Dureza del agua

El título hidrotimétrico (TH o GH en alemán para GesamtHärte ), o dureza del agua , es un indicador de mineralización del agua . Es debido sólo para calcio y magnesio iones .

La dureza se expresa en ppm m / V (o mg / L) de CaCO 3 o en grados franceses (símbolo ° fo ° fH) en Francia y Suiza (no confundir con el símbolo ° F, grado Fahrenheit ). Un grado francés corresponde a 10  ppm de piedra caliza que representan 10 -4  mol L -1 de calcio , es decir, 4  mg / L de Ca 2+ , o incluso 2,4  mg de magnesio por litro de agua:

con concentraciones en mmol / L .Rango de valores de títulos hidrotimétricos:
TH (° f) 0 a 7 7 a 15 15 hasta 30 30 hasta 40 + 40
Agua muy dulce dulce bastante duro difícil muy duro

Generalmente, se hace una distinción entre dureza permanente y dureza temporal, siendo la suma de las dos la dureza total. La dureza se determina mediante una determinación complexométrica con EDTA (ver quelación ). On utilise un adoucisseur d'eau pour adoucir l'eau jusqu'à environ cinq degrés français, car les détergents tels que le savon sont moins efficaces dans une eau dure : les ions calcium et magnésium font précipiter les anions carboxylate à longue chaîne présents dans el jabón.

Las sales minerales que entran en estado disuelto en el cálculo de la dureza del agua son a menudo esenciales para la salud. Cuando se disuelven en agua, se encuentran en forma de cationes y aniones . En el estado libre, sin embargo, estos son difíciles de asimilar por los seres vivos (que asimilan más fácilmente los iones complejos ).

Química

Título alcalimétrico (TA)

Permite conocer el contenido de agua de carbonatos y bases fuertes presentes en el agua. Este análisis se realiza en presencia de fenolftaleína que pasa de incolora a rosa fucsia a un pH de 8,2 o de azul de timol que cambia de amarillo a azul a un pH de 8,0. La fuerza alcalimétrica se expresa en grados franceses (° f).

Título alcalimétrico completo (TAC)

El TAC (fuerza alcalimétrica completa) es la cantidad utilizada para medir la tasa de hidróxidos, carbonatos y bicarbonatos en agua, su unidad es el grado francés (° fo ° fH).

TAC = [HO-] + [CO32-] + [HCO3-]

Titulando el agua a analizar con un ácido , se obtiene un primer punto de equivalencia que es el TA (fuerza alcalimétrica) y que corresponde a pH = 8,2 (cambio de fenolftaleína *, o incluso azul de timol). En este punto, todos los hidróxidos y carbonatos se han neutralizado.

Al continuar el ensayo, se produce un segundo punto de equivalencia a pH = 4,4 (cambio en heliantina ). Entonces se habrán determinado todos los hidróxidos, carbonatos y bicarbonatos presentes inicialmente.

Se trata de prestar atención a las unidades utilizadas en las ecuaciones, que se escriben de diferente manera según se utilice ° f o mol / L.

* *: La fenolftaleína ha sido declarada CMR C2B (Carcinógeno, Mutágeno, Reprotóxico; Categoría 2B: Dichos agentes, mezclas y circunstancias de exposición son posiblemente carcinógenos para los humanos) y como tal, no debe usarse sin las precauciones requeridas por las regulaciones .

Acuario

Para acuarios con peces de agua dulce , es importante mantener la dureza del agua en un cierto rango. Se trata de renovar parte del agua cada semana, obviamente el agua añadida debe ser de una dureza muy específica.

Una dureza de 14 a 25  ° F es adecuada para la gran mayoría de peces de acuario de agua dulce.

En acuarios de agua dulce , la dureza del agua, TH, se puede ajustar mezclando agua del grifo con agua de ósmosis inversa. La TH del agua de ósmosis inversa está cerca de 0  ° f . Es posible elaborar esta agua mediante un dispositivo ( ósmosis ) o comprarla en una tienda especializada en tiendas de mascotas.

Para calcular la cantidad de agua de ósmosis inversa necesaria para un TH elegido:

Volumen de agua RO (en litros) = volumen del acuario (en litros) × ( agua del grifo TH - TH seleccionado ) / ( agua del grifo TH - agua TH RO ).

La dureza total o TH (título hidrotimétrico) se mide mediante una prueba, más a menudo de una marca alemana, luego se mide la dureza en grados alemanes o GH. Para convertir unidades alemanas (GH) en unidades francesas TH, usamos la escala: TH = 1,78 × 1 ° GH .

Aquí se muestra la dureza recomendada para los peces de colores , el pez de acuario más popular .

