Propiedades Químicas del Agua

Las propiedades químicas del agua mas importantes son:

1. pH:
 

 pH = - log [H+]


El pH es una medida de la concentración de iones H+ en la muestra de agua.
La actividad biológica que puede agregar el agua depende de un pH comprendido entre 6 y 8. En aguas naturales, el pH debe estar entre 6,5-8,5 y en aguas oceánicas debe tener un pH=8.

El pH se mide por medio de un aparato llamado pH-metro y su valor informa de las reacciones químicas que pueden tener lugar en una muestra de agua. 

pH metro
pH metro

2. Alcalinidad:
Mide la cantidad de iones en el agua capaces de ser neutralizados por los iones H+.
En aguas superficiales, la alcalinidad es despreciable (pH entre 6 y 8), y la especie que domina es el anión HCO3- mientras que en el agua atmosférica, el pH es ácido se sitúa entorno a 5,6 y la especie dormitante es CO2.
**Origen de la Alcalinidad:
Esta en la presencia de iones HCO3-; CO3- y los OH-Se produce por la acción de las aguas subterráneas (H2O)en las rocas calizas (contiene CaCO3)que la rodean, resultando la reacción química:

         CaCO3(sólido) + H2O (líquido) + CO2 (gas)→ Ca (HCO3)2 (acuoso)

                                                                                      ↓

                                                                     Ca 2+(ac) + 2HCO3- (ac)

**Medida de alcalinidad:
Se puede realizar mediante dos pasos:

  1. Alcalinidad total: 

Valor de la alcalinidad obtenida usando un indicador que cambie de color en la reacción ácida (por ejemplo: rojo de metilo, pH = 4,2  cambia de color).

Alc = 2 [CO32-] + [HCO3-] + [OH-] – [H+]

    2. Alcalinidad fenolftaleínica:

Valor de la alcalinidad obtenida usando fenolftaleína como indicador, cuyo cambio de color se produce a pH = 8,3.

Alc = [CO32-] + [OH-]

Su unidad es: mg CaCO3 por litro de agua.

**Importancia de la alcalinidad:

  1. Es una medida de la fertilidad del agua: Su valor es una medida de carbono inorgánico disuelto en agua natural
  2. Mide la capacidad taponante de un agua natural: a mayor alcalinidad, mayor capacidad taponante.
  3. Tiene relación con la dureza temporal del agua: Una elevada alcalinidad, indica una elevada concentración de iones HCO3- y CO3- en un agua natural cuyos cationes asociados son Ca2+ y Mg2+, que proporcionan a su vez dureza elevada.

**Problemas causados por la alcalinidad:
Los precipitados formados entre la alcalinidad y los cationes Ca2+ y Mg2+ del agua provocan incrustaciones que son las responsables de las obstrucciones de tuberías y calderas.

3. Dureza:
Se debe fundamentalmente, a la presencia en el agua de iones como Ca2+ y Mg2+. Se calcula de la siguiente forma:

DUREZA = [Ca2+] + [Mg2+]

Su unidad es mg de CaCO3 por litro de agua.
**Característica de una agua dura:

  • Origina costras en los utensilios que las contiene;
  • poseen un sabor desagradable;
  • aspecto opaco en la ropa lavada con agua dura;
  • provoca residuo grisáceo al disolverse jabón, disminuyendo su efectividad.

**Origen de la dureza:
Se debe a la disolución de la piedra caliza (CaCO3) por el agua de lluvia que contiene disuelto CO2 procedente de la atmósfera.
**Determinación de la dureza:
Se realiza con AEDT (que es una sal disódica), con un indicador llamado Negro de Eriocromo (NET).
**Clasificación de las aguas según su dureza:
Se puede clasificar en 4 tipos:

  1. Blanda: Su dureza está por debajo de 50 mg CaCO3/litro agua.
  2. Moderadamente dura: dureza entre 50-150 mg CaCO3/litro agua.
  3. Dura: dureza entre 150-300 mg CaCO3/litro agua.
  4. Muy dura: dureza por encima de 300 mg CaCO3/litro agua.

**Tipos de dureza:

  1. Dureza temporal: Es la que mas contribuye a la dureza total del agua. Se debe a los iones HCO3-. Se elimina llevando a ebullición el agua.
  2. Dureza permanente: Se debe a los iones Cl-, NO3-, SO4-.

4. Acidez:
El origen de la acidez de un agua se debe a la presencia de compuestos como CO2, H2S, H2PO4-, a proteínas, ácidos grasos, ácidos fúlvicos y húmicos y por la presencia los cationes Fe2+ y Al3+ que provocan hidrólisis ácidas, a consecuencia de vertidos de origen antropogénico. 

Las aguas naturales suele ser poco ácidas, se debe a ciertos vertidos industriales o lixiviados de las minas. El agua ácida de mina se debe la oxidación de sulfuros de Fe2+ produciendo H2SO4.

