1. Determinación de la dureza
total del agua.
Objetivos
Determinación de la dureza total (calcio y magnesio) en una muestra de agua
utilizando la técnica de valoración por formación de complejos, con EDTA (Na2 EDTA)
como reactivo valorante.
Fundamento
El concepto de “dureza” probablemente sea de los más conocidos cuando se habla de
un agua, natural o tratada, asociándose intuitivamente al contenido en sales de esa
agua.
La dureza del agua la constituyen todos los cationes polivalentes (divalentes y
trivalentes, sobre todo) disueltos. No obstante debido a la alta proporción de sales de
Ca+2 y de Mg+2 (éste en menor proporción) frentes a los demás cationes, se suele
asociar dureza con contenido en sales cálcicas y magnésicas.
La determinación de la dureza del agua proporciona una medida de la calidad de las
aguas de interés doméstico o industrial ya que, por ejemplo, al calentar las aguas
duras se produce la precipitación de carbonato de calcio, que obstruye las tuberías y
los calentadores. Tradicionalmente, la dureza del agua ha estado asociada a la
capacidad de los cationes presentes en la misma para sustituir a los iones sodio y
potasio de los jabones, lo cual da lugar a grumos insolubles que pueden consumir una
cantidad importante del jabón que se utiliza en la limpieza. Sin embargo, la dureza del
agua es beneficiosa para el riego por que los iones alcalinotérreos tienden a flocular
las partículas coloidales del suelo (favorecen la formación de agregados de dichos
coloides) lo cual aumenta la permeabilidad del suelo al agua.
En las aguas naturales, la concentración de cationes calcio y magnesio es
generalmente muy superior a la de otros cationes metálicos con cargas múltiples
capaces de presentar esa propiedad.
Se define la “dureza del agua” en términos de la concentración de carbonato de calcio,
que va a ser equivalente a la concentración de todos los cationes multivalentes de la
muestra. Se suele expresar en mg/l de CaCO3 (ppm). Deben comentarse por su uso
el “grado francés” y el “grado alemán”.
1 grado francés = 10 mg/l de CaCO3
1 grado alemán = 10 mg/l de CaO
Se han establecido muchas clasificaciones de aguas atendiendo a su dureza. Se
presenta a continuación una clasificación muy simple y de bastante utilidad práctica:
 Aguas blandas, con dureza menor de 60 mg/l de CaCO3.
 Aguas semiduras, con dureza comprendida entre 60 y 270 mg/l de
CaCO3

2.  Aguas duras, con dureza mayor de 270 mg/l de CaCO3
La determinación de la dureza del agua suele realizarse valorando con EDTA, tras
tamponar la muestra a pH 10 con una disolución amortiguadora cloruro de
amonio/amoniaco. Las reacciones de complejación que tienen lugar y sus
correspondientes constantes de equilibrio son las siguientes:
ya que a pH 10 la especie del EDTA que predomina es el HY3-. El pH no debe ser muy
elevado, ya que puede producirse la precipitación de hidróxidos metálicos, y la
reacción con el EDTA sería muy lenta.
El indicador empleado en dicha determinación es el negro de eriocromo T (NET). El
negro de eriocromo T es un indicador complejométrico, ampliamente utilizado cuya
fórmula abreviada es H2In-.
OH
- N=N
O3S
-
Negro de Eriocromo T (H )
2In
NO2
Se trata de un ácido débil cuyo color depende del pH de la disolución. Su
comportamiento como ácido débil se puede describir a partir de las ecuaciones:
H2In- + H2O HIn2- + H3O+ K2 = 5,0·10-7
HIn2- + H2O In3- + H3O+ K1 = 2,5·10-12
La ionización de este colorante conduce a valores de pK1 = 6,3 y pK2 = 11,5. Así, el
negro de eriocromo T es rojo, a valores de pH menores que 6,3; azul, a valores entre 7
y 11; y amarillo naranja, por encima de 11,5. Es decir, el color del indicador depende
de la concentración hidrogeniónica, como se ha comentado anteriormente, y presenta
el siguiente equilibrio ácido-base:
H2In- HIn2- + H+ In3- + H+
Rojo pK1= 6.3 Azul pK2= 11.5 Naranja
Cuando se adiciona una pequeña cantidad del indicador negro de eriocromo T a la
disolución de la muestra, éste reacciona con ambos cationes dando productos de color
rojo, de los cuales es más estable el que origina el Mg2+.
ya que a pH = 10 la especie que predomina del indicador es el HIn2-.

