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El pH y la Alcalinidad

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El pH y la Alcalinidad

Notapor HidroMaster » 14 Nov 2010, 02:03

Mensaje HidroMaster el Jue 4 Feb 2010 - 2:30


Sabemos la importancia de mantener el pH de nuestra piscina dentro de unos determinados límites, estos límites dependen del desinfectante que utilicemos. Para una piscina clorada se nos dice que que el pH se mantenga entre 7 y 7,5, y entre 7 y 7,8 para una piscina bromada. Se nos recomienda que añadamos ácido (reductor de pH) cuando el pH se nos escapa por arriba o base (incrementador de pH) cuando el pH se nos escapa hacia abajo. Incluso en las etiquetas de producto minorador o incrementador se no sindican las cantidades precisas para incrementar o minorar.

Todo muy fácil, sin embargo, la realidad es otra: comprobamos con incredulidad como las cantidades necesarias para corregir no tienen nada que ver con las que nos indican en las etiquetas.

Y lo que es peor, después de haber gastado una considerable cantidad de producto para por fin conseguir el pH deseado, observamos con estupor que al día siguiente el pH ha recuperado su valor original, si no peor. Otras veces nos encontramos que el pH sufre grandes oscilaciones sin que nos parezca que haya motivo.

Por otra parte se nos empieza a hablar de alcalinidad. Hace unos años este concepto nos era casi desconocido para los profanos. Más productos que comprar para echar a la piscina. ¿esta justificado su su utilización o es un truco mas para estrujarnos a los sufridos propietarios de piscina por parte de las multinacionales que controlas estos productos?

Para tomar nuestras propias decisiones, deberíamos tener un mínimo de conocimiento de causa. Intentémoslo.

Equilibrio iónico en el agua pura

Todos recordamos la fórmula química del líquido elemento que ocupa nuestras piscinas: H2O, es decir dos moléculas de hidrógeno firmemente enlazadas con una molécula de oxígeno. ¿Firmemente enlazadas? Sí, en general, pero no del todo. Veamos, cada molécula de H2O proviene del matrimonio interesado entre un ión positivo H3O+ (ion hidronio) al que le sobra un protón H+ con su otra media naranja ion OH- (ion hidróxido) al que le sobra justamente un electrón H- Con su asociación neutralizan el protón con el electrón y se quedad tan felices eléctricamente neutras. Pero como los matrimonios, ya se sabe, algunos terminan separándose de nuevo, y algunos cambian de pareja y vuelven a rejuntarse. Justo como los iones acuosos, están juntándose (asociándose) y separándose (disociándose) constantemente. Los químicos han determinado que esas parejas iónicas disociadas en el agua pura alcanzan un equilibrio que solo depende de la temperatura, y que a la temperatura ambiente en se mueve el agua de nuestras piscinas (25ºC) se alcanza cuando la concentración de hidronios (y por tanto, de hidroxidos) es de 1.0 x 10 -7 moles por litro. La verdad es que la proporción de separados de ambos sexos, perdón, tipo de iones, resulta ridícula: entre ambos tipos de iones sumados llegan a 2 ppb (es decir, 2 entre mil millones) del total de moléculas. Es decir, las moléculas neutras H2O son apabullantemente mayoritarias.

El manejo de estos “numeracos” es francamente incomodo, así que Sorenson propuso la utilización del exponente de 10 (escala logarítmica) cambiado de signo para referirse a la concentración de hidrónios en soluciones acuosas, llamándole pH. Y por cierto que tuvo éxito, que duda cabe. O sea, que, por definición, el pH del agua pura o neutra a 25ºC es igual a 7.

