Agua Dura

Un agua es referida como dura cuando contiene más minerales que la común, especialmente calcio y magnesio. Éstos son iones cargados positivamente (cationes) que, debido a su presencia, harán que otros cationes se disuelvan con mayor dificultad y, además, atraerán iones negativos formando compuestos insolubles que precipitarán. Todo esto trae, evidentemente, muchos inconvenientes tanto para la industria como para el hogar:
Al utilizar soluciones jabonosas, no se efectúa la acción detergente hasta que los iones del agua no se han eliminado completamente y, por lo tanto, es necesaria una cantidad de jabón mucho mayor. Mientras tanto, el jabón no produce espuma y gran cantidad de éste se gasta en la formación de sales insolubles. Éstas, además de su mal aspecto, dejan costras en las bañaderas y ollas y tienen una acción deteriorante en las telas, ya que quedan depositadas entre los intersticios de los tejidos. Por otra parte, cuando se calienta el agua, se depositan los precipitados en las paredes de las tuberías y las calderas formando capas de sarro que pueden llegar a acumularse hasta el extremo de ocasionar su obstrucción y, en algunos casos, puede producir roturas o explosión por sobrecalentamiento.


Para evitar estos problemas, es necesario 'ablandar' el agua.

Primero, algunas definiciones:

• Dureza temporaria: es la que desaparece por calentamiento y se debe a los bicarbonatos Ca y Mg.
• Dureza permanente: no es eliminada por calentamiento y se debe a los cloruros, sulfatos, etc.
• Dureza total: es la suma de las concentraciones de calcio y magnesio, expresadas ambas en miligramos por litro de carbonato de calcio (mg/l ó ppm).
• Grado de dureza: entre 0 y 50 ppm, blanda; entre 50 y 150 ppm, semi-dura; entre 150 y 300 ppm, dura; más de 300 ppm, muy dura.

En el análisis de la dureza total en muestras de aguas, el método comúnmente utilizado es el de la cuantificación de los iones calcio y magnesio mediante titulación con el complejante EDTA: a la muestra de agua que contiene los iones se le añade un buffer de PH 10, luego se le agrega el indicador negro de eriocromo T (NET) y enseguida se procede a titular con EDTA hasta la aparición de un color azul. Si se revela una cantidad significativa de iones se procederá al ablandamiento. Éste puede lograrse por diversos métodos, pero en particular mediante el método de la cal-soda o la aplicación de zeolitas.


Zeolitas: son silicoaluminatos (naturales o artificiales) que, como resinas de intercambio iónico, sustituyen al calcio y magnesio del agua dura por sodio, potasio, etc. En la de sodio, por ejemplo, su fórmula es: nSiO2 . Al2O3 . Na2O (abreviadamente ZNa2), con n entre 5 y 13.
El sodio de la zeolita pasa a la solución en forma de carbonato, sulfato o cloruro (sal común) y el calcio y magnesio del agua son absorbidos por la zeolita. Cuando ésta queda inerte o saturada, se regenera mediante un lavado con salmuera, cuya alta concentración de sodio permite restituirlo.


El agua que atraviesa el lecho de la zeolita debe estar libre de detritus, lodo y precipitados finamente divididos, ya que estos recubren y tapan las partículas de la resinas, haciéndolas menos eficientes.


Cal-Soda: las sales solubles del agua dura se transforman químicamente en compuestos insolubles, que son en parte precipitados y en parte filtrados. Esto se logra agregando al agua una suspensión lechosa de cal (hidróxido de calcio) en cantidad necesaria, junto con una solución de carbonato sódico. Éstos, al reaccionar, producen carbonato de calcio e hidróxido de magnesio, que son los compuestos (de constitución química más sencilla) de Ca y Mg más insolubles (solubilidad en agua a 20ºC: de CaCO3 0,01g/l; de Mg(OH)2 0,009 g/l).

Dureza debida a iones calcio:
La dureza temporaria, es decir, el hidrógenocarbonato de calcio, es convertido en carbonato mediante cal apagada:
Ca(CO3H)2 + Ca(OH)2 ---> 2CaCO3 + H2O
La dureza permanente, cloruros, nitratos, etc., se elimina tratando con soda:
CaCl2 + Na2CO3 ---> CaCO3 + NaCl

Dureza debida a iones magnesio:
Se eliminan ambas durezas (temporaria y permanente) con cal apagada.
Temporaria:
Mg(CO3H)2 + 2Ca(OH)2 ---> Mg(OH)2 + 2CaCO3 + 2H2O
Permanente:
MgCl2 + Ca(OH)2 ---> Mg(OH)2 + CaCl2


Al eliminarse la dureza permanente de Mg, se crea dureza permanente de Ca. Por este motivo, es necesario añadir un excedente de soda.