Una precipitación no deseada: atascos en tuberías

Un caso práctico de reacciones de precipitación en química es el atasco de tuberías debido a la formación de sustancias insolubles como los carbonatos de algunos metales. El agua que contiene iones Ca++ y/o Mg++ entre otros, se conoce como agua dura (que es el tipo de agua que tenemos en Chiclana y sobre todo, la de los pozos). Las aguas blandas presentan menos de 0,04  gramos de sales por litro, aproximadamente. El agua dura no es buena para algunos usos domésticos, pues obstruyen las tuberías y hacen poca espuma con el jabón.

carbonato-calcio05

Carbonato de calcio

Algunas veces encontramos atascadas las tuberías  que transportan el agua caliente en calentadores y conductos de calderas. Esto se produce por la formación de un producto duro y de color blanco que rellena prácticamente el interior de la tubería dificultando o impidiendo el paso del agua. Se trata de una reacción de precipitación no deseada que da lugar a la formación de carbonatos de calcio y magnesio CaCO3 y MgCO3, especialmente el primero. Sabemos que la caliza, CaCO3, se solubiliza en el agua de lluvia debido al CO2 que la atmósfera contiene en disolución. La reacción da lugar a la formación de HCO3 soluble:

CaCO3  (s)  +  CO2(aq)  +  H2O(l)  →  Ca2+(aq)  +  2 HCO3(aq)

 Ahora bien, muchas aguas naturales contienen iones Ca2+ y HCO3 en disolución y, al calentarlas o hervirlas, se invierte la reacción anterior precipitando CaCO3 y formándose CO2, que es devuelto a la atmósfera:

Ca2+(aq)  +  2 HCO3(aq)  →  CaCO3  (s)  +  CO2(aq)  +  H2O(l)

consecuencias-cal

Luego, el dióxido de carbono en disolución acuosa se transforma en dióxido de carbono gaseoso. El precipitado de CaCO3 puede disolverse introduciendo en la tubería una disolución de ácido clorhídrico que reacciona con el carbonato produciendo  cloruro de calcio soluble:

CaCO3  (s) +  2 HCl(aq)  → CaCl2(aq)  +  H2O(l)  + CO2(g)

Por eso muchas veces, en vez de añadirle ácido clorhídrico se le añade vinagre o limón, que son respectivamente ácido acético y ácido cítrico, aunque si hay mucho depósito, no resulta lo eficaz que nos gustaría. El uso de aguas blandas, exentas de iones  Ca2+ y Mg2+, es la mejor forma de prevenir la formación de carbonatos insolubles en el interior de las tuberías.

Reacciones de precipitación en el laboratorio

Las reacciones de precipitación son aquellas en las que al mezclar,  en general, dos sustancias iónicas en medio acuoso, se forma  un producto insoluble o precipitado. Un precipitado es un sólido insoluble que se separa de la disolución. En las reacciones de precipitación, por lo general, participan compuestos iónicos. La flecha hacia abajo indica la sustancia que precipita.  Al realizar las cinco reacciones siguientes en el laboratorio y según avanzaba el tiempo, fue cambiando la apariencia de los respectivos precipitados. Esto es lo que se obtuvo correlativamente:

1ª  Reacción:   nitrato de plata + cromato de potasio = cromato de plata (precipitado) + nitrato de potasio

2  Ag NO3 + K2CrO4  =  Ag2 CrO4 ↓ +2 KNO3    

Sólido blanco  + sólido  amarillo  =  precipitado marrón

 

   cromato plata11  cromato plata1

    cromato plata3

   cromato plata4

 

 

2ª  Reacción: yoduro de potasio  + nitrato de plomo (II)  =  nitrato de potasio  + yoduro de plomo (II) (precipitado)

2 KI +Pb(NO3)2 =  2 KNO3 +  PbI2

Sólido blanco   +    Sólido blanco   =   incoloro +precipitado  amarillo

      yoduro plomo1  yoduro de plomo

      yoduro plomo3

 

3ª Reacción:  sulfato de cobre (II) + carbonato de sodio  =  carbonato de cobre (II) (precipitado)  + sulfato de sodio

CuSO4     +   Na2CO3   =   CuCO3  ↓   +   Na2SO4              

Sólido celeste     +   Sólido blanco     =    azul verdoso  +  incoloro

      carbonato de cobre3  cobre

      carbonato cobre2

      carbonato cobre3

 

4ª   Reacción: carbonato de sodio  + cloruro de níquel(II)  =  carbonato de níquel(II)(precipitado)  +  cloruro de sodio

