Dureza del agua 2 9. Medición de la dureza del agua

La dureza del agua es una medida tradicional de la capacidad del agua para reaccionar con el jabón: el agua dura requiere una cantidad significativa de jabón para formar espuma. Los depósitos de incrustaciones en tuberías de agua caliente, calderas y otros electrodomésticos son causados \u200b\u200bpor agua dura. La dureza del agua es causada por iones metálicos polivalentes disueltos. En agua dulce, los principales iones que causan rigidez son calcio y magnesio; Los iones de estroncio, hierro, bario y manganeso también son importantes. La dureza del agua generalmente se determina por la reacción de iones metálicos polivalentes presentes en el agua con agentes quelantes, como EDTA, y se expresa como la concentración equivalente de carbonato de calcio. La rigidez también puede estimarse determinando las concentraciones individuales de sus componentes constituyentes, cuya suma se expresa en términos de una cantidad equivalente de carbonato de calcio. El grado de dureza del agua potable se clasifica en función de las concentraciones equivalentes de CaCO 3 en él, de la siguiente manera:

Suave - 0-60 mg / l

Dureza media: 60-120 mg / l.

Duro - 120-180 mg / l

Muy duro: 180 mg / ly superior.

La dureza también se clasifica en base a concentraciones equivalentes de CaO o Ca (OH) 2. En el sistema SI, también se recomienda expresar la rigidez en moles de Ca 2+ por m 3.

A pesar de que la rigidez se debe a los cationes, también se puede considerar como rigidez de carbonato (desechable) y no carbonato (constante). La dureza de carbonatos indica la cantidad de carbonatos y bicarbonatos en solución que pueden eliminarse o precipitarse por ebullición. Este tipo de rigidez es responsable de depósitos a escala en tuberías de agua caliente y calderas. La dureza sin carbonato es causada por una combinación de iones de dureza con sulfatos, cloruros y nitratos y se define como "dureza permanente" porque no se puede eliminar por ebullición.

La alcalinidad, como indicador de la amortiguación del agua, está estrechamente relacionada con la dureza. La alcalinidad es causada principalmente por aniones o formas moleculares de ácidos débiles, principalmente hidróxidos, bicarbonatos y carbonatos; En presencia de otras formas en el agua, tales como boratos, fosfatos, silicatos y ácidos orgánicos, también contribuyen de forma muy pequeña a la alcalinidad del agua. Independientemente de qué formas disueltas proporcionen la alcalinidad del agua, siempre se expresa como una cantidad equivalente de carbonato de calcio.

En los casos en que la alcalinidad del agua superficial está determinada por la presencia de carbonatos y / o bicarbonatos, su valor suele ser cercano al valor de la dureza.

Distribución de agua dura

Las principales fuentes naturales de dureza del agua son las rocas sedimentarias, la filtración y la escorrentía del suelo. El agua dura generalmente se forma en áreas con una densa capa arable y formaciones calcáreas. El agua subterránea generalmente se caracteriza por una mayor rigidez que el agua superficial. El agua subterránea rica en ácidos carboxílicos generalmente tiene una alta solubilidad en suelos y rocas que contienen cantidades mensurables de minerales como calcita, yeso y dolomita, lo que resulta en niveles de dureza de hasta varios miles de mg / l.

Las principales fuentes industriales de rigidez son los efluentes de las empresas que producen productos químicos inorgánicos y la industria minera. El óxido de calcio se usa en la industria de la construcción en mortero, yeso y otros materiales. También se utiliza en la producción de pulpa y papel, refinación de azúcar, refinación de petróleo, curtido, tratamiento de aguas y aguas residuales. El magnesio también se utiliza en diversos procesos en las industrias textil, curtiduría y papelera. Las aleaciones de magnesio se usan ampliamente en fundición y estampación, máquinas portátiles, equipos de equipaje y productos para el hogar de amplia aplicación. Las sales de magnesio también se utilizan en la producción de magnesio metálico, fertilizantes, cerámica, explosivos y medicamentos.

