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INFORME DE LA PRÁCTICA DATOS PERSONALES Nombre del estudiante :UNIV. NICOL KAREN QUISPE CARVAJAL Nombre del docente: LIC. ELENA GARCÍA AYALA NOMBRE DEL AUXILIAR: UNIV. CARLOS CHOQUE LENIS Carrera: INGENIERIA DE MEDIO AMBIENTE Semestre: 2/2022 PRACTICA N° Fecha de realización de la práctica: 01/11/ Fecha de entrega de la práctica: 11/11/
TITULO
1. OBJETIVO.
Determinar la dureza total en la muestra de agua natural traída del municipio de sevadilla (POTOSI),mediante el método complexometrico. Determinar el contenido de calcio y magnesio de una muestra de agua natural traída del municipio de sevadilla (POTOSI) (dureza del agua) mediante el método complexométrico.
2. FUNDAMENTO TEORICO ¿QUÉ ES LA DUREZA TOTAL EN MUESTRAS DE AGUAS? El agua proveniente de fuentes naturales es una mezcla compleja de compuestos químicos en solución y sólidos suspendidos que requiere para su caracterización de análisis microbiológicos, físicos y químicos. Uno de estos ensayos, que representa un parámetro indicador de la calidad de las aguas industriales y de consumo, es el denominado Dureza. El término Dureza se ha utilizado tradicionalmente para referirse a los cationes alcalinotérreos que se hayan disueltos en el agua. Cuando se denomina Dureza Total, se refiere a la concentración total de iones calcio y magnesio. También, se emplea el término Dureza Temporal para indicar la concentración de calcio y magnesio disueltos que precipitan en forma de carbonatos; lo cual ocurre cuando,
DETERMINACION DE LA DUREZA
TOTAL EN MUESTRAS DE AGUAS
por efecto del calentamiento del agua a ebullición, se desplaza el equilibrio y se favorece la conversión del hidrogeno carbonato, HCO 3 - , en carbonato, CO 3 -2. La concentración de iones calcio y magnesio que permanecen en solución luego de someterse a ebullición el agua es denominada Dureza Permanente. Los iones de alcalinotérreos presentes en el agua son producidos cuando ácidos disueltos en el agua entran en contacto con rocas calizas : CaCO 3 (s) (caliza) +CO2(ac)+ H 2 O Û Ca2+(ac)+2 HCO 3 - (ac) En algunas zonas del país el agua posee elevados valores de Dureza Total que causan problemas domésticos o afectan de manera desfavorable los procesos industriales. Por ejemplo, para el estado Lara se reporta la formación de residuos en la ropa lavada, utensilios de cocina y obstrucción de tuberías , en el Distrito Capital es causa de incrustaciones en calderas e intercambiadores de calor por la formación de costras de material sólido en las tuberías de la industria farmacéutica, encarece el proceso de teñido de la industria textil y en el estado Falcón afecta los intercambiadores de calor usados en la refinación de petróleo. Aunque diversos iones metálicos polivalentes disueltos en el agua son causantes de la dureza, las elevadas concentraciones de iones calcio y magnesio en comparación a los iones restantes hacen que la Dureza Total, en términos analíticos, sea expresada solo por el contenido de calcio y magnesio. La determinación en el laboratorio de la Dureza Total del agua se hace por complexometría empleando ácido etildiaminotetraacético, EDTA, siendo el método oficial de la American Society for Testing and Materials, ASTM, D1126- (7), Comisión Venezolana de Normas Industriales, COVENIN, 2408-86 y 2771- . ¿QUE ES EL EDTA? El EDTA es un ácido débil con capacidad para formar compuestos complejos en proporción 1:1 con iones metálicos como Mg+2, Ca+2, Ba+2, Fe+3, V+3, Th+4. La extensión de la reacción está muy influida por el pH del medio, de forma que para cationes tetravalentes se favorece su formación en disoluciones cercanas a pH 1, cationes trivalevalentes en disoluciones ligeramente ácidas y para