Na2CO3     +  NiCl2   =   NiCO3  ↓    +  2 NaCl

Sólido blanco     + verde   = verde   + incoloro

carbonato de niquel

niquel

carbonato de niquel3

     niquelconjunto

 

5ª  Reacción:  yoduro de potasio + cloruro de mercurio (II)  = yoduro de mercurio(II) (precipitado)  + cloruro de potasio

2  KI  +  HgCl2   =   HgI2  ↓   +  2 KCl

Sólido blanco   +  Sólido blanco   = rojo naranja + incoloro

yoduro de mercurio1

yoduromercurio

yoduro de mercurio2

yoduro mercurio4

A las 48 horas de haber hecho esta práctica de laboratorio, los resultados fueron estos:

IMG-20140508-WA0002

Los colores que se obtienen dependen de los que tengan los iones positivos y negativos.

colores

En la siguiente tabla se ve los colores de las sustancias sólidos y en disolución acuosa:

Sustancia Color de la sustancia sólida Color en dn acuosa
NiCl2 niquel niquel1.jpg
Na2CO3 carbonato cloruros
HgCl2 cloruros1 cloruros2
KI yoduro yoduro1
Ag NO3 nitrato nitrato1
K2CrO4 cromato cromato potasio
Pb(NO3)2 nitplomo nitratoplomo
CuSO4 sulfato sulfcu

 

La caries dental y el equilibrio de solubilidad

El esmalte de los dientes está formado por un fosfato de calcio hidratado, Ca5(PO4)3OH. Su disolución constituye el proceso de desmineralización de los dientes, que afecta normalmente en una pequeña extensión  y que se produce más rápidamente en los adultos que en los niños.

 

 carie-dental  

Ca5(PO4)3OH(s)   =  5 Ca2+(aq) + 3 PO43-(aq)  +  OH(aq)

El proceso natural inverso es la mineralización y, al contrario del anterior proceso, es más importante en los niños que en los adultos. Después de las comidas, especialmente después de ingerir alimentos ricos en azúcares, como dulces y helados, la producción de ácidos orgánicos disminuye el pH y, al eliminarse iones OH del anterior equilibrio, éste se desplaza hacia la derecha provocando la  desmineralización y facilitando la caries dental.

Para evitar este proceso se recomienda una dieta baja en azúcares y cepillarse los dientes después de las comidas para eliminar los residuos de los alimentos. Los iones F de ciertas pastas dentífricas  sustituyen en parte a los iones  OH produciendo un compuesto muy resistente a los ácidos.

5 Ca2+(aq) + 3 PO43-(aq)  +   F(aq) →  Ca5(PO4)3F(s)

 La presencia de flúor, como ingrediente,  en las pastas de dientes es polémico, ya que  existen distintos puntos de vista en favor o en contra de él. Los que están a favor del uso del flúor en la pasta de dientes y en nuestra boca, encuentran su beneficio en la ayuda que produce su uso  reduciendo la caries . Quienes están en contra de su uso, cuestionan si los beneficios del uso del flúor en los dientes son mayores que los riesgos que esta substancia tiene para la salud del cuerpo humano.

Pasatiempo: Acróstico disoluciones

Completa el siguiente acróstico con las pistas que se indican:

                                                                    D  _  _  _  _  _  _  _  _  _  
                                                  _  _  _  _  I   _  _  _   _  _  _
                                                                    S  _  _  _  _  _
                                                                _ O  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _
                                                           _  _  L _  _  _  _  _  _  _  _
                                                               _  U   _  _  _  _  _  _  _       _  _  _  _
                                                      _  _  _  C  _  _
                                                                _  I  _  _  _  _  _
                                                                _  O _  _  _  _  _  _  _  _  _
                           _  _  _  _  _  _  _  _  _  N _  _  _  _  _  _  _  _

D. La sustancia que en una disolución está en mayor proporción.

I.  Una de las técnicas de separación de sustancias en una mezcla heterogénea.

S. En una disolución la sustancia que se encuentra en menor proporción.

O. Es el número de gramos de soluto que hay en cada litro de disolución.

L. ……………………………….de una sustancia es el número de gramos de la misma que admite una determinada cantidad de disolvente antes de llegar a la saturación.

U………………..       ………………..es aquella que posee una composición uniforme y completamente invariable.

C. El agua de mar lo es.

I. La que está lejos de llegar a la saturación se dice que es una disolución ………………

O. De menos a más soluto una disolución puede ser diluida………………o saturada.

N. Aquella que ya no admite más cantidad de soluto es una ……………        ……………………..

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