pueblo con el agua ms pura. La resina tuvo ms efectividad en el agua de Vega Alta y Mayagez, contrario al agua de Cidra en la cual la resina fue menos eficiente. La diferencia entre las barras azules y rojas muestra la efectividad de la resina en el agua correspondiente. El porcentaje de efectividad de la resina en el agua de Vega Alta es de 55%, mientras la de Mayagez fue 46% y el agua de Cidra obtuvo un 53%.ConclusinDurante el experimento se descubri que el agua mas dura, resulto se del pueblo de Mayagez, seguida por la de Vega Alta y la menos dura resulto ser la de Cidra. Asimismo notamos que la resina elimino mas iones de calcio y magnesio en la de Mayagez y Vega Alta que en la de Cidra. Por lo cual inferimos que la resina funciona mejor en aguas duras que en aguas suaves. Nuestras posibles fuentes de error pueden ser una mala titulacin, que el agua no sea la del pueblo mencionado, mayor cantidad de minerales debido a escorrentas, una resina sin reacondicionar correctamente en el acido, perdida de resina en la decantacin, demasiada agua destilada en el fondo que reduce la concentracin de agua dura en el envase y perdida del conteo del tiempo. El error el cual no hace dudar de nuestros resultados es la mala titulacin ya que esa es algo difcil de detectar y que se haya sobrepasado el tiempo dado para suavizar el agua. En el experimento tuvimos dificultades en descartar el liquido sobre la resina ya que se perda un poco de resina en este proceso y se tuvo algunos problemas con los calculas de molaridad y eficiencia de resina. Para mejorar el experimento se sugiere que se utilice un resina de mejor calidad, quizs sal de roca que una que ablanda.

Referencias

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2. Daessl, L. W.; Ruiz,M.L.; Tobschall H.J. "Fluoride, nitrate andwaterhardness in groundwater supplied to the rural communities of Ensenada County, Baja California, Mexico. Environmental Geology, 2009, 58 2419-29.3. Molina, W.R Accuracy of data for selected categories compiled in the Puerto Rico Water-Use Information Program, U.S. Department of the Interior, U.S. Geological Survey, 1997.4. Santiago, V.A. The water resources situation in Puerto Rico: an evaluation of published information Mayagez, P.R. : Water Resources Research Institute, School of Engineering, University of Puerto Rico, 1970.5. Schneider, M.A. Water-resources-related information for the Milwaukee Metropolitan Sewerage District Planning area, Wisconsin, 1970-2002, U.S. Dept. of the Interior, U.S. Geological Survey, 2004.6. Delgado, S. E.; Muoz, Y.S.; Sols, L.N. Principios Prcticos de Qumica General para estudiantes de ciencias e ingeniera segunda edicin, Houghton Mifflin Company, Boston, MA 02116, 20077. United States Geological Service. Water Hardness and Alkalinity. http://water.usgs.gov/owq/hardness-alkalinity.html (acceso marzo 21, 2011)8. Water Research Center. Hard Water Hardness Calcium Magnesium Water Corrosion Mineral Scale. http://www.water-research.net/hardness.htm#sources (acesado marzo 21, 2011)