El agua acida o rica en iones H3O+ (pH<7)

La cosa cambia si nosotros, los humanos o el medio ambiente, intervenimos en la vida privada iónica del agua y le inyectamos productos que favorezcan la creación de nuevos hidrónios. ¿Qué productos? Evidentemente, aquellos que dispongan de protones de hidrógeno y estén dispuestos a donarlos generosamente cuando se disuelvan en el agua. Y este tipo de producto los químicos los han bautizado con el nombre de “ácidos fuertes”. Un acido fuerte es, por ejemplo, el acido clorhídrico (Cl H), porque añadido al agua se disocia en su totalidad, liberando todos sus protones H+ . Estos numerosísimos protones sirven no solo para neutralizar los pocos preexistentes iones hidróxido, sino también para, absorbidos por las moléculas de agua, aumentar espectacularmente la concentración de hidrónios. Es decir, la concentración de iones hidróxido disminuye y la de hidrónios aumenta.

Pero esto,¿hasta cuando? ¿Desaparecerán totalmente los iones OH- si seguimos agregando ácido? Pues bien, en esto la madre naturaleza impone su propia ley: el producto de la concentración de iones hidronios e hidroxidos será una constante y que solo depende de la temperatura. Por ejemplo, para el agua a 25ºC , la ley es que [H3O+] x [OH-] = 10 -14 , este valor constante se denomina coeficiente de equilibrio iónico del agua, Kw..Por tanto, si empezamos añadiendo acido para, por ejemplo, multiplicar por diez la concentración de hidronios (desde 10 -7 mol/lt a 10 -6 mol/lt), entonces la concentración de hidróxidos se reducirá también diez veces (de 10 -7 mol/lt a 10 -8 mol/lt), en efecto 10 -6 x 10 -8 =10 -14

Si seguimos utilizando las potencias de 10 invertidas de signo para referirnos a la concentración de hidronios y llamarles pH, podremos decir que el pH se ha reducido del 7 inicial del agua pura al 6 de la nueva agua acidulada. Y así podremos continuar agregando acido, cada 10 veces mas de hidronios sobre la anterior, una unidad que se reduce el pH, hasta que el pH=0 (concentración H3O+=10 0 =1mol/litro). En esa situación, la concentración de iones hidróxidos es 10 -14, realmente despreciable.

El agua con un pH entre 7 y 0 es denominada por los químicos como agua “ácida” debido al predominio de los iones hidronios sobre los iones hidróxidos, generados gracias a la disolución de acidos

El agua básica o rica en iones OH- (pH >7))

Pero si queremos intervenir en sentido opuesto, es decir a favor de los iones OH-, nos bastara agregar una base en vez de un acido. En efecto, se denomina “base” o producto básico a aquel que, al disolverse en el agua, y al contrario que los ácidos, acepta protones de hidrógeno. Por ejemplo, el hidróxido de sodio (sosa cáustica) es una base fuerte, cuando se disuelve en agua pura no solo acepta los protones extras de los escasos hidronios existentes, sino que absorbe los protones de las moléculas de agua dejándolas reducidas a iones hidróxido. Pero aun en este caso sigue vigente la ley del coeficiente de equilibrio iónico del agua, de forma que si empezamos añadiendo base para, por ejemplo, multiplicar por diez la concentración de hidróxidos, (desde 10 -7 mol/lt a 10 -6 mol/lt) entonces la concentración de hidronios se reducirá también diez veces (de 10 -7 mol/lt a 10 -8 mol/lt), en efecto 10 -6 x 10 -8 =10 -14 . Si seguimos utilizando las potencias de 10 invertidas de signo para referirnos a la concentración de hidronios y llamarles pH, podremos decir que el pH ha aumentado del 7 inicial del agua pura al 8 de la nueva agua, y si seguimos agregando base, hasta un máximo de 14. Solo que los químicos ya se refieren a agua “básica”, a partir de pH=7, porque ser predominantes los iones hidróxidos frente a los hidrónios en su composición. Sin embargo sigue utilizándose la referencia a concentración de hidronios para su cuantificación iónica. Cuidado entonces, debemos entender que pH se refiere siempre al índice acido (iones hidronio) del agua, no hay problemas si entendemos que pH= 0 hasta pH=7 significa agua acida y pH a partir hasta 14, básica.