3. El ácido etilendiaminotetraacético o EDTA, es una sustancia utilizada como agente
quelante que puede crear complejos con un metal que tenga una estructura de
coordinación octaédrica. Coordina a metales pesados de forma reversible por cuatro
posiciones acetato y dos amino, lo que lo convierte en un ligando hexadentado, y el
más importante de los ligandos quelatos.
EDTA, ácido etilendiaminotetraacético, tiene cuatro carboxilo y dos grupos amino;
grupos que pueden actuar como donantes de pares electrones, o bases de Lewis. La
capacidad de EDTA para potencialmente donar sus seis pares de electrones para la
formación de enlaces covalentes coordinados a cationes metálicos hace al EDTA un
ligando hexadentado. Sin embargo, en la práctica EDTA suele estar parcialmente
ionizado, y, por tanto, formar menos de seis enlaces covalentes coordinados con
cationes metálicos.
El Disodio EDTA se utiliza comúnmente para estandarizar las soluciones acuosas de
cationes de metales de transición. Tenga en cuenta que la forma abreviada de Na4-
xHxY se puede utilizar para representar a cualquier especie de EDTA, con la
designación de x número de protones ácidos enlazados a la molécula de EDTA.
EDTA forma un complejo octaédrico con la mayoría de cationes metálicos 2+, M2+, en
solución acuosa. La razón principal de que el EDTA se utiliza de manera amplia en la
normalización de los cationes metálicos de soluciones es que la constante de
formación para la mayoría de complejos cationes metálicos con EDTA es muy alta, lo
que significa que el equilibrio de la reacción:
M2+ + H4Y → MH2Y + 2H+
se encuentra ahora a la derecha. Llevar a cabo la reacción en una solución
tampón básico elimina H+, cuando este se forma, lo que también favorece la
formación de los complejos de EDTA con cationes metálicos como producto de la
reacción. Para la mayoría de los propósitos se puede considerar que la formación
de los complejos EDTA con cationes metálicos es completa, y esta es la principal
razón por el cual el EDTA se utiliza en valoraciones/estandarizaciones de este
tipo.
El EDTA se asocia antes con el Ca2+, destruyendo antes el complejo CaIn-.
Finalmente, el EDTA se asocia con el Mg2+. La detección del punto final se realiza
empleando la siguiente reacción indicadora:
donde HIn2- corresponde al indicador negro de eriocromo T.
El indicador negro de eriocromo T es inestable en soluciones acuosas y por ello se
emplea en forma sólida, en relación 1:200 con cloruro de sodio.
La concentración individual de calcio y magnesio (durezas específicas) se pueden
determinar mediante la eliminación de uno de los dos cationes (Ej. Para la
determinación de la concentración de magnesio, podremos eliminar el calcio haciendo
que precipite en forma de oxalato cálcico, CaC2O4).
Materiales y reactivos

4. Matraz aforado de 100 mL
Bureta.
Pipeta
Soporte y pinzas
Matraces Erlenmeyer
EDTA 0,02 M como patrón
primario
Espátula

5. Disolución tampón de pH 10 de Agua destilada
NH3/ NH4Cl. Se prepara
disolviendo 6.56 gr. de NH4Cl y
57 ml de NH4OH en agua
destilada y aforando a 100 ml.
Indicador: Negro de eriocromo T
(NET) al 1 % en NaCl. Se
mezcla 1 g de indicador puro
con 99 g de NaCl, y se
homogeneíza en un mortero de
vidrio.
Procedimiento
Verter 100 mL del agua problema en un erlenmeyer y añadir 5 mL de
disolución reguladora a pH 10.
Añadir unos miligramos del indicador NET y mezclar.
Valorar con la disolución de EDTA hasta viraje del indicador desde rojizo hasta
azul.
Anotar el volumen de EDTA consumido.

6. (*) Esta práctica hay que hacerla con dos tipos de aguas y se hacen tres
determinaciones con cada una de las muestras.
Cálculos y resultados
Calcula el valor de la dureza total de las muestras de agua a partir de los resultados
obtenidos, expresando la misma en miligramos de CaCO3 por litro de agua. Exprésala
además en grados franceses y grados alemanes.
0.02 moles ..EDTA
0.014 L..disolución 0.00028 ..moles ...EDTA
L..disolución

7. 100grCaCO3
0.00028 m oles de..CaCO3
.. .. 0.028gr..en..100..m l..H 2 O
1m ol..CaCO3
0.28gr 1000 g
m
Dureza en p.p.m : 280m g / L 280p. p.m
1L 1gr
Dureza en Grados Alemanes (ºdH): 1 grado Aleman equivale a 17.9 mg CaCO3/L
H2O
Por tanto 280 mg CaCO3/L = 15.642 ºdH
Dureza en Grados Franceses (ºfH): 1 grado Francés equivale a 10 mg CaCO3/L H2O
Por tanto 280 mg CaCO3/L = 28 ºfH
Paloma Arjona Mudarra 1º Bachillerato D.