Efectos sobre la salud del agua dura

Como se señaló en el artículo sobre calcio y magnesio, los principales factores que determinan la dureza del agua son los iones de calcio y magnesio. No hay evidencia de efectos adversos para la salud específicamente asociados con altos niveles de calcio o magnesio en el agua potable.

Además de los inconvenientes domésticos debido al uso de agua con un alto grado de dureza, puede ocurrir otro posible inconveniente cuando el magnesio se une a un ion sulfato, como resultado de lo cual el agua adquiere propiedades laxantes.

El umbral de sabor para el ión calcio en el agua potable varía de los aniones presentes; para un ion de magnesio, el umbral de sabor es menor. Se pueden encontrar más detalles sobre la relación entre la dureza del agua y las enfermedades cardiovasculares en la Parte III, que aborda los aspectos de salud de los componentes inorgánicos del agua. No se ofrecen los valores de agua recomendados para calcio y magnesio, ya que dicho valor se ofrece para la dureza general en función de consideraciones estéticas.

Otros aspectos

Es más probable que el agua blanda cause corrosión en la tubería y, como resultado, algunos metales pesados, como cobre, zinc, plomo y cadmio, pueden estar presentes en el agua potable del sistema de distribución. El grado de corrosión y disolución de los metales también esta en función del pH, la alcalinidad y la concentración de oxígeno disuelto. En algunas comunidades, la corrosión es tan severa que se deben tomar precauciones especiales en el sistema de suministro de agua.

En áreas con agua muy dura, las tuberías de la casa pueden obstruirse con escamas; El agua dura también se deposita en los utensilios de cocina y aumenta el consumo de jabón. Por lo tanto, el agua dura puede ser no solo desagradable, sino también económicamente onerosa para el consumidor. La percepción de la dureza del agua por parte de la población no es la misma en diferentes asentamientos, a menudo se asocia con la dureza a la que el consumidor ha estado acostumbrado durante varios años, y el agua con una dureza de más de 500 mg / l no causa objeción en muchos asentamientos. Aunque un equilibrio aceptable entre la corrosión y los problemas de incrustación proporciona un nivel de dureza de aproximadamente 100 mg de CaCO 3 / L.



Como sabe por el curso de química de la escuela, el agua común contiene iones de calcio y magnesio. El mayor contenido de iones Ca 2+ y Mg 2+ le da al agua una calidad negativa, llamada rigidez

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Ca (NSO 3) 2

MgCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Mg (HCO 3) 2

Este proceso se lleva a cabo ampliamente en condiciones naturales, lo que lleva a la erosión de las piedras calizas erosionadas en las aguas superficiales y luego en los mares y océanos.

Rigidez sin carbonato (permanente) debido a la presencia en el agua de sulfatos, cloruros de magnesio y calcio, así como otras sales (MgSO 4, MgCl 2, CaCl 2).

Dureza total \u003d dureza de carbonato (temporal) + dureza sin carbonato (permanente).

En la vida cotidiana, cualquiera puede enfrentar la tarea de medir la dureza del agua en el hogar. La rigidez afecta negativamente la calidad de varios procesos en los que se usa agua con mayor rigidez. Cuanto menor es el porcentaje de sales disueltas en el agua, más suave y saludable es el agua. El trabajo del lavavajillas, la cantidad de detergente en polvo, la calidad del agua en el acuario, la necesidad de instalar un ablandador de agua, etc. En general, hay muchos objetivos.

En Rusia, la rigidez se mide en "grados de rigidez" (1 ° W \u003d 1 mEq / L \u003d 1/2 mol / m3). Se aceptan otras unidades de dureza del agua en el extranjero.

