Equilibrios de formación de complejos

Complejo: Especie formada por asociación de dos o más especies mas simples, cada una de las cuales puede existir independientemente Tienen un ión central, que se une a un número de especies moleculares o aniónicas llamadas ligantes. Los ligantes son aniones o moléculas capaces de actuar como dadores de electrones: Cl-, Br- I-, CN-, SCN-, S2O3-2, OH-, NH3, H2O, etc.

Se forman y descomponen en forma prácticamente instantánea Se forman Complejos Lábiles Inertes Se forman y descomponen en forma prácticamente instantánea Se forman y descomponen a muy baja velocidad.

Formación de complejos - Reacciones en etapas Pueden existir varias especies en concentraciones apreciables. Conocido el pH, las concentraciones de las especies en equilibrio se calcula usando las funciones de distribución.

Constantes globales

¿Qué es la dureza del agua y en qué unidades se mide? La dureza del agua se puede definir como la concentración total de iones calcio y de iones magnesio (Ca2+ y Mg2+), los dos cationes divalentes más habituales en un agua natural; en realidad, podríamos definir la dureza como la suma de todos los cationes polivalentes, pero son con mucha diferencia calcio y magnesio los que tienen importancia en la dureza global de un agua.

¿CÓMO SE GENERA LA DUREZA DEL AGUA? La presencia de sales de magnesio y calcio en el agua depende fundamentalmente de las formaciones geológicas atravesadas por el agua de forma previa a su captación. Las aguas subterráneas que atraviesan acuíferos carbonatados (calizas) son las que presentan mayor dureza y dichos acuíferos están formados por carbonatos de calcio y magnesio. Las aguas subterráneas procedentes de acuíferos con composición eminentemente silicatada (p.e. granitos) dan lugar a un agua blanda, es decir, con cantidades muy bajas de sales de calcio y magnesio.

¿EN QUÉ INFLUYE LA DUREZA DEL AGUA EN NUESTRO DÍA A DÍA? Un efecto muy visible en aguas de distinta dureza (un agua “dura y un agua “blanda”) es su diferente comportamiento ante la adición de jabón. En presencia de la misma cantidad de jabón, la aparición de espuma es mucho menor si se trata del agua “dura”, ya que el calcio y el magnesio reaccionan con los compuestos que forman el jabón y dejan de ser efectivos, con la consiguiente necesidad de añadir más cantidad de jabón si nos encontramos en este extremo. El efecto más conocido en lugares en los que el agua de abastecimiento presenta una elevada dureza es la formación de incrustaciones calcáreas (comúnmente denominadas como cal).

Un contaminante específico puede ser perjudicial en diversas operaciones industriales. En este caso el calcio y el magnesio son los principales contaminantes que forman incrustaciones en la mayoría de los abastecimientos de agua cruda. Casi todos los métodos de tratamiento para agua de calderas tienen como principal objeto evitar o reducir la formación de los depósitos de calcio y magnesio. Estos dos iones producen, sobre las superficies de transferencia térmicas y otras partes internas del sistema de calderas, depósitos voluminosos y pesados, que varían desde incrustaciones duras hasta precipitados suaves.

Si en una caldera se utiliza agua de alimentación no tratada, en un lapso muy corto, las superficies de transferencia de calor se cubren con incrustaciones de sulfato de calcio (que produce un depósito duro y cristalino) y carbonato de calcio, que puede existir ya sea como depósito suave o como capas duras. El carbonato de calcio es uno de los principales constituyentes de los depósitos en los sistemas de precalentamiento. Las sales de magnesio, tales como el silicato de magnesio y el hidróxido de magnesio, generalmente forman depósitos suaves y lodo. Estos depósitos, entre otros provienen de la dureza, interfieren gravemente con la transferencia de calor y reducen la eficiencia. Si no se evitan o eliminan a intervalos apropiados, se producirán fallas frecuentes en la tubería

Cómo se determina la concentración de Calcio y de Magnesio en aguas? En los sistemas de enfriamiento abiertos pueden formarse incrustaciones y depósitos debido a la concentración de sólidos disueltos que se produce durante el enfriamiento por evaporación. Cuando se sobrepasan los limites de solubilidad, el carbonato de calcio se precipita en la forma de depósitos o lodos. También puede depositarse sulfato de calcio en algunos sistemas abiertos de recirculación, a menos que se ajuste debidamente la purga Cómo se determina la concentración de Calcio y de Magnesio en aguas? Por medio de una titulación utilizando un equilibrio de formación de complejos, utilizando EDTA como agente quelante.

La presencia de bicarbonatos en el agua hace que, cuando se calienta el agua dura, se formen precipitados de carbonato cálcico que dan lugar a las llamadas costras calcáreas, según la reacción siguiente: Ca2+ (aq) + 2HCO3– (aq) ↔ CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l)     (Reacción 1) Si se produce el depósito sólido en entornos industriales, puede llevar a la ocurrencia de costosas averías en calderas, torres de enfriamiento y otros equipos. Estas costras calcáreas se pueden eliminar provocando la reacción química inversa a la anterior, es decir, que forme nuevamente calcio soluble y bicarbonato. Esto se puede lograr, por ejemplo, añadiendo un exceso de dióxido de carbono o un ácido débil, como ácido acético (vinagre) o ácido cítrico (zumo de limón). Muchos preparados de limpieza para eliminar la cal se basan, de hecho, en un pH ligeramente ácido.