con una titolazione complessiometrica
Si definisce dura un'acqua che contenga sali di Ca2+ e Mg2+. Questi impediscono al sapone di svolgere la sua normale azione tensioattiva di rimozione dello sporco e del grasso:
Ca++ (o Mg++) + RCOO- (o RPO4--) --> Ca(RCOO)2 p.p
______________________________(o RPO4Ca p.p.)
Si distinguono diverse tipologie di durezza:
"Durezza temporanea"
E' il contenuto salino attribuibile ai sali di calcio e magnesio sotto forma di bicarbonati.
Questi quando sottoposti a riscaldamento, all'ebollizione precipitano come carbonati a seguito della perdita dell'anidride carbonica:
Ca(HCO3)2 + Q = CaCO3(s) + CO2 + H2O
“Durezza permanente"
E' il contenuto salino di un'acqua in ioni calcio e magnesio che non hanno subito trasformazioni a seguito del processo di ebollizione in quanto derivanti dalla ionizzazione o dalla dissociazione dei corrispondenti cloruri, nitrati,
solfati, ecc.
"Durezza totale”
E' il contenuto in ioni calcio e magnesio espresso come carbonato di calcio (CaC03), che corrisponde alla somma della durezza permanente e della durezza temporanea.
Questa viene determinata sull'acqua prima di essere
sottoposta a trattamento termico.
La durezza totale di un'acqua viene espressa in base al tenore totale di calcio e magnesio, calcolato come carbonato di calcio CaC03 (scala in gradi francesi) o come ossido di calcio CaO (scala in gradi tedeschi).
Un grado francese corrisponde a 10 mg/L di CaC03 mentre un grado tedesco corrisponde a 10 mg/L di CaO.
Per la determinazione della durezza è stato usato il metodo complessometrico.
Il metodo impiega una soluzione di EDTA che si aggiunge a una determinata quantità d'acqua in esame finché tutti gli ioni Ca2+ e Mg2+ presenti, non siano stati fissati dal sale; un indicatore, previamente aggiunto, evidenzia il momento in cui tutti gli ioni sono stati catturati dall’EDTA, con una variazione di colore.
Dalla quantità di soluzione EDTA consumata si risale ai gradi di durezza.
La durezza, espressa in gradi francesi °F, è data da:
Durezza (°F) = V1. M . 10 / V2
dove:
V1 = volume, in mL, di EDTA
M = molarità esatta della soluzione di EDTA
V2 = volume, in mL, del campione esaminato.
ESEMPIO DI CALCOLO DELLA DUREZZA DI UN’ ACQUA
Determinare la durezza totale di un'acqua in mg / L di carbonato di calcio (ppm) ed in gradi francesi (°F), se 50.0 mL (v1) di essa sono titolati da 12.6 ml (V2) di una soluzione di EDTA 0.01 M (M).
In 50 mL sono presenti dunque 0.01 x 12.6 = 0.126 milliequivalenti (mequiv) di Ca2+ + Mg2+: in questo caso mequiv = mmoli.
Per determinare la durezza si finge che siano tutti mmoli di CaCO3: (peso molecolare PM= 100.09)
mg CaCO3 = mmoli x PM = 0.126 x 100.09 = 12.6 mg in 50 ml.
In 1 L sono pertanto contenuti: 12.6 : 50 = X: 1000 X = 252 mg
pari a 252 ppm o 25.2 °F.
______________________________________...
Dopo aver fatto bollire la soluzione precedente, la si filtra su carta per eliminare il carbonato di calcio CaCO3 precipitato.
La titolazione di 40 mL di tale soluzione richiede7.5 mL di EDTA 0.01 M.
Determinare le durezza permanente e quella temporanea dell’acqua in analisi.
Eseguendo calcoli analoghi ai precedenti, si ottiene per l’acqua dopo ebollizione:
durezza permanente = 188 ppm pari a 18.8 °F.
durezza temporanea = 252 ppm –188 ppm = 64 ppm = 6.4 °F