Unidades de rigidez

1 ° W \u003d 20.04 mg Ca 2+ o 12.15 Mg 2+ en 1 dm 3 de agua;
1 ° DH \u003d 10 mg de CaO en 1 dm 3 de agua;
1 ° Clark \u003d 10 mg de CaCO 3 en 0,7 dm 3 de agua;
1 ° F \u003d 10 mg de CaCO 3 en 1 dm 3 de agua;
1 ppm \u003d 1 mg de CaCO 3 en 1 dm 3 de agua.

A partir de la intensidad de la formación de escamas en el hervidor de agua, se pueden sacar ciertas conclusiones: cuanto más placa, más difícil será el agua.

Comparativo calidad  La conclusión sobre la dureza del agua se puede hacer de la siguiente manera. Aplique una gota de lluvia, agua del grifo hervida y sin hervir en un portaobjetos de vidrio. Después de secar de acuerdo con la intensidad de la precipitación formada, puede concluir que su agua es dura. El agua de lluvia es la más suave, porque prácticamente no hay sales de calcio y magnesio. El precipitado después de la evaporación del agua no hervida nos permitirá concluir sobre la dureza general y hervida, sobre la dureza temporal.

Pero en casa, puede evaluar con bastante precisión y cuantitativamente la dureza del agua. Desde el curso de la química orgánica, usted sabe que el jabón para lavar ropa, como cualquier otro, es difícil de jabonar en agua dura. Este método se basa en el hecho de que tan pronto como el jabón se une al exceso de sales de calcio y magnesio, aparece una espuma de jabón. Para determinar la dureza del agua, debe pesar un gramo de jabón de lavar, molerlo y con cuidado, para no formar una espuma, disolverlo en una pequeña cantidad de agua destilada caliente. El agua destilada se puede comprar en farmacias o concesionarios de automóviles. Se utiliza para agregar a la batería al aumentar la concentración de electrolitos.

Luego, vierta la solución de jabón en un vaso cilíndrico y agregue agua destilada al nivel de 6 centímetros si el jabón es del 60% o al nivel de 7 centímetros si el jabón es del 72%. El porcentaje de jabón se indica en la barra. Ahora, cada centímetro del nivel de solución jabonosa contiene una cantidad de jabón que puede unir las sales de dureza, cuya cantidad corresponde a 1 ° dH en 1 litro de agua. Luego, vierta medio litro de agua de prueba en un frasco de litro. Y agitando continuamente, agregue gradualmente la solución de jabón preparada de un vaso a un frasco de agua de prueba. Al principio, solo habrá escamas grises en la superficie. Luego habrá pompas de jabón multicolores. La aparición de una espuma jabonosa blanca estable sugiere que todas las sales de dureza en el agua de prueba están ligadas. Ahora miramos nuestro vaso y determinamos cuántos centímetros de la solución tuvimos que verter del vaso al agua de prueba. Cada centímetro une en medio litro de agua la cantidad de sales correspondiente a 2 ° dH. Por lo tanto, si tuviera que verter 4 centímetros de solución de jabón en el agua antes de la aparición de la espuma, entonces la dureza del agua de prueba es de 8 ° dH.

Si vertió toda la solución de jabón en el agua, pero la espuma no apareció, esto significa que la dureza del agua de prueba es superior a 12 ° dH. En este caso, el agua de prueba se diluye con agua destilada dos veces. Y estamos haciendo el análisis nuevamente. Ahora el resultado de la rigidez deberá multiplicarse por dos. El valor resultante corresponderá a la dureza del agua investigada.

Desde la tabla puede determinar la calidad del agua estudiada:

No es posible determinar la rigidez con este método a las milésimas de grado más cercanas, pero es muy posible evaluar la desviación brusca de la dureza total de la norma con una precisión de 1-2 ° dH. Una extensión de lecturas de 1-2 grados es bastante aceptable. Dada la simplicidad y accesibilidad del método, ciertamente puede aplicarse con éxito.

Con este método, es posible en el campo evaluar la dureza del agua de varias fuentes de agua y realizar interesantes trabajos de diseño e investigación.

