Edición de «Agua dura»

[[Archivo:Hard water and drop.jpg|thumb|Un grifo mostrando calcificación debido al uso de agua dura.]]
[[Archivo:Limescale-in-pipe.jpg|thumb|Acumulación de sucesivas costras calcáreas concéntricas en una tubería debida al agua dura.]]
En [[química]], el '''agua calcárea''' o '''agua dura''' —por contraposición al [[agua blanda]]— es aquella que contiene un alto nivel de minerales, en particular [[sal (química)|sales]] de [[magnesio]] y [[calcio]].<ref>{{cita libro|autor=Morcillo, Jesús|título=Temas básicos de química|isbn=9788420507828|editorial=Alhambra Universidad|año=1989|edición=2ª|página=368}}</ref> A veces se da como límite para denominar a un agua como dura una dureza superior a 120 [[miligramo|mg]]/[[Litro|L]] CaCO<sub>3</sub>.<ref>{{google books|eafu8E2PtQAC|Agua. Escrito por Darner Mora Alvarado|page=20}}</ref>

La dureza del agua se expresa normalmente como cantidad equivalente de [[carbonato de calcio]] (aunque propiamente esta [[sal (química)|sal]] no se encuentre en el agua) y se calcula, genéricamente, a partir de la suma de las [[concentración|concentraciones]] de [[calcio]] y [[magnesio]] existentes ([[miligramo]]s) por cada [[litro]] de agua; que puede expresarse en concentración de [[Carbonato de calcio|CaCO<sub>3</sub>]]. Es decir:

Dureza (mg/l de CaCO<sub>3</sub>) = 2,50 [Ca<sup>++</sup>] + 4,116 [Mg<sup>++</sup>]. Donde:
* '''[Ca<sup>++</sup>]: Concentración de [[ión]] Ca<sup>++</sup> expresado en mg/l.'''
* '''[Mg<sup>++</sup>]: Concentración de ión Mg<sup>++</sup> expresado en mg/l.'''

Los coeficientes se obtienen de las proporciones entre la [[masa molecular]] del CaCO<sub>3</sub> y las [[masa atómica|masas atómicas]] respectivas: 100/40 (para el Ca<sup>++</sup>); y 100/24,3 (para el Mg<sup>++</sup>).

== Tipos de dureza ==
[[Archivo:Kochendes wasser.jpg|thumb|200px|Agua hirviendo.]]
En la dureza total del agua se puede hacer una distinción entre ''dureza temporal'' (o ''de carbonatos'') y ''dureza permanente''  (o ''de no-carbonatos'') generalmente de sulfatos y cloruros.

=== Dureza temporal ===
La dureza temporal se produce a partir de la disolución de [[carbonato]]s en forma de hidrógenocarbonatos 
 y puede ser eliminada al hervir el agua o por la adición del [[hidróxido de calcio]] (Ca(OH)<sub>2</sub>).

<math>{CaCO_3} {_{(s)}} + {H_2} {O} {_{(l)}} + {CO_2} {_{(g)}} {\rightleftharpoons} {Ca(HCO_3)_2} {_{(aq)}}</math>

El carbonato de calcio es menos soluble en agua caliente que en agua fría,<ref>Henry, J. G. y Heinke, G. W. (1996) ''Environmental science and engineering''. Prentice Hall. [Versión en español: ''[https://books.google.es/books?id=ToQmAKnPpzIC&pg=PA151&lpg=PA151&dq=solubilidad+carbonato+de+calcio+temperatura&source=bl&ots=Gt9hG0JbyQ&sig=2DRYK29slbEPyrmVLwtDLNDZ4qU&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwiSn4aR79bNAhVEXhQKHZtpBssQ6AEINzAE#v=onepage&q=solubilidad%20carbonato%20de%20calcio%20temperatura&f=false Ingeniería ambiental]'' (2.ª ed.). México: Prentice Hall Hispanoamericana. 800 págs. 1999 ISBN 970-17-0266-2 (Ver pág. 151)]</ref> así que hervir (que contribuye a la formación de carbonato) se precipitará el bicarbonato de calcio fuera de la solución, dejando el agua menos dura.

Los carbonatos pueden precipitar cuando la concentración de [[ácido carbónico]] se altera, con lo que la dureza temporal disminuye, y si el [[ácido carbónico]] aumenta puede aumentar la [[solubilidad]] de fuentes de carbonatos, como piedras calizas, con lo que la dureza temporal aumenta. Todo esto está en relación con el [[pH]] de equilibrio de la [[calcita]] y con la alcalinidad de los carbonatos. Este proceso de [[disolución]] y [[precipitación (meteorología)|precipitación]] es el que provoca las formaciones de [[estalagmita]]s y [[estalactita]]s.

=== Dureza permanente ===
Esta dureza no puede ser eliminada al hervir el agua, la causa más corriente es la presencia de [[sulfato]]s y/o [[cloruro]]s de calcio y de magnesio en el agua, sales que son más solubles según sube la [[temperatura]], hasta cierta temperatura, luego la solubilidad disminuye conforme aumenta la temperatura.

