1. LA DUREZA TOTAL DEL AGUA
Introducción:
El término dureza se refiere al contenido total de iones
alcalinotérreos (Grupo 2) que hay en el agua. Como la concentración de
Ca2+
y Mg2+
es, normalmente, mucho mayor que la del resto de iones
alcalinotérreos, la dureza es prácticamente igual a la suma de las
concentraciones de estos dos iones.
La dureza, por lo general, se expresa como el número
equivalente de miligramos de carbonato de calcio (CaCO3) por litro. Es
decir, si la concentración total de Ca2+
y Mg2+
es 1 mM, se dice que la
dureza es 100 mg L-1
de CaCO3 (= 1 mM de CaCO3).
Un agua de dureza inferior a 60 mg L-1
de CaCO3 se considera
blanda. Si la dureza es superior a 270 mg L-1
de CaCO3, el agua se
considera dura.
La dureza específica indica la concentración individual de cada
ión alcalinotérreo.
Conocer la dureza total del agua es importante tanto en el
sector privado como en el industrial:
1. El agua dura reacciona con el jabón formando grumos insolubles:
Ca2+
+ 2RCO2
-
→ Ca(RCO2)2(s)
Jabón Precipitado
R: hidrocarburo de cadena larga, como C17H35−
El Ca2+
y el Mg2+
pueden consumir una cantidad importante del
jabón que se utiliza en limpieza.
2. El agua dura deja depósitos sólidos o costras en las tuberías
cuando se evapora. El calor convierte los bicarbonatos solubles en
carbonatos (por pérdida de CO2) y se forma un precipitado de
CaCO3 que puede llegar a obstruir las tuberías de una caldera:
Ca(HCO3)2(aq) CaCO3(s) + CO2(g) + H2O
La fracción de dureza a causa del Ca(HCO3)2(aq) se denomina

2. dureza temporal porque este calcio se pierde al calentar por
precipitación de CaCO3.
La dureza debida a otras sales, sobre todo CaSO4 disuelto, se
denomina dureza permanente porque no se elimina por calefacción.
3. El agua dura es beneficiosa en agua de riego porque los iones
alcalinotérreos tienden a flocular (formar agregados) con las
partículas coloidales del suelo y, como consecuencia, aumenta la
permeabilidad del suelo al agua.
4. El agua blanda ataca al hormigón y a otros derivados del cemento.
Fundamento científico:
Para medir la dureza total, en primer lugar, se trata la muestra
con ácido ascórbico o con hidroxilamina para reducir el Fe3+
a Fe2+
, y
con cianuro para enmascarar el Fe2+
, el Cu2+
y otros iones metálicos
minoritarios. A continuación, se lleva a cabo una valoración
complexométrica con ácido etilendiaminotetraacético (AEDT), en
medio amoniacal tamponado a pH 10, en presencia de una mezcla de
indicadores (negro de eriocromo T y rojo de metilo):
1. Al adicionar el negro de eriocromo T (NET) a la muestra de agua
se forman complejos de color rojo, de los cuales el más estable
es el de Mg:
Mg2+
+ HIn2-
MgIn-
+ H+
Rojo
Ca2+
+ HIn2-
CaIn-
+ H+
Rojo
2. Al valorar con AEDT (H2Y-
), el agente complejante destruye en
primer lugar el complejo de Ca:
CaIn-
+ H2Y-
CaY2-
+ HIn2-
+ H+
3. Una vez destruido el complejo de Ca, la adición de más AEDT
destruye el complejo de Mg:
MgIn-
+ H2Y-
MgY2-
+ HIn2-
+ H+
Rojo Azul

3. Cuando el indicador queda libre, la disolución adquiere su color
característico al pH de trabajo, azul.
El cambio de color rojo-azul del indicador utilizado no es tan
brusco como sería de desear. Por ello, se añade a la disolución un
colorante inerte, cuyo color cambia su apariencia antes y después del
punto de equivalencia. Añadiendo rojo de metilo (viraje de rojo en
medio ácido a amarillo en medio básico) se produce un color rojo antes
del punto final y un color verde después del mismo.
Material y reactivos empleados:
- Kit de ensayo VISOCOLOR®
alpha Dureza Total. Consta de un
reactivo en envase cuentagotas, suficiente para 50 determinaciones
con una dureza media de 10 ºd, un recipiente para llevar a cabo el
ensayo con marca en 5 mL y una cartulina con instrucciones y tabla de
evaluación de resultados.
Figura 1. Material y reactivo utilizado en la determinación de la
dureza total de muestras de agua.
- Muestras de agua de diversas procedencias
Desarrollo:
1. Lavar el recipiente de ensayo repetidamente con la muestra de
agua.

4. 2. Llenarlo hasta la marca (5 mL)
3. Añadir el reactivo valorante gota a gota, contando las gotas, hasta
que el color de la muestra de agua cambie de rojo a verde.
4. Calcular la dureza de la muestra de agua teniendo en cuenta que
una gota corresponde a un grado de dureza total.
Figura 2. Desarrollo del ensayo.
NOTA: la práctica se debe hacer con bata y gafas de seguridad y bajo
la supervisión de un profesor.
Anexo I: Dureza total, tabla de equivalencias
ºd mg L-1
CaO
mg L-1
CaCO3
mmol L-1
1 10 18 0.18
2 20 36 0.36
3 30 54 0.54
4 40 71 0.71
5 50 89 0.89
6 60 107 1.07
7 70 125 1.25
8 80 143 1.43
9 90 161 1.61
10 100 178 1.78

5. Anexo II: Posibles interferencias
Los iones Cu(II) pueden retardar el cambio de color del
indicador. Si su contenido es alto será necesario enmascararlos.
Anexo III: Desecho de disoluciones
Los productos de reacción se desechan en envases para desecho
de productos orgánicos no clorados.