Fuentes:

1 Rudzitis G.E. Quimica Química inorgánica Química Orgánica Grado 9: libro de texto. para la educación general organizaciones con adj al electrón medios (DVD): nivel básico / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman - M .: Educación, 2013 .-- 224 p .: Ill.

Las personas en diferentes países han llegado a la necesidad de normalizarlo, porque la alta rigidez es mala: ambas tuberías están obstruidas y es imposible lavarlas adecuadamente. Pero comenzaron a hacer esto en cada país a su manera, quienes, con base en las unidades tradicionales de medida y los métodos para determinar los iones de calcio y magnesio, porque no había unidades internacionales estandarizadas uniformes en ese momento.

Se sabe que no hay nada peor que los malos hábitos: ¡es muy difícil deshacerse de ellos! En la literatura del café (¡aunque la rigidez no es inherentemente un término cafetero!) En diferentes países, la rigidez todavía se mide en grados, y cada país tiene el suyo propio, diferente de todos los demás. Sin embargo, solo los grados de rigidez rusos y alemanes son idénticos, aunque se cancelaron hace mucho tiempo en ambos países, pero persisten en la definición de conceptos.

En la URSS, hasta 1952, se utilizaron grados de rigidez, que coincidieron con los alemanes. En Rusia, la concentración normal de iones de calcio y magnesio, expresada en miligramos de equivalente por litro (mEq / l), se utiliza para medir la rigidez. Un mEq / L corresponde a un contenido de 20.04 miligramos de Ca2 + o 12.16 miligramos de Mg2 + en un litro de agua (masa atómica dividida por valencia).

En otros países se acostumbra denotar rigidez en grados CONDICIONALES:

Grados alemanes (dGH)

1 ° \u003d 1 parte de óxido de calcio - CaO en 100,000 partes de agua, o 0.719 partes de óxido de magnesio - MgO en 100,000 partes de agua, o 10 mg de CaO en 1 litro de agua, o 7,194 mg de MgO en 1 litro de agua. dGH (dH) y dKH se usan actualmente más comúnmente en acuarios como una unidad de rigidez, la designación dGH - se refiere a la dureza total, dKH - para carbonato;

Grados franceses (fh)

1 ° \u003d 1 parte de CaCO 3 en 100,000 partes de agua, o 10 mg de CaCO 3 en 1 litro de agua;

Grados americanos (usH)

1 ° \u003d 1 gran (0.0648 g) CaCO 3 en 1 galón (americano! 3.785 l) de agua. Al dividir los gramos en litros obtenemos: 17.12 mg / l de CaCO 3. Sin embargo, hay otra definición del grado estadounidense: 1 parte de CaCO 3 en 1,000,000 de partes de agua (en la literatura inglesa la expresión para concentración, ya que 1 parte por 1,000,000 partes se llama ppm - parte por millón), y se usa a menudo. Es idéntico a 1 mg / l). Por lo tanto, este 1 grado americano \u003d 1 mg de CaCO 3 en 1 litro de agua. Es este valor del grado estadounidense el que se acepta en todas las tablas con coeficientes de transición para la conversión de algunas unidades de rigidez a otras.

Grados de inglés (Clark)

1 ° \u003d 1 gran (0.0648 g) en 1 galón (inglés! 4.546 l) de agua \u003d 14.254 mg / l CaCO 3.

¿Sientes que no todo es fácil? Por lo tanto, le daré una tabla que le permite comparar y traducir algunos grados de rigidez a otros:

Tabla 1

Nombre de unidades	Mg-eq / L	Grado de rigidez
		Aleman	francés	americano	Ingles
1 mEq / L	1	2.804	5.005	50.045	3.511
1 grado alemán dH	0.3566	1	1.785	17.847	1.253
1 título francés	0.1998	0.560	1	10,000	0.702
1 título americano	0.0200	0.056	0.100	1	0.070
1 título de inglés	0.2848	0.799	1.426	14.253	1