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Introducción
En la naturaleza no
existe el agua químicamente pura, ya que, en su ciclo hidrológico
ella disuelve, absorbe, almacena y arrastra minerales, gases,
compuestos orgánicos, vegetales ymicroorganismos que le
confieren características muy peculiares.
La calidad del agua
depende dela mayor o menor concentración de esas sustancias
extrañas a su composición.
El agua es un
solvente que puede disolver con facilidad a una gran diversidad
de compuestos químicos, la concentración de los contaminantes
puede llegar a niveles intolerablespara los requerimientos del
agua, de manera que se hace imprescindible aplicar tratamientos
correctivos con el objetivo de modificar su carácter químico,
sus propiedades tanto físicas como sanitarias para permitir
darle un uso apropiado.
El agua es
una sustancia ampliamente empleada en la industria, desempeñando
diversas funciones: producción de energía por vaporización,
transferencia de calor, transporte de materias primas, fabricación
de productos, lavado, etc. Para cada una de las aplicaciones es
necesaria una calidad adecuada del agua en cuanto a la
concentración de especies disueltas.
Para el consumo, el
agua debe ser adecuada para ello se le somete a una serie de
procesos que la acondicionen. El agua para consumo deberá ser higiénicamente segura, tener
oxígeno disuelto, contener en disolución pequeñas cantidades
de algunas sales (no mayor de 0.25 g/l) que son desuma
importancia para la salud. Por otra parte las aguas empleadas en
calderas deben estarexentas de iones metálicos para impedir la
formación de incrustaciones. De ello radica la importancia del
análisis de las aguas. Los métodos de análisis de agua pueden
clasificarse en específicos y no específicos, en el primero se
determina la cantidad de un contaminante específico: plomo,
mercurio o fosfato, por ejemplo. Los métodos no específicos
tratan de evaluar las propiedades generales de las aguas, como
puede ser: color, olor, pH, turbidez, cantidad de sólidos
suspendidos, demanda química y bioquímica de oxígeno y la
dureza del agua. Esta última propiedad es la que se evaluará
en la práctica.
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: Denominación CaCO3
(ppm) Muy Suaves 0 a 15 Suaves 16 a 75 Medias 76 a
150 Duras 151 a 300 Muy Duras Más de 300 Existen varios métodos
para determinar la dureza de una muestra de agua, entre ellos
uno de los más empleados en la industria es el método
complejométrico. Se denomina complejo a un tipo de compuesto en
el cual las moléculas o iones forman iones forman enlaces coordinados con un átomo metálico
o ión. Estos enlaces de coordinación corresponden a un tipo de
enlace covalente en el cual el par de electrones es aportado por
una sola especie mientras la otra actúa como aceptora de
electrones. La especie de coordinación (llamada ligando) tiene
pares simples de electrones que dona al átomo metálico o ión.
Cuando el ligando posee mas de un par de electrones simples que
puede compartir con un mismo átomo central se forman las
especies denominadas como quelatos.
En el método complejométrico se utilizan
sustancias indicadoras capaces de reaccionar con iones metálicos
responsables de la dureza del agua, formando con ellos complejos
quelatos y cambiando de coloración. Así por ejemplo, el negro
de Eriocromo T o calcón, es un indicador que tiene coloración
azul en soluciones acuosas a un pH 10, en presencia de
cantidades mínimas de Mg+2 y Ca+2, reaccionan con estos formando el complejo metálico correspondiente
(M-indicador) el cual tiene un color vino tinto o rosado,
dependiendo de la dureza del agua. Se produce una reacción de
equilibrio dada por: M+2 (ac) + Indicador M-Indicador
(azul) (rojo o rosado Por otra parte el ácido etilendiaminotetracético (EDTA), se emplea como
titulante de esta experiencia, es capaz de reaccionar con los
iones Ca+2 y Mg+2 formando el quelato correspondiente, según M+2(ac) + EDTA M-EDTA incoloro
incoloro |