cationes divalentes en un medio básico. La detección del punto final de la valoración se consigue con el empleo del indicador negro de eriocromo T el cual posee un rango de viraje de color azul cuando se encuentra libre a rojo cuando forma el complejo metálico. Como se señaló en el párrafo anterior el pH del medio de reacción es un factor crítico para que la reacción entre el EDTA y el ión metálico sea completa, razón por la cual en la determinación de la Dureza Total se debe ajustar en pH 10,1 con el empleo de una solución amortiguadora o buffer. La acidez del medio a este pH solo permite formar un complejo estable entre el EDTA y los iones Ca+2^ y Mg+2. Además para ese pH, en una curva típica de valoración de calcio, en la cercanía del punto final el punto de inflexión es muy amplio, de 4,0 a 4,5 unidades
existe la posibilidad de interferir en la reacción analítica. Además, el ácido bórico es una sustancia de baja peligrosidad y riesgo que no se encuentra sometida a restricciones legales de uso y por lo tanto de fácil adquisición, lo que representa una alternativa al empleo de buffer amonio/amoniaco o de 2-aminoetanol. En razón de las desventajas para la salud y limitaciones de uso que implican el empleo del buffer amonio en el laboratorio de análisis químico, en este trabajo se evalúa la factibilidad del empleo de un buffer de borato para sustituir el buffer de amonio/amoniaco en la determinación de dureza total en agua naturales y de consumo de diferentes grados de dureza provenientes del estado Lara y la región andina del país. DETERMINACIÓN DE LA DUREZA TOTAL EN MUESTRAS DE AGUAS La determinación de Dureza Total con EDTA en agua usando una solución amortiguadora de amonio pH 10 tiene la desventaja de generar vapores de gas amoníaco que suelen ser molestos o ser potencialmente dañinos para el sistema respiratorio del operario. El objetivo de este estudio fue utilizar una solución amortiguadora inodora de borato pH 10 en sustitución de una solución amortiguadora de amonio a pH 10 para la determinación de la dureza total en agua por la metodología de la norma COVENIN 2408-86 y determinar si existía diferencia estadísticamente significativa entre ambos procedimientos. Se determinó la Dureza Total usando la solución amortiguadora inodora de borato en 13 muestras de agua con diferentes grados de dureza (suave, dura y muy dura); los resultados obtenidos se compararon con los valores del procedimiento de referencia. La solución amortiguadora permitió una visualización rápida y definida del punto final durante la ejecución de la determinación volumétrica, los resultados mostraron que no existe diferencia estadísticamente significativa (p≤0,05) en los valores de dureza al emplear ambas soluciones amortiguadoras. Se concluyó que el empleo de la solución amortiguadora inodora de borato para la cuantificación de dureza total en agua es una alternativa a la solución amortiguadora de amonio. ¿CÓMO EL AGUA ADQUIERE LA DUREZA? El agua adquiere la dureza cuando pasa a través de las formaciones geológicas que contienen los elementos minerales que la producen y por su poder solvente los disuelve e incorpora. El agua adquiere el poder solvente, debido a las condiciones ácidas que se desarrollan a su paso por la capa de suelo, donde la acción de las bacterias genera CO2, el cual existe en equilibrio con el ácido carbónico. En estas condiciones de pH bajo, el agua ataca las rocas, particularmente a la calcita (CaCO3), entrando los compuestos en solución. La dureza del agua tiene una distinción compartida entre dureza temporal (o de carbonatos) y dureza permanente (o de no-carbonatos). La dureza temporal también puede ser eliminada por la adición del hidróxido de calcio (Ca(OH)2).
