1. ACIDEZ, ALCALINIDAD y DUREZA EN UNA MUESTRA DE AGUA NATURAL
OBJETIVOS
- Realizar un análisis de calidad de agua relacionado con términos de ácidez, alcalinidad y dureza
- Cuantificar por métodos volumétricos en una muestra de agua natural parámetros fisicoquímicos de
análisis relacionadas con la presencia de iones Ca+2 y Mg+2, grado de acidez y alcalinidad.
- Correlacionar los resultados experimentales con las reacciones químicas que rigen cada proceso.
INTRODUCCION
La acidez y alcalinidad son propiedades importantes de las aguas naturales y determinantes de la
calidad de muestras de agua ya sea para consumo doméstico o industrial.
Las valoraciones de neutralización se utilizan para la determinación de gran número de especies
inorgánicas, orgánicas y bioquímicas que posean propiedades ácidas o básicas. Son igualmente
importantes, sin embargo, muchas aplicaciones en que se da un paso intermedio por el cual el
analito se transforma en un ácido o en una base para ser posteriormente valorado con una base o un
ácido patrón.
Una forma sencilla para detectar el punto de neutralización en las titulaciones ácido – base es
mediante el uso de indicadores. En las titulaciones ácido – base alrededor del punto de neutralización
se da un incremento notable y repentino de pH de la solución. Si a la solución que se desea titular se
le añaden unas gotas de una solución de un indicador adecuado resultará que cuando la titulación
ya se encuentre alrededor del punto de neutralización, ocurrirá un cambio de color en el indicador,
puesto que repentinamente se ha pasado de un pH ácido a un pH básico o viceversa. Un indicador
en un medio ácido existe como HIn y tiene un color característico y en el medio básico existe como
In- y tiene también un color característico diferente al anterior. Un indicador muy utilizado en
titulaciones ácido – base es la fenolftaleína.
Acidez
Es la capacidad de un agua para donar protones. Este incluye los protones no ionizados de los ácidos
débiles tales como el carbónico y el tánico, así como también los debidos a la hidrólisis de sales como
los sulfatos de hierro y aluminio. Los ácidos minerales contribuyen a la acidez y le imparten a la
muestra un pH muy bajo.
Los ácidos contaminantes desplazan el equilibrio carbonato, bicarbonato y dióxido de carbono que
existen en muchas aguas naturales usadas para propósitos potables, además incrementan la
corrosividad e interfieren los índices de reactividad química, su especificación y lo procesos
biológicos.
Alcalinidad
La alcalinidad de un agua es su capacidad para neutralizar ácidos y constituye la suma de todas las
bases titulables. La alcalinidad de las aguas es generalmente impartida por los iones carbonato,
bicarbonato e hidróxido, componentes de un agua natural por lo que suele tomarse como una
indicación de estos componentes. Los valores encontrados en este análisis pueden verse contribuidos
con concentraciones de boratos, fosfatos, silicatos y otras bases, cuando se encuentran presentes.
Las determinaciones de alcalinidad se utilizan en la interpretación y el control de los procesos de
tratamiento de aguas limpias y residuales.
La Dureza
Iones Ca+2 y Mg+2, no representan aspectos de interés sanitario graves, pero su remoción obedece
más a intereses estéticos y económicos y no específicamente de salud. Algunos niveles superiores de
dureza total/cálcica típicos o los establecidos por norma en muestras de agua evidencian
generalmente la influencia de procesos naturales (las aguas superficiales generalmente son más

