- Página 1 -   

 

Introducción

Desde un punto de vista químico, una de las principales cualidades del agua es su capacidad de disolver un gran número de sustancias. Esta circunstancia hace que no exista en la naturaleza agua que sea totalmente pura, dependiendo su composición del trayecto que haya recorrido, ya sea a través de la atmósfera, sobre la superficie de la Tierra o a través de canales subterráneos. La forma más pura de agua natural es el agua de lluvia pues contiene, por término medio, un 0,003 % de materia sólida disuelta del aire(1).

            La mayor parte de las sustancias disueltas en las aguas minerales naturales o en las aguas corrientes “de grifo” son sales como cloruros, carbonatos, bicarbonatos y sulfatos de calcio, potasio, sodio y magnesio. En menor medida pueden también estar presentes otras sales, la mayoría no deseadas si de agua para consumo humano se trata, por ejemplo, nitratos, fosfatos o silicatos de cobre, zinc, hierro, etc.

            Un agua natural que contenga en disolución cantidades apreciables de compuestos de calcio y magnesio, se llama “agua dura”. Esta denominación surge porque las sales de calcio y magnesio contenidas en el agua son generadoras de durezas al depositarse en forma de incrustaciones insolubles de carbonatos de calcio y de magnesio cuando el agua que las contiene se calienta o se evapora. Las aguas duras se pueden detectar porque la acción química de los compuestos de calcio y magnesio sobre el jabón origina un producto insoluble. En efecto, los jabones son sales sódicas o potásicas de ácidos grasos y la presencia de cationes alcalinotérreos los descomponen de manera que los ácidos grasos liberados forman con el calcio un precipitado insoluble(2,3).

Así, originalmente, la definición de dureza de un agua estaba relacionada con la cantidad de espuma de jabón que se podía hacer. Concretamente, se decía que un agua era dura si precisaba de una cantidad de jabón superior a la que necesita una cantidad similar de agua destilada para dar origen a una espuma persistente. Hoy día la dureza de un agua se define de forma general como la concentración total de iones alcalinotérreos que hay en el agua(3). Como la concentración de iones calcio y magnesio es, generalmente, mucho mayor que la de los otros iones alcalinotérreos, podemos decir que la dureza es la suma de las concentraciones de iones calcio y magnesio presentes en el agua. Pero esta es solo la llamada dureza total.

La dureza total es, a su vez, la suma de la dureza temporal y la dureza permanente. La dureza temporal[1] es debida a los bicarbonatos de calcio y magnesio presentes en el agua, se llama temporal porque esta dureza se pierde al hervir el agua. La dureza permanente[2] es la que queda después de la ebullición del agua, se debe a las sales de calcio y magnesio procedentes de sulfatos, cloruros, etc(4). Por otra parte, también podemos hablar de dureza específica, que indica la concentración individual de cada catión alcalinotérreo, concretamente hablaremos de dureza cálcica y dureza magnésica.

            Para complicar aún más las cosas, se puede decir que no hay una forma consensuada de expresar la dureza total del agua pudiéndose utilizar los llamados grados hidrotimétricos franceses, alemanes, americanos o ingleses(5). No entraremos aquí en las diferentes definiciones ya que es más conveniente simplificar y expresar los diferentes tipos de dureza en partes por millón, es decir, miligramos de sal disueltos en un litro de agua. Las sales elegidas para su expresión son las que más abundan de forma general en el agua natural: los carbonatos. Concluyendo, la dureza total se asimila completamente al carbonato de calcio y se expresa en miligramos de CaCO3 por litro de agua. La dureza específica se expresa en mg/L de calcio y mg/L de magnesio.

Es común clasificar las aguas según su dureza total desde aguas blandas o muy blandas hasta aguas duras o muy duras. Según la fuente que se consulte se pueden encontrar clasificaciones muy diferentes entre sí, estando la discrepancia entre ellas en el intervalo de concentraciones de carbonato de calcio asignado a cada tipo de agua. Veamos unos ejemplos para ilustrar esta discrepancia. La siguiente tabla muestra una clasificación de las aguas naturales según su dureza total, clasificación que aparece, por ejemplo, en Wikipedia(5) (que cita como fuente al Estudio Geológico de los Estados Unidos), en el texto de Odetti(28) dedicado a la Química Inorgánica, o en el de González Fernández(29) dedicado al estudio de la corrosión.

