Qué representa un diagrama de Piper
El diagrama de Piper representa la composición iónica relativa de una muestra de agua. Las concentraciones se convierten primero a miliequivalentes por litro, porque un equivalente expresa carga y no masa. Cada triángulo se cierra por separado al 100 %: Ca²⁺, Mg²⁺ y Na⁺+K⁺ en los cationes; HCO₃⁻+CO₃²⁻, SO₄²⁻ y Cl⁻+NO₃⁻ en los aniones. El punto resultante conserva proporciones, no concentración absoluta.
ci(meq/L)=ci(mg/L)Mi∣zi∣ pi=100∑j∈mismo signocj(meq/L)ci(meq/L) Las rectas proyectadas desde ambos triángulos se cortan en el rombo. Sus coordenadas naturales son u=%(Na+K) dentro de los cationes y v=%(SO4+Cl+NO3) dentro de los aniones, de modo que un solo punto reúne la relación tierras alcalinas–álcalis y la relación ácidos débiles–ácidos fuertes. Como cada triángulo se cierra por separado, un desbalance entre cationes y aniones no desplaza el punto: queda registrado aparte, en el error de balance de cargas.
El nitrato en el triángulo aniónico
Piper enumera el nitrato entre los radicales de ácidos fuertes y suma los constituyentes de segundo orden al grupo con el que están químicamente relacionados. NO₃⁻ se agrupa en consecuencia con Cl⁻ y participa del triángulo aniónico, del rombo, de las propiedades de Palmer, del balance de cargas, de la fuerza iónica y de la suma de iones analizados.
Propiedades de Palmer y subáreas 5–9
Piper interpreta el rombo mediante las cuatro propiedades definidas por Palmer. Si A son las tierras alcalinas, B los álcalis, W los ácidos débiles y S los ácidos fuertes, todos como porcentaje de equivalentes:
Alcalinidad
SA=min(A,W)PA=max(0,W−A) Salinidad
SS=max(0,A−W)PS=min(B,S) SA, SS, PS y PA son la alcalinidad secundaria, la salinidad secundaria, la salinidad primaria y la alcalinidad primaria, y suman 100 %. Describen el balance entre grupos iónicos; no implican la presencia de una sal molecular determinada en solución. Cada subárea del rombo corresponde a la región donde una de esas propiedades supera el 50 %.
| Área | Propiedad | Criterio químico |
|---|
| 5 | Alcalinidad secundaria | Ca²⁺+Mg²⁺ exceden a SO₄²⁻+Cl⁻+NO₃⁻; queda alcalinidad de tierras alcalinas. |
| 6 | Salinidad secundaria | SO₄²⁻+Cl⁻+NO₃⁻ exceden a Na⁺+K⁺; queda salinidad de tierras alcalinas. |
| 7 | Salinidad primaria | Na⁺+K⁺ y los aniones de ácidos fuertes superan cada uno el 50 %. |
| 8 | Alcalinidad primaria | Na⁺+K⁺ exceden a SO₄²⁻+Cl⁻+NO₃⁻; queda alcalinidad alcalina. |
| 9 | Sin predominio del par | Ninguno de los pares anteriores alcanza una propiedad exclusiva. |
Balance de cargas y magnitudes derivadas
CBE(%)=100∑C+∑A∑C−∑A El error de balance de cargas compara la suma de equivalentes de cationes con la de aniones. Un valor próximo a cero indica concordancia entre las cargas medidas; no informa sobre la exactitud del análisis, y un error sistemático que afecte por igual a cationes y aniones se cancela. En análisis de iones mayoritarios, la literatura hidrogeológica toma |5| % como margen habitual de aceptación.
D(mg/L como CaCO3)=2,497[Ca]+4,118[Mg] I=21i∑mizi2=20001i∑ci(meq/L)∣zi∣ La dureza total expresa el contenido de Ca y Mg como masa equivalente de CaCO₃. La fuerza iónica se calcula sobre los nueve iones ingresados y no incorpora especies no analizadas, coeficientes de actividad ni complejación, de modo que corresponde a la fuerza iónica de concentración.
Factores de conversión
El peso equivalente de un ion es su masa molar dividida por el valor absoluto de su carga; multiplicar mg/L por el factor inverso da meq/L. Los valores se obtienen de los pesos atómicos estándar IUPAC y reproducen a cuatro cifras significativas la tabla 9 de Hem (1985).
| Ion | Peso equivalente | mg/L → meq/L |
|---|
| Ca²⁺ | 20.03900 | 0.04990269 |
| Mg²⁺ | 12.15250 | 0.08228760 |
| Na⁺ | 22.99000 | 0.04349717 |
| K⁺ | 39.09800 | 0.02557676 |
| HCO₃⁻ | 61.01600 | 0.01638914 |
| CO₃²⁻ | 30.00400 | 0.03332889 |
| SO₄²⁻ | 48.02800 | 0.02082119 |
| Cl⁻ | 35.45000 | 0.02820874 |
| NO₃⁻ | 62.00400 | 0.01612799 |