Esercizio sulla durezza dell'acqua

Esercizio svolto sulla durezza dell'acqua

L'analisi di un campione di acqua ha fornito i seguenti risultati:

C_Ca²⁺ = 60 mg/L

C_Mg²⁺ = 15 mg/L

C_HCO3⁻ = 120 mg/L

Si determini la durezza totale, temporanea, calcica e magnesiaca.

Svolgimento dell'esercizio

Calcoliamo la concentrazione in mol/L di ciascuno ione:

[Ca²⁺] = (0,060 g/L) : (40,08 g/mol) = 1,497 · 10^-3 mol/L

[Mg²⁺] = (0,015 g/L) : (24,305 g/mol) = 6,176 · 10^-4 mol/L

[HCO₃⁻] = (0,120 g/L) : (61,017 g/mol) = 1,967 · 10^-3 mol/L

Passiamo ora al calcolo delle durezze.

La durezza calcica corrisponde ai mg/L di CaCO₃ equivalente agli ioni Ca²⁺. Considerando che ogni mole di Ca²⁺ equivale a una mole di CaCO₃, si ottiene:

Durezza calcica = (1,497 · 10^-3 mol/L) · (100,087 g/mol) = 0,1498 g/L = 149,8 mg/L

La durezza magnesiaca corrisponde ai mg/L di CaCO₃ equivalente agli ioni Mg²⁺. Considerando che ogni mole di Mg²⁺ equivale a una mole di CaCO₃, si ottiene:

Durezza magnesiaca = (6,176 · 10^-4 mol/L) · (100,087 g/mol) = 0,0618 g/L = 61,8 mg/L

La durezza totale è data dalla somma della durezza calcica e della durezza magnesiaca:

Durezza totale = durezza calcica + durezza magnesiaca = 149,8 + 61,8 = 211,6 mg/L

La durezza temporanea corrisponde ai mg/L di CaCO₃ equivalente agli ioni HCO₃⁻. Considerando che due moli di HCO₃⁻ equivalgono a una mole di CO₃²⁻ secondo l'equazione chimica:

2 HCO₃⁻ = CO₃²⁻ + CO₂ + H₂O

si ottiene:

Durezza temporanea = (1,967 · 10^-3/ 2) · (100,087) = 0,0984 g/L = 98,4 mg/L

La durezza permanente è infine data dalla differenza tra la durezza totale e la durezza temporanea:

Durezza permanente = durezza totale - durezza temporanea = 211,6 - 98,4 = 113,2 g/L