PROGRAMA DE FORMACIÓN EN GESTIÓN AMBIENTAL

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Electrolitos (ácidos y bases) fuertes y débiles.

Ácidos:

Cualquier sustancia susceptible de ceder protones a otra sustancia capaz de aceptarlos, que se denomina base (Brönsted).

Ejemplo:[pic 5]

Sin embargo, existen ciertas reacciones ácido – base sin que se produzca intercambio de un protón. En este sentido, según Lewis los ácidos: son sustancias susceptibles de aceptar un par electrónico proveniente de otra sustancia llamada base.

La ionización del agua.

La ionización del agua se manifiesta según la reacción se manifiesta según la reacción:

[pic 6][pic 7][pic 8]

Esta reacción es de gran importancia teórica e incluso sus iones tienen nombres especiales: OH- (ión hidróxilo); H3O + (ión hidronio).

La constante de ionización del agua es extremadamente baja. Es decir, el agua se disocia levemente. Aproximadamente un mol de agua por cada 10 millones de litros de agua (10 -7 moles/litros).

Ka = (OH -) (H3O +)/ (H2O)2.

En Aguas puras, la concentraciones de los iones OH - y H3O + están en equilibrio. Es decir, la concentración de estos dos constituyentes es de 10 -7 moles/litros. Al agregar un ácido o una base, la concentración de equilibrio se rompe y pasa a una concentración menor o mayor a 10 -7 moles/litros, dependiendo si agregamos un ácido o una base.

Este comportamiento iónico del agua, permite introducir el concepto de pH o potencial de hidrógeno. Este representa la concentración efectiva del iòn hidrógeno y se define como el menos logaritmo de la concentración molar del iòn hidrógeno. En la potabilización del agua, el pH es un parámetro importante al momento de seleccionar un determinado tipo de cloración, ya que el poder desinfectante de unos determinados tipos de compuestos varía en función a este parámetro. Se mide en una escala adimensional que va desde 1 – 14. En esta escala, el rango 6.5 - 7.5 representa la neutralidad. Valores por debajo de 6.5 se consideran ácidos y por encima de 8.5 se dice que estamos en presencia de pH alcalinos.

pH = - log10 (H3O +)

En la tabla siguiente se relaciona el valor de la constante de ionización con el carácter de ácido.

Valor de la constante de ionización

Carácter del ácido

Ka > = 10

Disociación muy fuerte (prácticamente el 100 %)

1

Disociación bastante fuerte

10 -4

Disociación medianamente fuerte

10 -10

Disociación débil

10 -14 10 -10

Disociación muy débil

Ka 10 -14

Disociación prácticamente neutra

A los ácidos y bases cuya constante iónica es elevada se les califica de fuertes, para contraponerlos a los débiles de constante baja. Los ácidos fuertes más importantes son: HCL, HNO3, H2SO4, HCLO3 y HCLO4; clorhídrico, nítrico, sulfúrico, clórico y perclórico, respectivamente. Los ácidos débiles más importantes son: H 2CO3, H 2S, CH3 – COOH, HF, HCN carbónico, sulfhídrico, acético, fluorhídrico y cianhídrico, respectivamente.

Bases fuertes y débiles. Son bases fuertes: NaOH y KOH, hidróxido de sodio e hidróxido de potasio, respectivamente. Bases débiles: NH4OH y Ca(OH)2.

Existen dos parámetros relacionados de análisis de la calidad del agua, asociados con el potencial de hidrógeno. La alcalinidad y la acidez. La alcalinidad de un agua, es la capacidad que esta tiene para amortiguar o neutralizar ácidos, capacidad para aceptar protones o como la medida total de substancias alcalinas.

La acidez, es la capacidad que tiene el agua para neutralizar bases.

Los ácidos y las bases que se incorporan al agua, proceden de dos fuentes fundamentales. Este proceso está relacionado con el equilibrio del sistema carbonato.

Análisis del CO2 gaseoso.

CO 2 (g) + vapor de agua CO2 (ac); el CO2 (ac) + H2O H2CO3 (débil).[pic 9][pic 10]

H2CO3 (débil) + CO2 (ac) H2CO3 (fuerte). Este último disocia en:[pic 11]

H2CO3 HCO3 – (bicarbonato) + H +; el HCO3 – se disocia en contacto con el agua en CO3 = + H +[pic 12]

Por otra parte, el carbonato de calcio (CaCO3) procedente de los minerales del suelo en contacto con el agua, se disocia a través de la reacción siguiente:

CaCO3 Ca 2+ + CO3 =. En et sentido, la alcalinidad (Alc) puede representarse; [pic 13]

[pic 14]

Alc = OH - + 2 CO2 + HCO3 – - H + . La acidez estaría representada por los iones H+ y H2CO3.[pic 15][pic 16][pic 17]

Los parámetros acidez y alcalinidad tienen gran importancia en la potabilización del agua, especialmente en la dosificación de coagulantes. Por otra parte, la capacidad tampón o de amortiguamiento del agua, está estrechamente ligada con la concentración de la acidez o la alcalinidad en el agua. Es decir, cuando el agua tiene altas concentraciones de elementos que aportan alcalinidad, mayor será su capacidad para amortiguar una descarga ácida y viceversa.

La acidez y la alcalinidad se pueden determinar en campo o en el laboratorio, para lo cual se debe contar con un pHchìmetro y una bureta de campo. Se titula una muestra de agua de 25 ò 50 ml. con una solución de H2SO4 ò NaOH, 0.02 N. El resultado se expresa en mg. de CaCO3/l.

Alc en mg. de CaCO3/l. = ml de H2SO4 (0.02 N) empleados en la titulación * N* 50.000/ volumen de muestra en ml. Para el caso de la acidez se procede igual, cambiando el reactivo de titulación.

Propiedades físicas y químicas del agua.

A.-