Unidades de medida

Midiendo diferentes iones (calcio, con una masa molar de 40  g / mol y magnesio, con una masa molar de 24  g / mol ), la TH no se puede expresar con la unidad que se usa habitualmente en hidrología , a saber, el miligramo por litro (mg / L ) o uno de sus múltiplos. Por otro lado, podría expresarse en la unidad internacional, el mol por kilogramo (mol / kg). Sin embargo, es más habitual utilizar el equivalente en mili por litro (meq / L) o:

Multiplicar los factores de los valores a convertir para obtener la dureza del agua en los otros estándares:
Valores para convertir peso molecular ° GH ° TH ° fH ppm mval / L mmol / L
Grado francés (° fH) CaCO 3 100 0.560 0,740 1 10 0,2 0,1
Grado alemán (° GH) CaO 56 1 1.321 1,786 17,8 0.357 0,178
Grado americano (TH) Ca (OH) 2 74 0,757 1 1,351 14.3 0,285 0,142
ppm CaCO 3 (Estados Unidos) 1  ppm = 0,056 0,07 0,1 1 0,02 0,01
mval / L de iones de metales alcalinotérreos 1 mval / L = 2.8 3,51 5 50 1 0,50
mmol / L de iones de metales alcalinotérreos 1 mmol / L = 5,6 7.02 10.00 100,0 2,00 1

Métodos de medición

El título hidrotimétrico se mide por complexometría , un poderoso agente quelante - EDTA , que a veces se encuentra en complejos formadores de lejía con cationes metálicos. En la práctica, todos los metales divalentes , por ejemplo los iones ferrosos, pueden medirse, por lo que son interferentes, pero su concentración se considera insignificante en comparación con las de calcio y magnesio . La TH también se puede calcular sumando las concentraciones de calcio y magnesio medidas por otros métodos, por ejemplo , espectrometría de absorción atómica o cromatografía iónica .

Índices

Se utilizan diferentes índices para describir el comportamiento del carbonato de calcio en mezclas de agua, aceite o gas.

Índice de saturación de Langelier (LSI)

El índice de saturación de Langelier es un número adimensional que se utiliza para determinar la estabilidad del carbonato de calcio en agua. Indica si el agua se precipitará, se disolverá o estará en equilibrio con el carbonato de calcio. En 1936 , Wilfred F. Langelier desarrolló un método para predecir el pH al que el agua está saturada con carbonato de calcio (pH s ). Se calcula haciendo la diferencia entre el pH del agua y el pH de saturación (pH s ). El LSI se expresa por la diferencia entre el pH actual del agua y el pH de saturación:

LSI = pH medido - pH s

Interpretación

Dureza cero

El título hidrotimétrico de agua libre de calcio y magnesio (por ejemplo, agua destilada o solución de hidróxido de sodio ) es cero.

Aguas naturales

El título hidrotimétrico de las aguas naturales a menudo aumenta con la distancia a la fuente, el agua se carga con sales minerales . Como las aguas continentales naturales son generalmente calcáreas (bicarbonato de calcio), el valor de su TH es cercano al de su contenido alcalimétrico completo (TAC).

Agua de mar

El agua de mar tiene una dureza total de unos 750 grados franceses.

Efectos

Salud humana

La dureza del agua no tiene ningún impacto en la salud humana (el calcio y el magnesio son componentes principales de nuestro cuerpo) y el agua sigue siendo potable independientemente de su TH. Existen excepciones a estas reglas generales, explicadas por las características químicas de ciertos minerales.

Se informa con frecuencia que el agua dura irrita la piel, especialmente la piel sensible. Algunas personas son intolerantes a la cal y presentan enrojecimiento, picazón o tirantez en la piel después del contacto directo con agua dura. Sin embargo, estas afirmaciones están mal documentadas por estudios científicos y, a menudo, son el resultado de afirmaciones realizadas por profesionales del tratamiento del agua. Los efectos sobre la piel del agua dura serían indirectos (dosis más altas de jabones, ver más abajo), probablemente sería una sensación de sequedad en lugar de una verdadera sequedad de la piel.

Otros problemas: sarro, detergente

El agua dura tiene inconvenientes domésticos debido a la precipitación de piedra caliza (carbonato de calcio). La formación de incrustaciones se puede evitar eliminando el calcio mediante el ablandamiento del agua o la ósmosis inversa .

Además, la cal disminuye la eficacia de los detergentes . Las dosis recomendadas en las instrucciones de uso de los detergentes son válidas para agua de dureza media (unos quince grados franceses) y deben aumentarse (o disminuirse) si se utiliza agua dura (o blanda).

Notas y referencias

  1. El agua altamente mineralizada es "difícil de hacer espuma" con jabón, de ahí el término dureza.
  2. Análisis del agua, detalles
  3. (in) Corrosión por agua
  4. "Los efectos del agua dura en la piel" , Unión francesa de profesionales del tratamiento del agua
  5. “  procedimientos anti-sarro‘poco convencionales’: ANSES recomendaciones | Anses - Agencia Nacional para la Seguridad Alimentaria, Ambiental y de Salud Ocupacional  ” , en www.anses.fr (consultado el 3 de junio de 2019 )

Apéndices

Bibliografía

Artículos relacionados

enlaces externos