UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE HONDURAS

FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y FARMACIA

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

LABORATORIO DE QUÍMICA ANALÍTICA I LQ-218

Práctica de Laboratorio No. 10

DETERMINACIÓN DE LA DUREZA TOTAL Y CÁLCICA DEL AGUA

Y DETERMINACIÓN DE CLORUROS EN AGUA CORRIENTE Y

PRODUCTO LÁCTEO POR EL MÉTODO DE MOHR

COMPETENCIAS A LOGRAR:

a) Determina las partes por millón de carbonato de calcio y magnesio presentes en una muestra de agua.

b) Clasifica el agua analizada de acuerdo al grado de dureza

c) Determina mediante el método de Mohr las partes por millón de cloruro

presentes en una muestra de agua y el %p/p de cloruros en un producto lácteo.

MARCO REFERENCIAL

Las titulaciones complejométricas se basan en la formación de un complejo (quelato)

también se denominan titulaciones quelométricas por su agente quelante. El agente

titulante o quelante es un ligando y el analito es un catión metálico (1).

Ligando es un ión o molécula que posee pares de electrones sin compartir con los

cuales forma enlaces covalentes con los iones metálicos que reacciona. Según la

cantidad de enlaces que pueda formar con el catión se le llama número de

coordinación (2).

El agente titulante más utilizado es el EDTA (ácido etilendiaminotetraacético) por la

formación de complejos más fuertes, esto es, debido a que posee seis grupos

donadores de pares de electrones no compartidos en su estructura, dos grupos aminos

y cuatro grupos carboxilato. El EDTA no protonado está representado Y-4 y en esta

forma es que se usa como agente quelante de iones métalicos (1).

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LÁCTEO POR EL MÉTODO DE MOHR

Figura 1.1 Estructura del ácido etilendiamino-tetraacético (3).

Las soluciones patrón de EDTA se pueden preparar directamente pesando una

cantidad de gramos en su forma de sal disódica dihidratada que luego se diluyen en un

matraz volumétrico de volumen conocido o se prepara una solución de la sal disódica

dihidratada a una concentración aproximada y luego se titula frente a un patrón

primario como carbonato de calcio, sulfato de cinc heptahidratado (2).

Las soluciones de EDTA son bien utilizadas no solo por formar complejos con todos los

cationes sino porque estos son estables y reacciona con ellos en proporción 1:1

independientemente de la carga del catión (2).

Figura 1.2 Estructura de un complejo metal/EDTA (2).

Muchos cationes en las valoraciones con EDTA forman precipitados de óxidos,

hidróxidos u oxhidratados cuando se aumenta el pH a la solución a valorar para

poderse titular exitosamente con EDTA (2).

Según Day y Underwood: “Indicadores metalocrómicos: Compuestos orgánicos

coloridos que forman quelatos con los iones metálicos. El quelato debe tener un color

diferente al del indicador libre” (4).

Uno de los más usados es el negro de eriocromo T. Day y Underwood (4), afirman que:

“Este indicador forma complejos estables 1:1 que son de color rojo con varios cationes

Mg2+, Ca2+, Zn2+, Ni2+. Muchas de las titulaciones con EDTA se realizan en un

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amortiguador de pH 8 -10, y en este rango la forma predominante del NET es de color

azul.”

Dureza del agua

Según Skoog dice que: “Históricamente, la “dureza” del agua se define en términos de

la capacidad de los cationes en el agua para reemplazar los iones sodio o potasio en

los jabones para formar productos muy poco solubles que producen “sarro” en el

lavabo o la regadera” (2).

En las aguas naturales los cationes en mayor concentración son el calcio y el

magnesio, por lo tanto la concentración se expresa en partes por millón de carbonato

de calcio que representa la concentración de todos los cationes multivalentes en la

muestra. Determinar la dureza del agua es útil porque proporciona una medida de la

calidad de agua a nivel doméstico e industrial (2).

Tipos de dureza

Dureza temporal: Esta se produce por carbonatos la cual se puede eliminar hirviendo el

agua o por la adición de cal (Hidróxido de calcio). El valor recomendado es de 61ppm y

un máximo permisible de 180ppm. El bicarbonato de calcio que se forma es menos

soluble en agua caliente y provoca la precipitación del carbonato de calcio dejando el

agua menos dura (5).

