Ing. Mara Elena Castro Caicedo

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ACIDEZ

DEFINICIN

La acidez se puede definir como la capacidad que tiene un agua natural o contaminada de neutralizar una base o

un lcali estndar (de normalidad exactamente conocida). Tambin como la capacidad para reaccionar con iones

hidrxido, o la capacidad para ceder protones o como la medida de su contenido total de sustancias cidas.

Sustancias que ocasionan acidez

En forma general, la acidez del agua es ocasionada por la presencia de cidos minerales fuertes, sales

hidrolizables de carcter cido, gases cidos libres como el carbnico (CO2(ac)) y cidos voltiles dbiles como el

cido sulfhdrico (H2S).

Tipos de acidez

Acidez total. Es debida a todas las sustancias capaces de darle carcter cido al agua, incluye cidos fuertes, cidos dbiles y

ocasionalmente sales hidrolizables de carcter cido.

Acidez mineral o fuerte.

Ocasionada por cidos fuertes (100% disociados) tales como el Sulfrico, clorhdrico y ntrico principalmente.

Acidez por sales hidrolizables de carcter cido.

Tal como el CO2(ac), el cual al disolverse en el agua origina el cido carbnico (H2CO3), el cual aunque poco

disociado, libera suficientes iones H+ y confieren acidez, tal es el caso de aguas subterrneas y ciertas aguas

residuales domsticas e industriales. El cido sulfhdrico (H2S(ac)), que es un cido dbil, pero con suficiente

disociacin para consumir lcali estndar y origina apreciable acidez en aquellas aguas en concentraciones

relativamente altas.

Procedencia

El dixido de carbono se encuentra presente en todas las aguas naturales, penetra a las aguas superficiales por absorcin de la atmsfera, cuando su concentracin en el agua es menor que la concentracin en equilibrio con el

dixido de carbono atmosfrico, de acuerdo a la Ley de Henry. El CO2(ac) tambin se puede producir en el agua

por la oxidacin biolgica de la materia orgnica, principalmente en aguas contaminadas, la cual sale a la atmsfera cuando la concentracin excede a la de equilibrio debido a la limitada actividad fotosinttica. Por lo

anterior se concluye que las aguas superficiales estn constantemente absorbiendo o cediendo dixido de carbono,

para mantener el equilibrio. La cantidad que existe es muy pequea debido a la baja presin parcial del C en la atmsfera.

En las aguas subterrneas y las del hipolimnion en los lagos estratificados, usualmente contienen cantidades

considerables de CO2(ac), como resultado de la oxidacin bacteriana de la materia orgnica con la cual ha estado en

contacto, y en estas condiciones el agua no puede salir a la atmsfera. El CO2 es el producto final de la oxidacin bacteriana aerobia y anaerobia, por lo tanto la presencia de oxgeno en las aguas no es un limitante es su

concentracin. Por esta razn en aguas profundas se puede encontrar contenidos de CO2(ac) del orden de 30 mg/L a

50 mg/L, principalmente en zonas donde no hay suficiente carbonato de calcio o de magnesio que ayudara a neutralizarlo mediante la formacin de bicarbonatos.

CO2 + CaCO3 + H2O Ca 2 + 2HCO3-

Reacciones del CO2 en el agua.

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CO2 aire = CO2 disuelto + H2O = H2CO3

H2CO3 = H+ + HCO3

- = 2H

+ + CO3

2-

pH 4,5 pH > 8,3

CO2 TOTAL = CO2 + H2CO3 + HCO3- + CO3

2-

En donde el CO2 LIBRE = CO2 + H2CO3 se considera que es el 99% del CO2 TOTAL .

El CO2 disuelto contribuye a la corrosividad del agua y la prdida altera el equilibrio de carbonatos y causa incrustaciones, especialmente en conductos de agua caliente, calentadores y calderas.

En la reaccin siguiente: H2CO3 = H+ + HCO3

- se tiene que:

En la prctica se hace porque el CO2 LIBRE = 99% del CO2 TOTAL , por lo tanto,

en donde, k1 = 4,16X10

-7 para 20C de temperatura.

La acidez mineral puede encontrarse en muchos residuos industriales, especialmente en los de la industria

metalrgica y algunos en la produccin de materiales orgnicos sintticos.

Algunas aguas naturales pueden contener acidez mineral debida al drenaje de minas abandonadas y de depsitos

de residuos de metales, que contienen cantidades importantes de cido sulfrico o sales de ste cido cuando hay presencia de azufre, sulfuros o piritas de hierro. La conversin de estos materiales es inducida por bacterias

oxidantes en condiciones aerbicas.

2S + 3O2 + 2H2O Bacterias 4H+ 2SO4 2-

FeS2 + 3* 1/2 O2 + 2H2O Bacterias Fe2 + 2H+ 2SO4

2-

Las sales de metales pesados particularmente las que tienen iones con valencia tres, tales como Fe(III) y Al(III), se hidrolizan para producir acidez mineral.

FeCl3 + 3H2O = Fe(OH)3 + 3H+ + 3Cl

-

Importancia del dixido de carbono y de la acidez mineral y aplicacin de los datos

Desde el punto de vista de salud pblica, la acidez mineral no tiene importancia debido a que su presencia en aguas para la bebida es detectada por el consumidor debido a su sabor desagradable. El contenido de CO2 en

aguas naturales es mucho menor que el que se encuentra en las bebidas carbonatadas como las gaseosas y cerveza

y no se han encontrado efectos adversos a la salud.

Pero las aguas cidas si tienen importancia por sus caractersticas corrosivas y por los gastos econmicos que se

generan para remover y controlarla. En las aguas naturales la corrosin es debida al CO2, pero en aguas

industriales es debida la acidez mineral.