2. blandas que las aguas subterráneas; desalinización de agua marina por evatranspiración) y/o
antropogénicos (vertimiento de aguas residuales domésticas) pero que no representan serios
problemas para la salud pública más que dificultades para el uso industrial y doméstico por posibles
incrustaciones, ineficiencias térmicas e incluso de baja percepción por sabores no característicos.
La dureza es causada por cationes metálicos polivalentes. Estos iones pueden reaccionar con el
jabón para formar precipitados y con ciertos aniones presentes en el agua para formar costras. Los
principales cationes causantes de dureza son los iones bivalentes de calcio, magnesio, estroncio,
hierro ferroso e ión manganoso. Estos cationes, sumados a los aniones más importantes a los que se
asocian, aparecen en la tabla 1, en orden de su abundancia relativa en las aguas naturales. Se cree
que algunas veces los iones aluminio y férrico contribuyen a la dureza del agua; sin embargo, su
solubilidad es tan limitada a los niveles de pH de las aguas naturales que las concentraciones iónicas
son insignificantes.
Tabla 1. Principales cationes que causan dureza en el agua y los principales aniones asociados con
ellos
Cationes que causan dureza Aniones
Ca2+ HCO3-
Mg2+ SO42-
Sr2+ Cl-
Fe2+ NO3-
Mn2+ SiO32-
TIPOS DE DUREZA
Además de la dureza total, es deseable y algunas veces necesario conocer los tipos de dureza
presentes en la muestra. Hay dos criterios para clasificarla: (1) por el ión metálico y (2) por los aniones
que se unen a los iones metálicos.
Dureza por calcio y magnesio
El calcio y el magnesio causan la mayor parte de la dureza de las aguas naturales. En algunas
situaciones es importante conocer la cantidad de dureza por calcio y magnesio en el agua. Si se
determina la dureza por calcio, la dureza por magnesio se obtiene sustrayendo la dureza por calcio
de la dureza total, de la siguiente manera:
Dureza total – dureza por calcio = dureza por magnesio
Dureza por carbonatos y por no carbonatos
La parte de la dureza total del agua que es químicamente equivalente a la alcalinidad por
bicarbonato mas carbonato se llama dureza por carbonatos. Puesto que tanto la alcalinidad como
la dureza se expresan en términos de CaCO3, la dureza por carbonato se puede calcular se la
siguiente forma:
Cuando la alcalinidad < dureza total,
Dureza por carbonato (en mg/L) = alcalinidad (en mg/L)
Cuando la alcalinidad  dureza total,
Dureza por carbonato (en mg/L) = dureza total (en mg/L)
La dureza por carbonato se reconoce especialmente porque los iones bicarbonato y carbonato con
que se une tienden a precipitar este tipo de dureza al llevar el agua a temperaturas elevadas, tal
como ocurre en las calderas o durante el proceso de ablandamiento con cal. La dureza por
carbonato se llamó inicialmente dureza temporal debido a que se puede hacer que precipite por
ebullición prolongada.

3. La cantidad de dureza adicional a la dureza por carbonatos se llama dureza por no carbonatos y se
puede calcular de la siguiente manera:
Dureza por no carbonatos (DNC) = dureza total – dureza por carbonatos
La dureza por no carbonatos inicialmente se llamó dureza permanente debido a que no es posible
removerla o precipitarla por ebullición. Los cationes de la dureza por no carbonatos están unidos a los
aniones de sulfato, cloruro y nitrato.
Las aguas con dureza, ocasionan problemas que son del interés del ingeniero sanitario como son las
incrustación en las tuberías de unidades que operan a altas temperaturas, la corrosión de este tipo de
tuberías y el gasto excesivo de jabón en las operaciones de lavado. Esta agua, no ofrecen mayor
problema para consumo humano, a no ser por el costo en el proceso de lavado, pero si son
problemáticas para el uso industrial.
PROCEDIMIENTO
ESTANDARIZACION DE LA SOLUCION DE NaOH
Tome 40 mL de la solución estandarizada de KHC8H4O4 0,05N, y titule con la solución de NaOH, hasta
el punto de inflexión, el cual debe estar próximo a un pH de 8.7. Calcule la normalidad del NaOH
como:
,
2.204 xC
AxB
Normalidad
donde:
A = g de KHC8H4O4
B = mL de KHC8H4O4
C = mL. de NaOH empleados
DETERMINACION DE ACIDEZ
- Mida una alícuota de 50 mL de la muestra problema en un erlenmeyer de 250 mL adiciónele una
gota de Na2S2O3 0,1M agite suavemente y agregue 3 gotas indicador Mixto, si el color que toma la
solución es AZUL, la ACIDEZ MINERAL ES CERO (0), si el color que toma la solución es rojo debil, se titula
con solución de hidróxido de sodio 0.02N hasta viraje de rojo a azul, consigne el valor de hidróxido de
sodio gastado.
- Mida 50 ml de la muestra de agua y repita el procedimiento anterior utilizando como indicador
fenolftaleína. Si la solución se torna rosa la acidez a la fenolftaleina es cero (0). Si la solución queda
rosa, indica que la muestra está básica y por lo tanto no hay ácidos o sales que por hidrólisis le
impartan una cierta acidez. Si por el contrario la muestra queda incolora, valórela con solución de
NaOH 0.02M hasta el cambio de color a rosado. Anote el volumen de base gastado en la valoración.
En base a los datos obtenidos calcule el valor de la acidez como mg de CaCO3/L, aplicando la
siguiente ecuación:
 
