Labo de Analisi Kimiko 6

ÁNALISIS COMPLETO DE AGUA

PRINCIPIOS TEORICOS

El agua

Como primera medida, afirmar que el agua “pura” no existe en la naturaleza; así recapitulando a partir del ciclo hidrológico, el agua de lluvia recoge en su camino gases naturales tales como N2, O2, CO2; este último proveniente del aire, del suelo y de la vida aerobia, aumenta su concentración en el agua debido a su alta solubilidad en ella (10 a 100 veces, la del aire), generando H2CO3 y disminuyendo la concentración de O2. También en el aire, el agua diluye sales, por ejemplo en forma de concentraciones de cloro (Cl -), dependerán de la zona, si esta no esta contaminada pueden ser de 5 a 10 mg/L, en zonas urbanas las concentraciones llegan a ser de 20 a 50 mg/L y las más elevadas se dan en zonas costeras 50 a 100 mg/L.

Ya en el suelo, el agua recoge sólidos en toda la gama de tamaños: gruesos (hojas y residuos), en suspensión (compuestos orgánicos y humus), coloidales (arcillas y limos) y disueltos (sales); los intermedios al ser compuestos de elevado volumen y peso molecular y con carga eléctrica, se hacen estables en suspensión, generando turbidez y color. Internándose en el terreno, el agua recoge sales según la composición y la formación geológica, así en rocas ígneas (granitos, basaltos) aún siendo estas de baja disolución, el agua arrastrará SiO2 de sus altas concentraciones; las rocas sedimentarias como (calizas, dolomias) reaccionaran con el ácido carbónico liberando carbonatos (CO3

=), bicarbonatos (CO3H), iones Ca++ y Mg++.

Rocas evaporiticas tales como yesos (SO4Ca) y sal (NaCl) descargan por la acción del agua, sulfatos (SO4

=), sodio (Na+) y cloro (Cl –) o si el liquido discurre por terrenos ferrosos, traerá hierro (Fe) y manganeso (Mn) o en terrenos volcánicos, se proveerá de flúor (F) y azufre (S).

Así los factores incidentes de la impurificación natural del agua son:

La composición del suelo y la geología de la roca. La temperatura, pues su aumento proporciona mayor solubilidad de sales, menor

solubilidad de gases y menor solubilidad de CaCO3 por acción de H2CO3. La superficie de contacto (agua-sólido), dado que a mayor superficie de contacto,

mayor solubilidad. El tiempo de contacto, a mayor sea este, mayor solubilidad sea en aguas

superficiales o en subterráneas. Concentración de CO2, cuanto mayor sea esta, mayor es la solubilidad del carbonato

cálcico (CaCO3). Concentración de ion Cloro (Cl-), cuanto mayor sea esta, menor será la solubilidad

del O2, (ODsat disminuirá) y la solubilidad del ion sulfato SO4= y el ion carbonato

CO3=, aumentarán.

LABORATORIO DE ANÁLISIS QUÍMICOPágina 1


Capacidad de intercambio iónico (aniónico o catiónico) de los suelos. Evaporación y evapotranspiración, mayor, conforme mayor sea la concentración de

sales en el agua, por ejemplo: el mar.

En todo caso tales impurificaciones deben ser cuantificadas, es decir deben medirse la cantidad de impurezas, ya sea que sea mediante una medida directa: Concentración (mg/L), partes por millón (p.p.m.), Molaridad, molalidad, Normalidad, meq/L, etc. Por medida directa individual, por ejemplo para los gases como el oxígeno disuelto (OD) mg/L o para las sales por aniónes tales como carbonatos (CO3= ), bicarbonatos (CO3H -), sulfatos (SO4=), cloro (Cl - ) o por catiónes como calcio (Ca++ ), magnesio (Mg++ ) o sodio (Na+ ).

También la impurificación puede darse por medidas de naturaleza directa agrupada, como la utilizada para la dureza, la alcalinidad o el residuo seco (sólidos).