Dureza permanente: Esta no se puede ser eliminada al hervir el agua, porque es

causada por la presencia del sulfato de calcio y magnesio o cloruros en el agua, y

estos son más solubles mientras se eleva la temperatura; es llamada “dureza de no

carbonato” (5).

Para la OMS (6),

EL valor máximo de ión calcio esta entre 100 y 300ppm dependiendo del anión al que

este unido y el magnesio probablemente está en menor concentración que la del calcio.

En algunos casos los consumidores de ciertas poblaciones pueden tolerar una dureza

mayor a 500ppm.Las consecuencias de una dureza superior a 200ppm involucran

formación de incrustaciones en sistemas de distribución, tuberías y depósitos de los

edificios además un gasto excesivo de jabón y también formación de restos insolubles

de jabón. No se establece un valor de referencia de dureza del agua que se base en

los efectos que puede provocar sobre la salud.

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LÁCTEO POR EL MÉTODO DE MOHR

Tabla 1.1 Clasificación de la dureza por CaCO3 en el agua, Según OMS (5).

Las titulaciones de precipitación se basan en reacciones que producen compuestos

iónicos ligeramente solubles. El nitrato de plata es el agente precipitante más usado

para determinar iones halogenuros, mercaptanos, ácidos grasos y varios aniones

inorgánicos divalentes. Las titulaciones que usan nitrato de plata se conocen como

titulaciones argentométricas (2).

Método de Mohr: Determina iones cloruro, bromuro y cianuro utilizando como indicador

una sal de cromato soluble. En la valoración los iones plata reaccionan con el analito

presente en la muestra formando un primer precipitado al llegar al punto

estequiométrico un exceso de iones plata reacciona con el ión cromato formando un

segundo precipitado cromato de plata (Ag2CrO4) de color rojo ladrillo (2).

Figura 1.3 Reacciones involucradas en el método de Mohr.

𝐴𝑔+ + 𝐶𝑙− → 𝐴𝑔𝐶𝑙 ↓ 𝐵𝑙𝑎𝑛𝑐𝑜

𝐴𝑔+ + 𝐶𝑟𝑂42− → 𝐴𝑔2𝐶𝑟𝑂4 ↓ 𝑅𝑜𝑗𝑜 𝑙𝑎𝑑𝑟𝑖𝑙𝑙𝑜

En la práctica la concentración del indicador debe estar entre 0.002-0.005M. Si es

mayor la coloración amarilla del ión cromato es muy intensa y evita la observación de la

coloración rojo ladrillo del precipitado formado en el punto final y se requeriría añadir un

exceso de solución valorante para que se viera el precipitado. Este método se necesita

realizar a un pH entre 8 y 10, debido a que si la solución es muy ácida pH menor a 6,

parte del ión cromato esta protonado HCrO4- y consumiría más valorante (Ag+) para

formar el precipitado cromato de plata. Y si está a un pH mayor a 10 se puede

precipitar hidróxido de plata. El pH se mantiene si se añade a la solución bicarbonato

de sodio o carbonato de calcio sólido (1).

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Como dice la OMS:

“Cloruros: Las altas concentraciones de cloruro confieren un sabor salado al agua y las

bebidas. Hay diversos umbrales gustativos para el anión cloruro en función del catión

asociado: los correspondientes al cloruro sódico, potásico y cálcico están en el intervalo

de 200 a 300 mg/l. A concentraciones superiores a 250 mg/l es cada vez más probable

que los consumidores detecten el sabor del cloruro, pero algunos consumidores

pueden acostumbrarse al sabor que produce en concentraciones bajas. No se propone

ningún valor de referencia basado en efectos sobre la salud para el cloruro en el agua

de consumo” (6).