El carbonato de calcio es menos soluble en agua caliente que en agua fría, así que al 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 disminuye, 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 es el que provoca las formaciones de estalagmitas y estalactitas. El grado de dureza es una medida de la concentración total, en peso, del contenido de iones Ca2+ y Mg2+, expresada como equivalente de carbonato de calcio y usualmente medida en partes por millón o miligramos por litro. El siguiente ejemplo ilustra cómo la dureza expresada como equivalente de carbonato de calcio es calculada para un agua que contiene 285 ppm de Ca y 131 ppm de Mg. Existen grados de dureza del agua americanos, franceses, alemanes e ingleses que a continuación se mencionan con sus equivalencias en mg CaCO3/l de agua. 3.MATERIAL Y REACTIVOS MATERIALES EQUIPOS REACTIVOS Vaso de precipitado 250ml Soporte Universal Hidróxido de sodio Matraz Erlenmeyer 250ml Agua destilada Pipeta graduada 10ml Muestra de agua Papel filtro (^) Nitrato de plata Bureta 50ml (^) Solucion Buffer Embudo de plastico (^) Indicador NET Pera de laboratorio Matraz aforado 50ml
5. CALCULOS , RESULTADOS Y REACCIONES
a. Cálculos de los volúmenes gastados de cada grupo b. Cálculos de los segundos volúmenes gastados de cada grupo c. Concentración real C=0.1N d. Cálculos de Mg y Ca GRUPO 1 V inicial= 0ml V gastado=0,3ml V total=0,3ml-0ml =0,3ml GRUPO 3 V inicial= 0,9ml V gastado=1,2ml V total=1,2ml-0,9ml =0,3ml GRUPO 2 V inicial= 0,3ml V gastado=0,5ml V total=0,5ml-0,3ml =0,2ml GRUPO 4 V inicial= 2,9ml V gastado=3ml V total=3ml-2,9ml V total=0,3ml GRUPO 3 V inicial= 1,5ml V gastado=2,6ml V total=2,6ml-1,5ml V total=1,1ml GRUPO 2 V inicial= 1,5ml V gastado=2,6ml V total=2,6ml-1,5ml V total=1,1ml GRUPO 1 V inicial= 1,2ml V gastado=1,5ml V total=1,2ml-1,5ml V total=0,3ml Datos Mg − Ca ⇒ NET V (^) EDTA =0,3 ml = 3 x 10 − 4 <¿ N =0, V (^) m = 50 ml = 0 , 0 5 < ¿ N (^) EDTA ∗ V (^) EDTA = Nmuestra ¿ V (^) muestra Nmuestra =
N EDTA ∗ V EDTA
V (^) muestra Nmuestra =0, Eq − g l ∗ 3 x 10 − 4 < ¿ 0,05< ¿= 6 x 10 − 4 Eq − g l
e. Convertimos el resultado^6 x^^10 − 4 Eq − g l a mg/l CaCO REACTIVOS Hidróxido de sodio 2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H Nitrato de plata AgNO 3 (aq) → Ag (s) + NO (g) + O 2 (g) Indicador NET C20H12N3O7SNa
6. CUESTIONARIO a).- ¿podemos decir que el agua potable es acida o básica y si fuese acida cuál es su acidez y viceversa? R.- En general, un agua con un pH < 7 se considera ácido y con un pH > 7 se considera básica o alcalina. El rango normal de pH en agua superficial es de 6,5 a 8,5 y para las aguas subterráneas 6 – 8.5. La alcalinidad es una medida de la capacidad del agua para resistir un cambio de pH que tendería que hacerse más ácida. 6 x 10 − 4 Eq − g l CaC O 3 ∗ 1 mol CaC O 3 2 Eq − gCaC O 3 ∗100,0872 g CaC O 3 1 mol CaC O 3 ∗ 1000 mg 1 g
mg l CaC O 3 DUREZA TOTAL = (^) Mg +^2 + Ca +^2 30, mg l = Mg
- 2 +30, mg l Mg +^2 =¿ 0 No se puede detectar el magnesio , no existe el magnesio en los cálculos