 

Tabla 1. Tipos de agua según su dureza total(5, 28, 29)

Denominación

mg/L  (CaCO3)

Agua blanda

≤ 17

Agua levemente dura

≤ 60

Agua moderadamente dura

≤ 120

Agua dura

≤ 180

Agua muy dura

> 180

 

            Una buena parte de las aguas corrientes y aguas naturales minerales se englobarían dentro de las aguas duras o muy duras según la clasificación establecida en la tabla 1. Por otra parte, la tabla 1.a muestra la clasificación que aparece en el texto de F. Muñoz Soria(30) dedicado al análisis de una gran cantidad de aguas del mundo,

 

Tabla 1.a Tipos de agua según su dureza total(30)

Denominación

mg/L  (CaCO3)

Agua muy blanda

≤ 50

Agua Blanda

≤ 100

Agua de baja dureza

≤ 150

Agua mediana dureza

≤ 300

Agua dura

≤ 450

Agua muy dura

≤ 800

Agua muy elevada dureza

≥ 800

           

Finalmente, un término medio en cuanto a los valores extremos dados en las dos clasificaciones anteriores es el que aparece en la tabla 1.b, perteneciente al Centro de Estudios Hidrográficos y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX), según se menciona en la página de Eroski Consumer(31).

 

Tabla 1.b Tipos de agua según su dureza total(31)

Denominación

mg/L  (CaCO3)

Agua blanda

≤ 50

Agua ligeramente dura

50-100

Agua moderadamente dura

100-200

Agua muy dura

≥ 200

 

            Uno de los principales inconvenientes de la utilización de un agua dura es que cuando se evapora deja depósitos sólidos o costras en las tuberías o circuitos de las máquinas y electrodomésticos, sobre todo cuando circula como agua caliente, con el consiguiente inconveniente de la obstrucción de la tubería y reducción de la eficacia del calentamiento. También, como se ha dicho, el agua dura baja mucho el rendimiento de los detergentes dificultando su labor de limpieza. En cuanto al consumo humano, no se teme que el agua dura sea perjudicial(3) para la salud, pero tiene un sabor ligeramente más amargo que el agua blanda. En cambio, las aguas duras suelen calmar mejor la sed que las aguas blandas o de dureza baja(30). Por otra parte, el agua dura es beneficiosa en agua de riego ya que los iones alcalinotérreos tienden a formar agregados (flocular) con las partículas coloidales del suelo aumentando la permeabilidad del suelo al agua.

 

            Entre los diferentes métodos analíticos para la determinación de la dureza cálcica  y  magnésica de aguas naturales y aguas corrientes, el más recomendado de forma generalizada es la valoración complexométrica con ácido etilendiaminotetraacético (EDTA). El presente trabajo está dedicado al estudio teórico y práctico del proceso de valoración por complexometría de uno de los diferentes procedimientos que hay establecidos para poder determinar la dureza del. El procedimiento estudiado determina en primer lugar la dureza total del agua mediante valoración con EDTA utilizando negro de eriocromo T como indicador y tamponando la disolución a pH 10. En segundo lugar, a pH 12, se determina la dureza cálcica mediante valoración con EDTA utilizando murexida como indicador. La dureza magnésica se obtiene por diferencia entre la dureza total y la dureza cálcica.


 

[1] Llamada también dureza calcárea.

[2] Llamada también dureza de los ácidos minerales.

 

 

 

 

 

 
 

Opciones de descarga

a) Si desea una copia (en

formato pdf) de este artículo

solicítelo sin compromiso a

fresenius1@gmail.com.

Indique claramente el título

del artículo.

 

b) También puede descargarlo

directamente (se abrirá una

ventana nueva al pinchar

sobre el enlace)

 

Creative Commons License
 

 

Felipe Moreno Romero

Lcdo. en Ciencias (Químicas)

Prof. Educación Secundaria (Andalucía)