¿Qué es la dureza del agua?
El calcio y el magnesio constituyen la mayor parte de lo que se conoce como dureza del agua.
Técnicamente, otros cationes multivalentes (de valencia mayor que +1) se consideran parte de la dureza. Sin embargo, su concentración suele ser despreciable en relación con la del calcio y el magnesio.
La dureza del agua puede determinarse por titulación, lo cual es práctico, económico y sencillo. Se venden kits económicos para realizar este análisis.
Ca²⁺ se denomina dureza de calcio o simplemente calcio. A lo que contribuye Mg²⁺ se denomina dureza de magnesio . La suma de ambas se conoce como dureza total .
La dureza de calcio, la dureza de magnesio y la dureza total se expresan en unidades de mEq/L o mg como CaCO₃/L.
Los términos dureza y agua dura se deben a la manera en que los cationes multivalentes, como el calcio y el magnesio, atraen y se unen a los aceites naturales de la piel, dejando la piel con una sensación de rigidez.
Además de lo anterior, la dureza del agua:
- Deja el cabello rígido.
- Causa un sabor característico (no agradable para la mayoría de las personas) en el agua potable.
- Forma precipitaciones que incrustan o obstruyen las tuberías de agua y equipos como calentadores, planchas y electrodomésticos. Estas precipitaciones aumentan a medida que el agua se calienta.
- Las cargas positivas de la dureza hacen que se unan a los fosfatos, que son fuertemente aniónicos. Dado que la acción de la mayoría de los detergentes depende de fosfatos u otros surfactantes aniónicos, la dureza disminuye su efectividad.
- La dureza también es un problema para los equipos de ósmosis inversa, debido a su insolubilidad cuando las concentraciones de bicarbonatos, carbonatos, sulfatos, fluoruros o silicatos son apreciables.
Figura 1. Enfoque a tuberías afectadas por incrustaciones minerales debido a una alta concentración de dureza del agua.
Efectos del agua dura
El agua dura es rica en minerales disueltos, especialmente calcio y magnesio. Es posible que ya haya sentido los efectos del agua dura en algún momento de su vida; puede sentirse como si hubiera una capa de residuo en sus manos o como piel y cabello secos. El jabón en agua dura reacciona con el calcio (que tiene un contenido de calcio relativamente alto en agua dura) para formar "espuma". Cuando se utiliza agua dura, se necesita más jabón o detergente para limpiar todo, ya sean manos, cabello o ropa.
También, al lavar platos y vasos, ¿ha notado manchas blancas o residuos en sus grifos o cabezales de ducha? Estos provienen de los depósitos de agua dura, que no son peligrosos pero sí antiestéticos o pueden obstruir las tuberías. Los usuarios industriales de agua tienen serios problemas cuando su equipo o tuberías están fuertemente incrustados.
Cuando el agua dura se calienta, el efecto negativo se multiplica y fortalece; como en calentadores de agua domésticos o industriales, un depósito de carbonato de calcio puede formarse más rápidamente. Esto puede acortar la vida útil de equipos industriales y calderas, aumentar el costo de calentamiento del agua, reducir la eficiencia de los calentadores de agua eléctricos y causar bloqueos en las tuberías. Y sí, la acumulación de minerales también ocurrirá en las cafeteras de los restaurantes, por lo que algunas personas a veces ponen vinagre (ácido) en sus cafeteras.
Conversión de unidades, de mg/L a mg CaCO₃/L
Ejemplo:
La concentración de Ca²⁺ en cierta agua es de 17 mg/L y la de Mg²⁺ es de 8 mg/L. Exprese ambas concentraciones en mg CaCO₃/L y reporte la dureza total de esta agua en mg CaCO₃/L.
Cálculos:
Conversión de unidades, de mg/L a mg CaCO₃/L,
Aplicando esto al ejemplo anterior:
Cómo medir la dureza del agua
La dureza está compuesta por compuestos de calcio, magnesio y otros minerales en menor escala. Una pauta general para la clasificación del agua es:
Concentración como CaCO₃
- 0 a 60 mg/L: agua blanda
- 61 a 120 mg/L: moderadamente dura
- 121 a 180 mg/L: agua dura
- Más de 180 mg/L: agua muy dura
Es mejor utilizar algunos instrumentos o kits de reactivos para medir la dureza por colorimetría.
La dureza del agua es la concentración total de iones de calcio y magnesio en una muestra de agua y se expresa como la concentración de carbonato de calcio.
La dureza temporal es la parte de la dureza total que se elimina al hervir. Aunque no está aceptado como método estándar, el uso de un electrodo selectivo de iones permite una medición rápida de la dureza del agua y puede utilizarse para determinar cambios en la dureza. Los métodos de voltametría directa no se recomiendan para electrodos selectivos de iones, pero se recomiendan métodos de voltametría indirecta, incluyendo la titulación con ácido etilénglicólico. El electrodo selectivo de iones utilizado es un electrodo de intercambio iónico líquido que reacciona con iones divalentes de magnesio y calcio.
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