Comportamiento del agua según su pH

A modo de conclusión, podemos afirmar que el agua neutra o pura tiene un pH de 7. Si añadimos un producto ácido, el pH empieza a reducirse según la cantidad de ácido que agreguemos, hasta alcanzar su valor mínimo de pH=0. Pero también podemos alcanzar el nivel de agua ácida partir de una agua básica, por ejemplo, de pH = 8. En este caso, las primeras dosis de acido se consumirían en neutralizar el exceso de iones hidróxido que le confieren ese pH alto.

Y a efectos prácticos, ¿que consecuencias tiene un pH decreciente a partir de 7? Pues que el agua se va vuelve más y mas agresiva contra los entes biológicos, tales como algas y gérmenes y potencia la efectividad biocida de los productos que hayamos añadido para combatir estos invasores. El cloro, bromo y otros biocidas trabajan con plena efectividad. Esto es muy positivo, claro está, pero nosotros somos también entes biológicos, y el agua acida no hace distinciones: gracias a que somos más voluminosos, sólo nuestra piel ojos y partes más sensibles se mostrarán afectados. Pero la agresividad no para en los entes biológicos, también los materiales como los cementos de las juntas y las partes metálicas son afectadas. Un gran exceso de iones H3O+ durante un periodo prolongado y podemos despedirnos de las juntas del gresite y partes metálicas mojadas por esta agua (por ejemplo, el serpentin del una posible bomba de calor para calentamiento del agua).

Por ello, en esas circunstancias, no nos queda más remedio que añadir iones (OH)- para neutralizar el exceso de iones H3O+. Estos iones parecen que actuan como “tranquilizadores” del agua: se consigue reducir la agresividad del agua con las juntas, metales y con nuestras partes mas sensibles, pero ¡ojo!, también se reduce la agresividad contra los gérmenes y algas y la efectividad del los biocidas, por lo cual tendremos que echar más producto desinfectante para compensar esta pérdida de efectividad. Pero ¿qué pasa si se nos va la mano y echamos demasiados iones hidróxido? .Pues evidente, ese exceso de tranquilizantes hace que el agua se vuelva demasiado pacífica y que los desinfectantes pierdan casi totalmente su efectividad. Por mucho que echemos, los gérmenes y algas camparán por sus respetos, pero peor aun, los elementos minerales disueltos tales como cal y metales empezarán a depositarse y a decorar las paredes y fondo no precisamente con cuadros de Picasso. O sea, que el agua excesivamente básica también es nefasta para una piscina

La virtud, como con casi todo, esta en el término medio. Los márgenes en que nos han dicho que debemos movernos y recogidos en el preámbulo de este hilo parece que están justificados y debemos apremiarnos para cumplirlos, pero tenemos la amarga experiencia del dicho el hecho hay un buen trecho, también en esto. :cry: Las instrucciones de dosificación química que nos indican o no funcionan o lo hacen mal :evil: ¿es que hay algo mas debamos saber y nos facilite y abarate la regulación del pH?. Pues creo que sí, que por ahí apuntan los tiros tiros relativos a la “alcalinidad carbonatada”. :twisted:

Regular el pH al valor deseado y blindarlo contra cambios

A primera vista, parece que regular el pH no debería se tan difícil, bastaría añadir acido a en caso para reducirlo o base para aumentarlo, de acuerdo con la dosificación que nos indican el la etiqueta de los incrementadotes o los minoradotes. Entonces ¿por qué no es así y se nos presentan los problemas descritos en el preámbulo?.Se explica perfectamente cuando analizamos la cualidad de los donantes de iones H3O+ (ácidos o minoradores)) y los donantes de OH-(bases o incrementadotes) que sirven para modificarlo.