2FeS2 (sólido) + 2H2O + 7O2 → 4H+ + 4SO42- + 2Fe2+

Al3+ + H2O → H+ + [Al(OH)]2+

El agua superficial contiene disuelto una serie de gases entre los que destaca el CO2 que puede intercambiarse con el atmosférico.
**Fuentes y naturaleza de la acidez:
La acidez procede de: CO2 atmosférico de las aguas superficiales; la oxidación biológica de la materia orgánica (en las aguas subterráneas y en la parte mas profunda de los lagos, este CO2 producido por la oxidación- aeróbica y anaerobica) bacteriana de la materia orgánica no puede salir a la atmósfera.
**Determinación de la acidez:
Se realiza por volumetría (técnica de separación de líquidos usado en un laboratorio de Química), valorando con una base. Tipos de acidez:

  1. Acidez TOTAL:

Valoración en la que se usa Fenolftaleína como indicador (pH=8,3), se neutralizan todas las especies ácidas excepto HCO3-.

    2. Acidez MINERAL LIBRE:

Valoración en la que se utiliza ROJO DE METILO como indicador (hasta pH = 4,2), se neutralizan todos los ácidos fuertes.
**Efectos de la acidez:
La acidez puede provocar:

  • la destrucción de la vida acuática (pH=4), a pH muy bajos, los iones HCO3- y CO32- están protonados dando lugar a ácido carbónico (H2CO3), muy inestable, que se descompone generando CO2. El aumento de los niveles de CO2 en el medio dificulta la difusión de CO2 desde la sangre al agua, provocando su acumulación en el interior del pez. Por ello su sangre puede transportar menos oxígeno, disminuye el pH de su sangre lo que lleva a ocasionarle la muerte.
  • corrosión (pH<6) y
  • daños a cosechas (pH<4,5 ó pH=8,9)

5. Oxígeno disuelto(O2):
El O2 constituye un elemento vital de las aguas naturales, es poco soluble en el agua, no reacciona químicamente con el agua, su solubilidad disminuye con la temperatura (la solubilidad del O2 atmosférico en el agua dulce es 14,6 mg/L a 0ºC y 1 atm y de 7 mg/L a 35ºC y 1 atm). Las aguas saturadas de O2 son inodoras e insípidas (sin sabor)

6. Demanda de oxígeno:
Las sustancias orgánicas pueden utilizar como alimentos de microorganismos por un periodo razonable de tiempo (compuestos biodegradables).

**Uso microbiológico:

  1. Oxidación aerobia (presencia de O2):

Materia Orgánica + Bacteria + O2 da lugar a nuevas células y a compuestos estables, inertes y medioambientalmente aceptables como CO2, NH3, H2O.

    2.Oxidación anaerobia (ausencia de O2):
Materia Orgánica + Bacteria da lugar a nuevas células mas malos olores, ya que contiene compuestos como CH4, H2S, NH3, CO2, H2O.

6. Demanda Bioquímica del Oxígeno (DBO5):
Es la cantidad de O2 consumido durante su uso microbiológico (como alimento) de los compuestos orgánicos presentes en el agua. 
Un indicador de cálculo es la DBO5: que es el O2 consumido por una muestra de agua colocada en eun recipiente con una determinada cantidad de aire que se deja en incubación a 5ºC durante 5 días. 

7. Demanda Química del Oxígeno (DQO):
Es la medida de la materia orgánica no biodegradable de un agua.
La DQO se realiza por oxidación de la materia orgánica con un oxidante químico fuerte, en medio ácido y con catalizador.
El ion dicromato Cr2O72- es un agente oxidante muy potente en     disoluciones fuertemente ácidas.

DQO + DBO = materia orgánica NO biodegradable.

8. Carbono Orgánico Total (COT):
Otra forma de medir la cantidad de materia orgánica de una muestra de agua.
Mide la cantidad de CO2 producido por la calcinación de una micromuestra. Se expresa en mg de Carbono/Litro. Es mas reproducible que la DBO5.

9. Nitrógeno (N2):
Su presencia en el agua se debe a la concentración de determinados compuestos que contienen nitrógeno (NH3, N2, N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5), siendo los mas importantes son los NH3, N2, N2O3, N2O5.
**Nitrógeno y calidad de las aguas:

  1. Agua aceptable para el consumo: Ausencia de Nitrógeno orgánico + amoniacal, presenta bajo contenido en NO3-.
  2. Agua no apta para consumo: presenta un alto contenido de Nitrógeno orgánico + amoniacal y un bajo contenido de Nitrógeno (nitritos y nitratos).

10. Fósforo (P):
Su presencia no supone riesgo directo para la salud humana. Se suele presentar en formas de fosfatos (H2PO4-, HPO42-) que proceden de fertilizantes agrícolas.
El riesgo indirecto es un alto contenido de PO43- produce la eutrofización del agua que es la aparición de plantas acuáticas que hace que aumente la DBO del agua.

11. Otros parámetros:
Otros parámetros que pueden estar en el agua son metales pesados, cianuros, sulfuros, fenoles, aceites, grasas, detergentes, pesticidas, etc. que necesitan de un análisis bacteriológico para su determinación.

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Conoce al autor

Manuel Jesús Gómez Limón

Licenciatura en Ciencias Ambientales

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