DETERMINAZIONE DELLA DUREZZA DELL’ACQUA

PRESUPPOSTI TEORICI

La durezza totale dell’acqua è dovuta alla presenza  in soluzione dei cationi metallici, esclusi  i cationi monovalenti dei metalli alcalini. Normalmente, nelle acque naturali, gli unici cationi presenti in quantità non trascurabile che causano la durezza sono i cationi Ca²⁺ e Mg²⁺. La loro presenza può causare vari inconvenienti tra cui la formazione del calcare soprattutto quando l’acqua è soggetta al riscaldamento. Infatti  nell’acqua è spesso presente l’anione bicarbonato e quando l’acqua viene riscaldata avvengono le reazioni:  

Ca(HCO₃)₂ →   H₂O + CO₂  + CaCO₃ ↓

Mg(HCO₃)₂ →   H₂O + CO₂ + Mg CO₃ ↓

Il precipitato di CaCO₃ e MgCO₃ costituisce il calcare.

La durezza totale dell’acqua viene solitamente espressa in gradi francesi ( simbolo °F) cioè in grammi  di Ca CO₃ che si formano da 100 litri di acqua.

PRINCIPIO DEL METODO

Il Ca²⁺ e il Mg²⁺ vengono titolati con l’EDTA sale disodico la cui formula può essere rappresentata dalla sigla Na₂H₂Y.2H₂O con massa molecolare 372,25

Questo reagisce sia con il Ca²⁺ che con Mg²⁺ nel rapporto di 1:1 e la reazione può così essere rappresentata:

Per il Ca²⁺   Ca²⁺+  Na₂ H₂Y→  Ca H₂Y +2 Na⁺

Per il Mg²⁺   Mg²⁺+  Na₂ H₂Y → Mg H₂Y +2 Na⁺

Mediante due titolazioni si può determinare  la durezza totale ( data cioè sia dal Ca²⁺  che dal  Mg²⁺ ) e la durezza calcica, mentre la durezza magnesiaca si determina per differenza.

REATTIVI PER LA DET. DELLA DUREZZA TOTALE

·        Sol di EDTA sale disodico a titolo noto 0,01 M: sciogliere in acqua distillata 3,7225g di EDTA sale disodico e diluire a 1000 ml

·        Soluzione tampone a pH=10: Diluire 350 ml di ammoniaca concentrata con 300 ml di acqua distillata; aggiungere 54g di cloruro di ammonio sciolti a parte in 200 ml di acqua distillata e diluire il tutto fino a 1000 ml.

·        Indicatore nero eriocromo: preparare un miscuglio di nero eriocromo all’1% in cloruro di sodio

PROCEDIMENTO PER LA DET. DELLA DUREZZA TOTALE

 A100 ml di acqua in esame, aggiungere 5ml di soluzione tampone a ph 10, una punta di spatola di indicatore nero eriocromo  e titolare con EDTA 0,01M fino al viraggio dal rosso all’ azzurro.

ESEMPIO DI CALCOLO

ml utilizzati per la titolazione 22,0

La totale durezza espressa in °F è uguale ai ml di EDTA 0,01 M usato per titolare 100 ml di acqua. La durezza totale del campione risulta perciò di 22,0 °F

REATTIVI PER LA DET. DELLA DUREZZA CALCICA

Sol di EDTA sale disodico a titolo noto 0,01 M: vedi durezza totale

NaOH 2 N: sciogliere in acqua distillata 80g di NaOH (gocce) e diluire a 1000 ml

Indicatore muresside: preparare un miscuglio di muresside all’1% in cloruro di sodio

PROCEDIMENTO PER LA DET. DELLA DUREZZA CALCICA

A 100 ml di  campione aggiungere 2 ml di idrossido di sodio circa 2 N, una punta di spatola dell’indicatore muresside e  titolare con EDTA sale disodico 0,01 molare fino al viraggio dal rosso al  viola. Per differenza tra durezza totale e la calcica si calcola la durezza magnesica.

ESEMPIO DI CALCOLO PER LA DET. DELLA DUREZZA CALCICA                                      

ml utilizzati per la titolazione 14,7

Massa atomica del calcio 40,08       

n° moli EDTA= M . V(l) = 0,01 . 0,0147 = 0,000147 = moli di Ca²⁺

m (g) = n° moli . MM(Ca) = 0,000147 . 40,08 = 0,00589 g = 5,89 mg di Ca²⁺ in 100 ml di campione

Conc in mg/l di Ca²⁺ = m(mg)/V(l) = 5,89 / 0,1 = 58,9 mg/l

ESEMPIO DI CALCOLO PER LA DET. DELLA DUREZZA MAGNESIACA

ml utilizzati per la titolazione:  22,0 – 14,7 = 7,3ml

Massa atomica del magnesio 24,31

n° moli EDTA = M . V(l) = 0,01 . 0,073 = 0,000073 moli

m (g) magnesio = n° moli . MM = 0,000073 . 24,31 = 0,00177 g = 1,77 mg  di Mg²⁺ in 100 ml di campione

Conc. in mg/l di Mg²⁺= m(mg)/V(l) =17,7 / 0,1 = 1,77 mg/l