Determinar por titulometría con EDTA, las durezas total, de calcio y/o de magnesio, y la concentración de calcio y/o magnesio en una muestra de agua.
3.1. Fundamento
En la práctica se define la dureza total del agua como la suma de las concentraciones de iones calcio y magnesio expresado como carbonato de calcio en mg/L. El método titulométrico se basa en la capacidad que tiene la sal sódica del ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) para formar complejos de quelato solubles al añadirse a soluciones de algunos cationes metálicos. Al determinar la Dureza Total, el pH de la solución debe estar alrededor de 10, para lo cual se adiciona la solución tampón de dureza y como indicador el Negro de Eriocromo T, que causa una coloración rojo vino. La adición de EDTA como titulante acompleja los iones calcio y magnesio y en el punto final de la titulación, la solución vira a color azul. Para asegurar un satisfactorio punto final, tiene que existir Mg, el cual se introduce en el tampón. Aunque la agudeza del punto final se incrementa con el pH, éste no puede incrementarse indefinidamente pues precipitaría carbonato de calcio o hidróxido de magnesio. Para la Dureza de Calcio se utiliza como alcalinizante el hidróxido de sodio para llevar el pH a un alto nivel con el fin de precipitar el magnesio y poder determinar el calcio, utilizando Murexida como indicador, que forma con el EDTA un punto final de color violeta definido. La Dureza de Magnesio se determina por diferencia entre la Dureza Total y la de Calcio. El Calcio y el Magnesio se determinan por cálculos provenientes de las Durezas de Calcio y Magnesio, respectivamente.
3.2. Ámbito de aplicación
El método es aplicable a todo tipo de aguas, siempre que no sean altamente coloreadas, salinas o con altos contenidos de metales. Las aguas residuales o contaminadas deben someterse previamente a una digestión ácida.
3.3. Interferencias
A las concentraciones habitualmente encontradas en nuestras aguas crudas y tratadas, no interfieren otras sustancias.
3.4. Descripción de la metodología analítica
3.4.1. Recolección, preservación y almacenaje de muestras:
Las muestras pueden recolectarse en frascos de plástico o vidrio. Se recomienda analizar sin dilación aunque pueden preservarse a pH < 2 con ácido nítrico o ácido sulfúrico y almacenarse por un tiempo no mayor de seis meses sin necesidad de refrigeración. No obstante, puede refrigerarse la muestra si otros analitos así lo requieren.
3.4.2. Equipos y materiales:
3.4.3. Reactivos:
Para la preparación de reactivos, patrones y muestras, se empleará agua desionizada. Todos los reactivos son de grado analítico, excepto se indique alguna especificación.
3.4.2. Procedimiento:
Las condiciones ambientales no son críticas para la realización de este ensayo.
Titulación del EDTA 0.01M:
Dejar que la solución estándar de Ca alcance la temperatura ambiente y pipetear 10 mL de la misma a un matraz erlenmeyer de 250 mL, agregar 40 mL de agua desionizada y 1 mL de solución tampón (para garantizar pH próximo a 10). Añadir 1 cucharilla de Indicador Negro de Eriocromo T (la solución tomará color rojo vino). Titular con solución EDTA hasta viraje a color azul suave.
Cálculos:
V (CaCO3) x M (CaCO3) = V (EDTA) x M (EDTA)
Realizar al menos dos réplicas que resulten coincidentes (diferencia máxima de 0.1 mL en los volúmenes gastados) y considerar el valor promedio.
El criterio previo de analizar réplicas, también se aplica a las muestras.
Determinación de dureza total en muestras:
Determinación de dureza de calcio en muestras:
3.5. Control de calidad:
Rutinariamente se realiza mediante gráfico de control, cuya vigencia será de seis meses que es el tiempo de conservación de la muestra.
3.6. Cálculos y presentación de resultados
Cálculos:
Dureza total:
A x M x 100000
Dureza total como mg CaCO3/L = ------------------------------
mL de muestra
Dureza de Calcio:
A x M x 100000
Dureza de Ca como mg CaCO3/L = ------------------------------
mL de muestra
Para ambas:
A = mL de EDTA gastados en la titulación
M = molaridad del EDTA
Para 50 mL de muestra, volumen habitualmente utilizado, se simplifica a:
Dureza (total o de Ca) como mg CaCO3/L = A x M x 2000
En caso de utilizar diluciones:
Dureza (total o de Ca) como mg CaCO3/L = A x M x 2000 x Fd
Siendo Fd: factor de dilución
Dureza de Magnesio:
Dureza de Magnesio = Dureza Total - Dureza de Calcio
Calcio:
mg Ca/L = Dureza de Calcio / 2.5 ó
mg Ca/L = [ A x 40.08 x M x 1000 ] / mL de muestra
Magnesio:
mg Mg/L = Dureza de Magnesio / 4.12 ó
mg Mg/L = Dureza de Magnesio x 0.243
Todos los resultados se expresan en mg/L y redondeados a la unidad.
Para las durezas se expresan en mg CaCO3/L.
Cuando el resultado sea < 5 mg/L, consultar el límite de detección vigente o calcularlo en el momento del ensayo.
Bibliografía