MATERIALES Y EQUIPO REACTIVOS

3 Erlenmeyers de 250mL

1 Matraz volumétrico 100mL

1 Probeta de 50 mL

1 Perilla de Hule

1 agitador de vidrio

1 bolsa de mantequilla por sección

1 Matraz volumétrico de 250mL por mesón

1 pipeta volumétrica de 5mL

1 pipeta graduada de 25mL

3 Beakers de 100mL

1 Vidrio de reloj

1 Bureta de 50 mL

500mL de agua de tubería de su casa

Carbonato de calcio

Bicarbonato de sodio

Cromato de potasio 5%P/V

Cloruro de potasio y/o sodio (P.P)

Solución Nitrato de plata 0.025M

Solución buffer amoniacal de pH

10 al 8M

Solución patrón de sal disódica de

EDTA 0.025M

Negro de Eriocromo T y Murexida

Sulfato de zinc heptahidratado

Hidróxido de Amonio

PROCEDIMIENTO:

PRÁCTICA 1

Preparación de 50mL de Solución tampón amoniacal al 8M pH= 10

1. Realizar los cálculos para determinar las cantidades a medir de la solución

buffer.

2. Pesar los gramos de NH4Cl en matraz volumétrico de 50mL.

3. Medir en probeta los mL de NH3 concentrado calculados.

4. Adicionar los mL de NH3 al matraz volumétrico y aforar con agua destilada.

5. Homogenizar la solución preparada.

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LÁCTEO POR EL MÉTODO DE MOHR

Preparación de 100ml de solución de sal sódica de EDTA 0.025M

1. Realizar los cálculos para determinar los gramos de la sal disódica dihidratada

de EDTA.

2. Pesar los gramos de la sal disódica de EDTA en matraz volumétrico de 100mL.

3. Aforar con agua destilada y homogenizar la solución preparada.

Estandarización de la solución patrón de EDTA 0.025M

1. Pesar 0.15g de ZnSO4.7H2O o 0.05g MgCO3 en un erlenmeyer.

2. Añadir 10mL de Solución buffer pH=10 al 8M.

3. Agregar una pizca de NET (Negro de Eriocromo T).

4. Valorar con solución de la sal sódica de EDTA al 0.025M.

Valoración de la muestra de agua (Dureza Total)

1. Tomar 200ml de la muestra “A” en un erlenmeyer de 250ml.

2. Medir en una probeta 10ml de solución buffer a pH=10 y adicionárselos a la

muestra en el erlenmeyer.

3. Agregar aproximadamente 0.05g de indicador negro de Eriocromo T.

4. Llevar la bureta a marca de aforo con la solución de EDTA 0.025M y proceder a

titular.

5. Anotar el volumen gastado de la sal sódica EDTA 0.025M.

6. Calcular las ppm de CaCO3.

7. Clasificar la dureza total del agua con ayuda de la tabla que se le proporciona.

8. Repetir el mismo procedimiento para la muestra “B”.

Valoración de la muestra de agua (Dureza Cálcica)

1. Tomar 150ml de la muestra “A” en un erlenmeyer de 250ml.

2. Añadir 5mL de NaOH al 10% m/v.

3. Agregar una pizca de Murexida (Indicador).

4. Llevar la bureta a marca de aforo con la solución de EDTA 0.025M y proceder a

titular.

5. Anotar el volumen gastado de sal sódica de EDTA 0.025M.

6. Calcular las ppm de CaCO3 y las ppm de MgCO3.

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PRÁCTICA 2

Preparación de la solución de Nitrato de Plata al 0.025M

1. Realizar los cálculos para determinar los gramos de AgNO3 para preparar

100mL al 0.025M.

2. Pesar los gramos de AgNO3 en beaker en la balanza analítica, añadir agua

destilada para disolver, una vez disuelto trasvasar al matraz volumétrico de

100mL y aforar con agua destilada y homogenizar la solución.

Estandarización de la solución de AgNO3 al 0.025M

1. Cebar y enrasar la bureta con la solución de nitrato de plata preparada.

2. En un erlenmeyer pesar 0.06g de NaCl o KCl patrón primario en balanza

analítica y añadir 10mL agua destilada para disolver.

3. Añadir 0.5g NaHCO3.

4. Añadir 1mL de Cromato de potasio al 5%p/v (viraje amarillo-marrón-rojizo).

5. Valorar con la solución de AgNO3 al 0.025M.

6. Determinar la concentración Molar exacta de AgNO3.

Valoración de la muestra (Agua corriente)

1. Medir 150mL de la muestra de agua problema en un erlenmeyer y Añadir 0.5g

de bicarbonato de sodio.