DUREZA DEL AGUA

La DUREZA es una característica química del agua que esta determinada por el contenido de carbonatos, bicarbonatos, cloruros, sulfatos y ocasionalmente nitratos de calcio y magnesio.

La dureza es indeseable en algunos procesos, tales como el lavado doméstico e industrial, provocando que se consuma más jabón, al producirse sales insolubles. En calderas y sistemas enfriados por agua, se producen incrustaciones en las tuberías y una pérdida en la eficiencia de la transferencia de calor. Además le da un sabor indeseable al agua potable.

Grandes cantidades de dureza son indeseables por razones antes expuestas y debe ser removida antes de que el agua tenga uso apropiado para las industrias de bebidas, lavanderías, acabados metálicos, teñido y textiles.

La mayoría de los suministros de agua potable tienen un promedio de 250 mg/l de dureza. Niveles superiores a 500 mg/l son indeseables para uso domestico.

La dureza es caracterizada comúnmente por el contenido de calcio y magnesio y expresada como carbonato de calcio equivalente.



CALCULOS

ESTANDARIZACION DEL HCl

Se estandariza el HCl con solución patrón de BORAX:

Peso del bórax (Na2B4O7 . 10 H2O ) = 10.0600g.

Volumen total (V Total ) = 1000ml.

Calculamos la cantidad de BORAX presentes en una alícuota de 5ml:

1000 mL 10.0600 g 5 mL X g

X=0.0503 g

Hallamos la normalidad N del HCl:

Utilizamos 5.2 mL de HCl para la estandarización.

Eq−g (borax )=Eq−g (HCl)

m(borax )Peq (borax )

=N exp×V utilizado(HCl)

0.0503 g381.2

2g /mol

=N exp×5.2×10−3L

N exp=0.05075N

DUREZA TEMPORAL

Luego la muestra se titulo con la solución de HCl valorada (0.05075 N)Volumen tomado de muestra = 100 mlVolumen gastado de HCl = 3 ml



Eq−g (CaO )=Eq−g(HCl)

m(CaO)Peq (CaO)


m(CaO)56 g/mol

2

=0.05075N ×3mL

m (CaO )=4.263mg

Eq−g (CaCO3 )=Eq−g (HCl)

m(CaCO3)Peq (CaCO3)


m(CaCO3)100 g/mol

2

=0.05075 N ×3mL

m (CaCO3 )=7.6125mg

Expresando la Dureza:

° A= CaO g100 LH 2O

° A=4.263×10−3g×100 L0.1L

=4.263≈ 4

° F=CaCO3g

100 LH 2O° F=7.6125×10−3g×100 L

0.1 L=7.6125≈8

ppmCaCO3=CaCO3m g

1L H 2OppmCaCO3=

7.6125mg×1L0.1L

=76.125mg /L

ALCALINIDAD

Muestra a valorar: 100mL aguaIndicador: Fenolftaleína, si no hay presencia de carbonatos el indicador permanecerá incoloro con la muestra.Nuevo indicador: Anaranjado de MetiloN (HCl) = 0.05075 NVgastado = 3.1 mL

F=CO3

2−¿

2×V HCl F=0¿ no hay presencia de carbonatos

P=2 F× NHCl P=0

M=total de HCO3

−¿+CO3

2−¿

2=totalHCO3

−¿(V HCl)¿ ¿¿



T=(M−F )×NHCl=V HCl×0.05075 N=3.1×10−3L×0.05075 N ¿0.157meq

Pero en 1 Litro (lo obtuvimos en 100 mL)

T=0.157meq0.1L

×1L=1.57 meq /L

DUREZA PERMANENTE

Estandarización de la mezcla:V (HCl) = 16.5 mLV (mezcla) = 10 mL

Eq−g (mezcla)=Eq−g(HCl)

Nmezcla×V (mezcla )=N ezp×V utilizado(HCl)