En aguas ablandadas con cal o cal-ceniza de soda el CO2 si es un factor importante a considerar.

En los procesos biolgicos de tratamiento de aguas residuales, el pH debe mantenerse entre 6,5 y 9,5, por lo tanto se requiere hacer ajustes de pH y para calcular la cantidad de sustancias qumicas a utilizar se necesitan los datos

de la acidez determinada en dichas aguas.

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La combustin de combustibles fsiles en plantas de energa y debida a los vehculos automotores, lleva a la formacin de xidos de nitrgeno y azufre, que al mezclarse con el agua lluvia se hidrolizan y forman cido

sulfrico y cido ntrico (lluvia cida), que al precipitarse en fuentes de agua como lagos, pueden disminuir el pH

sobre todo en aquellos que tiene baja capacidad amortiguadora y puede afectar de forma adversa la vida acutica y

puede aumentar la cantidad de qumicos como el aluminio, filtrados del suelo hacia el desage de la superficie.

La determinacin del dixido de carbono es de especial importancia en los abastecimientos pblicos de agua,

cuando se va a escoger las fuentes y para definir los mtodos de tratamiento y los equipos requeridos, principalmente cuando se requiere el uso de fuentes subterrneas, para lo cual se debe eliminar las caractersticas

corrosivas que produce este. Segn la cantidad de CO2 se puede elegir entre la aireacin o la neutralizacin con

cal (Ca(OH)2) o hidrxido de sodio (NaOH), y adems la cantidad de stos, el espacio necesario para el almacenamiento y el costo del tratamiento. En el caso de llevar a cabo procesos de ablandamiento de aguas, la

determinacin de la cantidad de CO2 es un factor importante para calcular los requerimientos de cal o cal ceniza.

Los residuos industriales que contienen acidez mineral y se pretenden descargar al sistema de alcantarillado o a fuentes de agua, deben neutralizarse antes de su vertimiento, por lo tanto, la cantidad de qumicos, los

dosificadores, el espacio de almacenamiento y los costos se determinan a partir de los resultados de laboratorio de

la acidez mineral.

Determinacin de la acidez.

En el agua, los cidos minerales fuertes, los cidos dbiles se disocian y las sales cidas se hidrolizan dando como

resultado la liberacin de los iones H+, los cuales se determinan en laboratorio mediante el proceso de titulacin

volumtrica con el lcali estndar, generalmente NaOH 0,002N, hasta el punto final en el cual todos los iones H+

que pueden ser liberados por los diferentes compuestos de carcter cido son neutralizados completamente. Dicho punto final se toma como el punto o puntos de inflexin en curvas de titulacin (pH vs Volumen (ml) de titulante

estndar adicionado, tal como las figuras mostradas a continuacin.

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La determinacin en laboratorio se realiza con el siguiente procedimiento.

Acidez por cidos fuertes (o acidez mineral):

1. Medir 50 ml de muestra, o una parte alcuota diluida a 50 ml con agua destilada y pasarla a un erlenmeyer de 100 o 125 ml.

2. Agregar 2 -3 gotas del indicador anaranjado de metilo. 3. Titular con NaOH 0.02 N (lcali estndar preparado en C) hasta que el indicador cambie de color. (rojo-

rosado al amarillo anaranjado). Registre el volumen gastado (V1). 4. Calculo.

Acidez Total (o acidez a la Fenolftalena):

1. Medir 50 ml de muestra, o una parte alcuota diluida a 50 ml con agua destilada y pasarla a un erlenmeyer de 100 o 125 ml.

2. Agregar 2 -3 gotas del indicador fenolftalena. 3. Inicie el proceso de titulacin y registre los valores de pH a los intervalos de volumen de base o lcali

agregado que usted considere conveniente. Recuerde que el pH vara ligeramente al inicio de la titulacin

y su cambio se hace ms pronunciado cuando se est en la cercana del punto de equivalencia (el indicador toma una dbil coloracin rosada o violeta). Contine con la titulacin hasta que sobrepase el

punto de equivalencia en buena proporcin. Est atento a registrar el volumen gastado en el punto de

viraje (V2).

Valoracin para dixido de Carbono libre. (CO2 (ac) )

1. Prepare una bureta de 25 ml y llnela con una solucin estndar de Carbonato de Sodio (Na2CO3) N/22. 2. Colecte la muestra de anlisis por medio de una manguera de laboratorio que descargue en el fondo de

una probeta graduada o tubo Nessler de 100 ml de capacidad, permita que la muestra derrame por rebose

durante unos minutos y extraiga la manguera mientras la muestra est escurriendo. Enrase a 100 ml extrayendo con gran precaucin el exceso de muestra sobre los 100 ml por medio de una pipeta.

3. Agregue 5 -10 gotas de fenolftaleina indicador. Si la muestra vira al color violeta, la muestra no posee dixido de carbono libre, y por el contrario, si la muestra se mantiene incolora es indicativo de su

presencia. 4. Titule con la solucin estndar de carbonato de sodio lo ms rpidamente posible agitando suavemente

hasta que persista por 30 segundos un color violeta definido y por todo el espesor de la muestra.

5. Registre los mililitros de lcali consumidos para alcanzar dicho punto final. 6. Si es necesario repita la titulacin (sobre todo cuando el nivel de CO2 es relativamente alto) vertiendo

inmediatamente toda la cantidad de titulante que se us en la primera valoracin. Esto tiene por fin

determinar si hubo prdida de CO2 en la primera titulacin, principalmente en la agitacin. Por ello se acepta este segundo volumen de titulante gastado, como el de mayor certeza y con l se deben realizar los

clculos correspondientes.