== Medidas de la dureza del agua ==
Las medidas de dureza o grado hidrotimétrico del agua son:
;mg/l CaCO<sub>3</sub> o ppm de CaCO<sub>3</sub>: Miligramos de carbonato cálcico ([[Carbonato de calcio|CaCO<sub>3</sub>]]) en un litro de agua; esto es equivalente a [[Partes por millón|ppm]] de CaCO<sub>3</sub>.
;Grado alemán (''Deutsche Härte'', °dH): Equivale a 17,8&nbsp;mg/l CaCO<sub>3</sub>.
;Grado americano: Equivale a 17,2&nbsp;mg/l CaCO<sub>3</sub>.
;Grado francés (°fH): Equivale a 10,0&nbsp;mg/l CaCO<sub>3</sub>.
;Grado inglés (°eH) o grado Clark: Equivale a 14,3&nbsp;mg/l CaCO<sub>3</sub>.

La forma más común de medida de la dureza de las aguas es por titulación con [[EDTA]]. Este agente [[quelato|quelante]] permite valorar conjuntamente el Ca y el Mg (a pH=10) o solo el Ca (a pH=12), por los complejos que forma con dichos cationes.

=== Clasificación de la dureza del agua ===
La clasificación del agua según la dureza, según la OMS<ref>{{Cita web|url=https://cdn.who.int/media/docs/default-source/wash-documents/wash-chemicals/hardness-bd.pdf?sfvrsn=a13853a9_4|título=Hardness in Drinking-water}}</ref> es la siguiente:
{| class="wikitable"

|-
! Tipos de agua !! mg/l !! °fH 

|-
| Agua blanda || ≤60 || ≤6,0 

|-
| Agua moderadamente dura || 60-120 || 6,0-12,0 

|-
| Agua dura || 120-180 || 12,0-18,0 
|-

| Agua muy dura || >180 || >18,0 
|}
La clasificación del agua según la dureza, según la escala de Merk,<ref>''[https://www.aiguesmataro.com/es/dureza-del-agua Dureza del agua]''. Aguas de Mataró</ref> es la siguiente:

* De 0 a 79 mgCaCO<sub>3</sub>/l, se considera agua muy blanda
* De 80 a 149 mgCaCO<sub>3</sub>/l, se considera agua blanda
* De 150 a 329 mgCaCO<sub>3</sub>/l, se considera agua semi dura
* De 330 a 549 mgCaCO<sub>3</sub>/l, se considera agua dura
* Más de 550 mgCaCO<sub>3</sub>/l, se considera agua muy dura

== Eliminación de la dureza ==
Las operaciones de eliminación de dureza se denominan [[Suavizador de agua|ablandamiento o suavizado de aguas]] y se llevan a cabo con un [[descalcificador]].
 
La dureza puede ser eliminada utilizando el [[carbonato de sodio]] (o de potasio) y cal. Estas sustancias causan la precipitación del Ca como carbonato y del Mg como hidróxido.
 
Otro proceso para la eliminación de la dureza del agua es la descalcificación de esta mediante [[resinas de intercambio iónico]]. Lo más habitual es utilizar [[resinas de intercambio catiónico]] que intercambian los iones calcio y magnesio presentes en el agua por iones sodio u otras que los intercambian por iones [[hidrógeno]].

La dureza se puede determinar fácilmente mediante reactivos. La dureza también se puede percibir por el sabor del agua. Es conveniente saber si el agua es agua dura, ya que la dureza puede provocar depósitos o incrustaciones de [[carbonatos]] en conducciones de [[lavadora]]s, [[Calentador de agua|calentadores]], y [[caldera (artefacto)|calderas]] o en las [[Plancha de ropa|planchas]].

Si ya se han formado, se pueden eliminar con algunos productos antical existentes en el mercado, aunque un método muy válido para conseguir disolver los carbonatos es aplicar un ácido débil (acético, cítrico, etc.) en los depósitos. Como dato adicional para eliminar estos residuos de alguna llave de baño, es bueno usar un poco de vinagre blanco, si pueden, sumergir la pieza en el vinagre y dejarla reposar de 20 a 30 minutos; será suficiente frotar con una esponja, así se evitará rayar el cromado de estos artículos.

== Problemas de salud ==
Algunos estudios han demostrado que hay una débil relación inversa entre la dureza del agua y las enfermedades cardiovasculares en los [[varón|varones]], por encima del nivel de 170&nbsp;mg de carbonato de calcio por litro en el agua. La [[Organización Mundial de la Salud]] ha revisado las evidencias y concluyó que los datos eran inadecuados para permitir una recomendación acerca de un nivel de dureza.<ref>https://www.theguardian.com/society/2004/jan/15/medicineandhealth.publichealth</ref>

Una revisión posterior por [[František Kožíšek]], M.D., Ph.D. Instituto nacional de la salud pública, [[República Checa]] da una buena descripción del asunto{{citarequerida}}, e inversamente a la OMS, da algunas recomendaciones para los niveles máximos y mínimos de calcio (40-80&nbsp;mg/l) y magnesio (20-30&nbsp;mg/l) en agua potable, y de una dureza total expresada como la suma de las concentraciones del calcio y del magnesio de 60-110&nbsp;mg/L.

== Véase también ==
* [[Agua dulce]]
* [[Agua salada]]

==Referencias==
{{listaref}}

{{Control de autoridades}}
[[Categoría:Agua]]
[[Categoría:Formas de agua]]
[[Categoría:Química industrial]]