mLmuestra
xAxB
Acidez
50000

donde:
A = mL de NaOH utilizados
B = Normalidad del NaOH

4. ESTANDARIZACION DE LA SOLUCIOM DE H2SO4
Tome 40 mL de la solución estandarizada de CaCO3 0,05N en una probeta, con unos 60 mL de agua,
pase a un beaker de 250 mL y titule potenciométricamente hasta un pH de 5. Enjuague el electrodo
dentro de la probeta y hierba suavemente durante 3 – 5 minutos, cubriendo con vidrio reloj. Enfríe a
temperatura ambiente; luego enjuague el vidrio reloj dentro del vaso y concluya la operación de
titulación hasta el punto de inflexión (pH = 4,5). Calcule la normalidad del H2SO4 como:
xC
AxB
NNormalidad
53000
, 
donde:
A = g de CaCO3
B = mL de CaCO3
C = mL. de H2SO4 empleados
DETERMINACION DE LA ALCALINIDAD
Es importante antes de iniciar los análisis que los recipientes estén bien lavados, que no contengan
restos de jabón ni de material aceitoso, ni restos de material suspendido o precipitado que interfiera
en la lectura.
- Mida 50 mL de la muestra de agua en un erlenmeyer de 250 mL y añádale dos gota de solución de
Na2S2O3 0.1M. Añada luego 3 gotas de fenolftaleina, si la muestra queda incolora, la ALCALINIDAD A
LA FENOLFTALEINA (F) es igual a cero (0), si aparece el color rosa, se valora con el H2SO4 0.02M hasta
que desaparezca el color generado por el indicador, consigne el gasto obtenido.
- Mida 50 ml de la muestra en un erlenmeyer, agregue 3 gotas del indicador Mixto agite, si la muestra
toma un color rojo débil, la ALCALINIDAD TOTAL ES IGUAL A CERO (0) si el color desarrollado es azul,
agregue desde la bureta la solución de H2SO4 0.02M hasta el cambio azul a rojo débil. Anote el
volumen de H2SO4 gastado en la valoración.
Cálcule el valor de la alcalinidad en mg CaCO3, de la siguiente manera:
mLmuestra
AxNx
dtotalAlcalinida
50000

donde:
A = mL de H2SO4 utilizados
B = Normalidad de H2SO4
NOTA: La Alcalinidad a la fenolftaleína, se calcula con la misma fórmula.
DETERMINACION DE DUREZA TOTAL
Entre los métodos de cuantificación de la dureza, el método de titulación con agente quelante como
las sales del ácido etilendiamino tetracético, es bastante usado por la facilidad y rapidez en la
determinación, el punto final de la reacción o la ausencia de calcio y magnesio de la muestra, se
manifiesta por medio de la propiedad que tiene el negro de eriocromo t de formar complejos con los
iones Ca+2 y Mg+2 de color rojo vinoso menos estable que el complejo formado por el EDTA. Al
desaparecer los iones de la dureza, el complejo rojo vinoso se rompe cediéndole los iones al EDTA y
tornándose Azul.

5. - Tome una alícuota de 50 mL de muestra de agua y acidule con unas gotas de HCl, hervir
suavemente durante unos minutos para eliminar CO2. Enfriar, añadir 2 mL de solución reguladora y 4
gotas del indicador negro de eriocromo T. Valorar con la solución de EDTA y anotar el volumen
gastado en la valoración.
Expresar los resultados de este análisis en mg/L de CaCO3 como:
mLmuestra
AxBx
lDurezaTota
50000

Donde:
A = mL de EDTA utilizados
B = Concentración normal de EDTA (0.01N)
DUREZA CALCICA
Tome una alícuota de 50 mL de muestra de agua. Trasvase a un matraz de 125 mL, añada 1 – 2 mL de
la solución de NaOH para lograr un pH 12 -13. Añadir una cucharadita (0.5 mg) del indicador
murexida. Si la muestra se torna rosada, titular con la solución de EDTA 0.01N hasta aparición de un
color violeta y anotar el volumen gastado en la valoración.
Expresar los resultados de este análisis en mg/L de CaCO3 como:
mLmuestra
AxBx
icaDurezaCálc
50000

Donde:
A = mL de EDTA utilizados
B = Concentración normal de EDTA (0.01N)
DUREZA MAGNESICA
Este tipo de dureza se halla por diferencia ente la dureza total y la dureza cálcica
PREGUNTAS
1. Consultar en que rango de pH ocurre el cambio de color para la fenolftaleína, el indicador mixto y
el anaranjado de metilo en la determinación de ácidez y alcalinidad?
2. Según sus resultados que características presentan sus muestras. Que capacidad de contrarrestar
ácidos o bases poseen?. Qué nivel de dureza presenta? Explique.
3. Escriba todos los ecuaciones químicas de equilibrios relacionados con las clases de ácidez y
alcalinidad en el análisis de muestras de agua.
4. Explique el origen de todas las fórmulas contenidas en cada una de las determinaciones.