Analicemos los minoradotes de pH: acido clorhídrico, o acido sulfúrico, etc, utilizados habitualmente. Estos y otros ácidos se denominan ácidos fuertes porque son donantes de hidronios muy generosos: enseguida que se agregan al agua se disocian casi en su totalidad y generan un montón de hidronios que hacen virar hacia abajo el pH

A la inversa podemos decir de de los incrementadotes de pH del mercado: carbonato sódico, hidróxido de sodio, etc. son bases fuertes que cuando se agregan al agua se disocian casi en su totalidad y son potentes neutralizantes de los hidrónios y aumentan vertiginosamente los iones hidroxidos y por tanto el pH

CONTINUARÁ

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Re: El pH y la Alcalinidad

Notapor sirio » 31 Jul 2012, 18:11

Estimado HidroMaster, estoy desde el viernes pasado pegado al foro aprendiendo un montón de cosas, en principio buscando los temas que planteas como monográficos. Me parecen excelentes, claros y de una calidad indiscutible para mí, así que me están enseñando mucho. Gracias por tu esfuerzo. :bravo:

El último tema que he leído es el de el pH y la alcalinidad, afirmas que las cosas no funcionan como deberían, anuncias que vamos a ver la explicación y luego dices....continuará, no se encontrar la segunda parte de la exposición si es que la has hecho. Y me interesa porque estoy metido en líos que tienen que ver con eso :banghead:

Si puedo encontrar la segunda parte del tema en algún lugar del foro, por favor indícamelo.

Disculpa si cometo errores de novato.

Un saludo
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Re: El pH y la Alcalinidad

Notapor Epicureo » 13 Mar 2013, 13:02

Buenos días,
sería estupendo poder contar el final de la historia, para ser consistente con el título y ver la relación de todo lo anterior con la alcalineidad.
Muchas gracias por compartir todos estos conocimientos con los profanos en la materia. Es importante saber el por qué de las cosas, y desde luego vuestro estilo no puede ser más didáctico.
Saludos.
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Re: El pH y la Alcalinidad

Notapor HidroMaster » 16 Mar 2013, 18:55

Epicureo escribió:Buenos días,
sería estupendo poder contar el final de la historia, para ser consistente con el título y ver la relación de todo lo anterior con la alcalineidad.
Muchas gracias por compartir todos estos conocimientos con los profanos en la materia.
Saludos.


Gracias por los elogios, Epicúreo, y tambien, aunque con cierto retraso :mrgreen: , a Sirio

Epicureo escribió:Es importante saber el por qué de las cosas, y desde luego vuestro estilo no puede ser más didáctico


Este es el "quid" de la cuestión, el tratar de exponer como los intrusos ácidos debiles y sus bases conjugadas intervienen selectivamete en favor o en contra de nuestros amigos (o enemigos, segun el lado del pH en que nos encontremos :mrgreen: ) de una forma didáctica para que los no piscidófilos no se :sleep: :sleep: :sleep: no es nada sencillo y lleva mucho tiempo. En el 2009 recien creado el foro, habia pocos registrados y aun menos consultas, por lo cual con mi tiempo libre extraprofesional podia dedicarle tiempo a "virguerias" como esta.

Desde entonces, han surgido numerosos hilos donde se explica los motivos y necesidad de controlar la alcalinidad, no sólo como blindaje contra cambios del pH, sino tambien como factor importante para mantener el indice de saturación carbónica del agua en su margen adecuado. Y tambien es evidente que hoy en dia esta necesidad ha calado hondo en buena parte de los usuarios de piscinas. Por ello, no considero la tarea de terminar este artículo como proritaria.

Pero ojo, :sabio: no quiero decir con ello que renuncie de forma definitiva a completar este artículo, el dia menos pensado me lanzo a la palestra :typing: y acabo esta historia interminable. Al fin y al cabo, es con este tipo de artículos, tales como El cloro y sus variedades, cual utilizar s o Fundamentos control calidad agua con dispositivos ORP (=REDOX) con los que personalmente mas difruto :heart: en mi dedicacón al foro.

Un saludo,
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