Durezza ed alcalinità
Casaubon
Ho un piccolo problemino riguardo la relazione tra durezza ed
alcalinità, o meglio tra durezza temporanea ed alcalinità.
Tenendo presente che con [a] indico la concentrazione di a e tra
parentesi tonde indico la carica, le relazioni sono (mnemonicamente):
D=Dt+Dp=[Ca(2+), Mg(2+)]
A=[HCO3(-)]
Se: D>A => Dt=A, Dp=D-A
D=A => Dt=A, Dp=0
D<A => Dt=D, Dp=0
dove: D = Durezza
Dt = Durezza temporanea
Dp = Durezza permanente
A = Alcalinità
(alla faccia della precisione ;-) )
Ma come ci si arriva dalle definizioni di durezza, durezza temporanea ed
alcalinità? Seguitemi e ditemi se il discorso è corretto.
Tenendo presente gli equilibri carbonatici in acqua:
1) CO3(2-) + H2O <==> HCO3(-) + OH(-)
2) HCO3(-) <==> CO2 + OH(-)
La durezza temporanea è definita come la parte di durezza che precipita
quando la concentrazione di CO2 è nulla, quindi è la durezza eliminabile
riscaldando l'acqua a t.e., cioè eliminando CO2.
L'alcalinità è la concentrazione di HCO3(-).
Eliminando CO2 l'anione bicarbonato tende a dare l'anione carbonato e
l'acqua secondo l'equilibrio (ottenuto sottraendo 1 a 2):
2 HCO3(-) <==> CO3(2-) + CO2 + H2O
Lo ione carbonato in parte si legherà al catione Ca(2+) precipitando
come carbonato di calcio, in parte reagirà con l'acqua secondo
l'equilibrio (ottenuto sommando 1 a 2):
CO3(2-) + H2O <==> CO2 + 2 OH(-)
L'ossidrile in parte si legherà con il magnesio, precipitando come
idrossido di magnesio, in parte aumenterà semplicemente la basicità
dell'acqua.
A questo punto tutto l'anione HCO3(-) è finito, cioè non c'è più
alcalinità, mentre è rimasta (eventualmente) una parte di cationi calcio
e magnesio in soluzione. Questa parte è detta durezza permanente dell'acqua.
Quindi per ogni due moli di HCO3(-), cioè un equivalente, precipita un
equivalente di durezza, ovvero o una mole di carbonato di calcio, o una
mole di idrossido di sodio.
Quindi la durezza temporanea di un'acqua, espressa in equivalenti di
CaCO3 (gradi francesi), corrisponde all'alcalinità, anch'essa espressa
in equivalenti, cioè la metà della concentrazione di HCO3(-), nel caso
in cui la concentrazione di calcio e magnesio non sia annullata, ovvero
la durezza non sia abbattuta tutta, oppure alla durezza completa, nel
caso in cui ci sia una tale sovrabbondanza di HCO3(-) da far precipitare
tutto il calcio e il magnesio, ovvero da abbattere tutta la durezza totale.
Da qui, se:
D>A => Dt=A, Dp=D-Dt
D=A => Dt=A, Dp=0
D<A => Dt=D, Dp=0
La cosa su cui sono sicuro di aver commesso errori è la trattazione per
equivalenti, perché non li ho mai studiati, ma provvederò ;-). Un
equivalente, nelle specie ioniche, ha a che fare con la carica?
Esprimere un composto in equivalenti di CaCO3 corrisponde a considerarne
due moli se ha carica singola, una se doppia, ecc? (Maccheronicamente
questo mi è parso! Non picchiatemi, ma non ho un libro di chimica
generale sottomano: domani in biblioteca lo prendo. Giuro!)
Secondo voi il discorso è corretto o non tengo conto di cose importanti?
Casaubon
Nino
"Casaubon" ha scritto nel messaggio
> Tenendo presente che con [a] indico la concentrazione di a e tra parentesi
> tonde indico la carica, le relazioni sono (mnemonicamente):
>
> D=Dt+Dp=[Ca(2+), Mg(2+)]
La durezza totale (contenuto dei metalli alcalino terrosi Ca e Mg, che
sono presenti nelle acque naturali come bicarbonati, carbonati, solfati,
cloruri, nitrati, eventualmente fluoruri) è data dalla durezza
temporanea (rappresentata dai bicarbonati, che, con l'ebollizione,
precipitano liberando CO2) e dalla durezza permanente, che è la
frazione che resta disciolta in soluzione anche dopo l'ebollizione.
> A=[HCO3(-)]
L'alcalinità può essere (ed è quasi sempre) bicarbonatica HCO3-
o (raramente) carbonatica CO3-- (nelle acque naturali non è mai
presente alcalinità da idrossido OH-).