Nmezcla×10mL=0.05075 N ×16.5mLNmezcla=0.08382N

Muestra a Valorar: 100 mL H2O + 25 mL (mezcla básica), lo ponemos a hervir y lo traspasamos a una fiola de 250 mL (enrasamos).V (alícuota) = 25 mLIndicador: Anaranjado de metiloV (HCl) = 3.4 mLMB. =Muestra Básica

Factor de dilución = (fd)Vtotal

Valícuota=250mL

25mL=10

Eq−g (HCl )=V (HCl)× N (HC l)×fd

Eq−g (HCl )=3.4×10−3×0.05075 N×10



Eq−g (HCl )=1.7255×10−3

Eq−g (CaO )=Eq−g(MB. Rx)

Eq−g (CaO )=Eq−g ( totales )−Eq−g (MB.no Rx)

Eq−g (CaO )=Eq−g (totales )−Eq−g (HCl)

m(CaO)562

g/mol=25×10−3 L×0.08382N−1.7255×10−3

m (CaO )=0.01036g

Eq−g (CaCO3 )=Eq−g (MB.Rx )m(CaCO3)100 g/mol

2

=25×10−3L×0.08382 N−1.7255×10−3

m (CaCO3 )=0.0185 g

Expresando la Dureza:

° A=CaO g0.1L

×100 L=10.36≈10

° F=CaCO3g

0.1 L×100 L=18.5≈19

ppmCaCO3=CaCO3m g

0.1L×1 L=185mg /L



VOLUMETRIA DE FORMACION DE COMPLEJOSANÁLISIS DE AGUAS – MÉTODO QUELATOMPETRICO

Preparación del reactivo EDTA:

W (EDTA )=9.2915 g En 250 mL de agua

Titulo de CaCO3 = 0.49g/L

0.49 g 1000 mLX g 25 mL

X =0.01225 g

Eq−g (EDTA )=Eq−g(CaCO3)

N EDTA×V TEORICO(EDTA )=m(CaCO 3)1002

g /mol

0.1 N ×V teorico (EDTA )= 0.01225 g100

2g /mol

V teorico (EDTA )=2.45mL

fc=2.45ml1.9mL

=1.2895

N corregida=0.1 N ×1.2895=0.12895N

Luego hallamos el titulo de EDTA:



T EDTA=m(CaCO3)

V gastado (EDTA)

T EDTA=0.01225 g

1.9mL=6.4474×10−3gCaCO3/mL

DUREZA TOTAL

Volumen tomado de muestra (agua) = 100mlVolumen gastado promedio de EDTA = 5.7mlA partir se puede hallar la Dureza Total en Grado Alemanes, franceses y ppm:

T EDTA=m(CaCO3)

V gastado (EDTA)

6.4474×10−3g /mL=m(CaCO3)

5.7mL

m (CaCO3 )=0.03675 g

Expresando Dureza:

° F=m(CaCO3)

0.1 L×100 L° F=0.03675g

0.1 L×100 L=36.75≈38

° A=° F×PFCaOPFCaCO3

° A=38×56

100=21.28≈21

ppmCaCO3=CaCO3

0.1L×1 L ppmCaCO3=

36.75mg0.1 L

×1L=367.5mg /L

DUREZA CALCICA

Muestra valorar: 100 mL de agua + NaOHIndicador: Murexina



EDTA de 6.4474×10−3gCaCO3/mLVolumen gastado: 4.5 mL

T EDTA×V gastado (EDTA )=mCaCO3

6.4474×10−3g /mL×4.5mL=mCaCO3

mCaCO3=0.0290133 g

Expresado en Dureza:

° F=CaCO3g

0.1 L×100 L=29.0133≈29

° A=° F×PFCaO

PFCaCO3

=29×56

100=16.24≈16

ppmCaCO3=CaCO3mg

0.1 L×1L=290mg /L



CONCLUSIONES

Mediante los cálculos hallados se puede determinar la cantidad de sales que se puede encontrar dentro del agua potable.

Se pudo determinar la dureza del agua lo cual indica que hubo cierta concentración de minerales disueltos.


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