In particolare, fino a pH 8,5 circa sono presenti solo bicarbonati;
a pH superiori aumenta la quota di carbonati.
La determinazione delle componenti distinte si esegue titolando con
HCl diluito (di solito N/50), usando come indicatori prima la
fenolftaleina (il viraggio a incolore indica l'alcalinità P, pari
a 1/2 dei carbonati), poi il metilarancio, il cui viraggio arancio
cipolla indica l'alcalinità M, e i bicarbonati sono dati da M - 2P.
>
> Se: D>A => Dt=A, Dp=D-A
> D=A => Dt=A, Dp=0
> D<A => Dt=D, Dp=0
>
> dove: D = Durezza
> Dt = Durezza temporanea
> Dp = Durezza permanente
> A = Alcalinità
>
> Tenendo presente gli equilibri carbonatici in acqua:
>
> 1) CO3(2-) + H2O <==> HCO3(-) + OH(-)
> 2) HCO3(-) <==> CO2 + OH(-)
>
[cut]
Puoi guardare:
http://www.unibg.it/dati/corsi/8421/10592-Cap-4%20Rev%202005.pdf
>
> La cosa su cui sono sicuro di aver commesso errori è la trattazione per
> equivalenti, perché non li ho mai studiati, ma provvederò ;-). Un
> equivalente, nelle specie ioniche, ha a che fare con la carica? Esprimere
> un composto in equivalenti di CaCO3 ....
Il pesoequivalente del CaCO3 è uguale al pesomolecolare (100) diviso
la valenza (carica ionica) del calcio (2); è quindi = 50
Se una grammomolecola di CaCO3 pesa 100 g, un grequivalente pesa 50 g.
Il vantaggio di usare gli equivalenti è che prescindono dai coefficienti
presenti nelle reazioni chimiche: infatti, un equivalente ad es. di
CaCO3 (50 g) reagisce con un equivalente di HCl (36,5 g) per dare un
equivalente di CaCl2 (55,5 g) e un equivalente di H2CO3 (31 g).
Ciao, Nino
Casaubon
> La durezza totale (contenuto dei metalli alcalino terrosi Ca e Mg, che
> sono presenti nelle acque naturali come bicarbonati, carbonati, solfati,
> cloruri, nitrati, eventualmente fluoruri) è data dalla durezza
> temporanea (rappresentata dai bicarbonati, che, con l'ebollizione,
> precipitano liberando CO2) e dalla durezza permanente, che è la
> frazione che resta disciolta in soluzione anche dopo l'ebollizione.
E fin qui non ci piove! ;-)
>>A=[HCO3(-)]
>
>
> L'alcalinità può essere (ed è quasi sempre) bicarbonatica HCO3-
> o (raramente) carbonatica CO3-- (nelle acque naturali non è mai
> presente alcalinità da idrossido OH-).
> In particolare, fino a pH 8,5 circa sono presenti solo bicarbonati;
> a pH superiori aumenta la quota di carbonati.
Ok,
> La determinazione delle componenti distinte si esegue titolando con
> HCl diluito (di solito N/50), usando come indicatori prima la
> fenolftaleina (il viraggio a incolore indica l'alcalinità P, pari
> a 1/2 dei carbonati), poi il metilarancio, il cui viraggio arancio
> cipolla indica l'alcalinità M, e i bicarbonati sono dati da M - 2P.
>
O_O Vabbè, l'ho letto...
> Puoi guardare:
>
> http://www.google.it/search?sourceid=navclient&hl=it&ie=UTF-8&rls=GGLD,GGLD:2005-17,GGLD:it&q=equilibrio+carbonati%2Dbicarbonati
>
> http://www.unibg.it/dati/corsi/8421/10592-Cap-4%20Rev%202005.pdf
>
Appena guardo ti faccio sapere... (ho internet a consumo:
50eurocent/20min :-( ).
> Il pesoequivalente del CaCO3 è uguale al pesomolecolare (100) diviso
> la valenza (carica ionica) del calcio (2); è quindi = 50
> Se una grammomolecola di CaCO3 pesa 100 g, un grequivalente pesa 50 g.
> Il vantaggio di usare gli equivalenti è che prescindono dai coefficienti
> presenti nelle reazioni chimiche: infatti, un equivalente ad es. di
> CaCO3 (50 g) reagisce con un equivalente di HCl (36,5 g) per dare un
> equivalente di CaCl2 (55,5 g) e un equivalente di H2CO3 (31 g).
Allora ci ho quasi preso!
Grazie
Casaubon