2. Añadir 1mL de Cromato de potasio al 5%p/v.

3. Valorar con la solución patrón de AgNO3.

4. Determinar las ppm de cloruro en la muestra de agua.

Valoración de la muestra (Producto Lácteo semisólido)

1. Pesar 20g de la muestra en un vaso de precipitados, agregar 100mL de agua

destilada y agitar la suspensión formada luego dejar en reposo 30mins.

2. Al cabo de este tiempo añadir unas gotas de fenolftaleína y neutralizar con

NaOH al 0.1N hasta cambio de coloración.

3. El contenido del beaker, trasvasar cuantitativamente a un matraz volumétrico de

250mL enrasar agitar y filtrar.

4. Tomar una alícuota de 25mL y trasvasar a un erlenmeyer.

5. Añadir 1mL de Cromato de potasio al 5%p/v.

6. Valorar con la solución patrón de AgNO3.

7. Determinar el % de cloruro en la muestra de agua.

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Valoración del Blanco

1. Medir 50mL de agua destilada y depositarla en un erlenmeyer.

2. Añadir carbonato de calcio para simular la suspensión en el erlenmeyer.

3. Añadir 1mL de Cromato de potasio al 5%.

4. Restar el volumen de valoración menos el volumen del blanco.

ASIGNACIONES:

1. Definición de una solución tampón y agua potable

2. 4 Ejemplos de soluciones Buffers.

3. 3 Usos del ácido etilendiamino-tetraacético.

4. Rango de concentración de dureza total aceptable en agua potable.

5. Fundamento del método de Volhard incluyendo las reacciones (1/2 pagina).

6. Fundamento del método de Fajans incluyendo las reacciones (1/2 pagina).

BIBLIOGRAFÍA

1. Christian GD. Quelatos: EDTA , lo máximo en agentes quelantes para metales. In

Christian GD. Química Analítica. Sexta ed. Distrito Federal: McGraw

Hill/Interamericana; 2009. p. 297-298, 349-350.

2. A Skoog D, M West D, F Holler J. Formación de complejos. In A Skoog D, M West D,

F Holler J. Fundamentos de quimica analítica. Octava ed. Distrito Federal: Cengage

Learning; 2015. p. 401,407-408,413,417,426,436.

3. Escritos Científicos. Escritos Científicos. [Online]. [cited 2015 Julio 11.

4. Day RA, Underwood AL. Química Analítica Cuantitativa. Quinta ed. Bautista OA,

editor.: Prentice Hall Inc.; 1989.

5. Rodríguez Zamora J. Parámetros fiscoquímicos de dureza total en calcio y

magnesio, pH, conductividad y temperatura del agua potable analizados en conjunto

con las asociaciones del acueducto, (ASADAS), de cada distrito de Grecia, cantón de

Alajuela, noviembre del 2008. Revista Pensamiento Actual. 2009 Octubre; IX(12-13):

p. 129.

6. Organización Mundial de la Salud. Guias para la calidad del agua potable:

Recomendaciones. Organización Mundial de la Salud. 2006; I: p. 185-187.

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HOJA DE PROTOCOLO No. 10

Determinación de la dureza total y cálcica del agua y determinación de cloruros en

agua corriente y producto lácteo por el método de Mohr

SECCIÓN: LU / MA / SA HORA: ________p.m. FECHA: _____/_____/20____ GRUPO: ______

Nombre del Analista Nº de Cuenta Nº de Lista

1. Objetivos

1.1.

1.2.

2. Descripción del producto

Matriz Analizada: Nº de Lote:

Características

Organolépticas

Estado de agregación: Forma farmacéutica:

Olor: Color:

Método de Análisis

Técnica:

Procedimientos:

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Determinación de la dureza total y cálcica del agua y determinación de cloruros en

agua corriente y producto lácteo por el método de Mohr

3. Material y Equipo a utilizar: Marca/ Modelo Reactivos a utilizar:

4. Esquema del procedimiento

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agua corriente y producto lácteo por el método de Mohr

5. Cálculos y resultados

Gramos de Sal disódica

de EDTA para preparar

100mL de Solución

Gramos de

ZnSO₄.7H₂O

Volumen gastado

de sln de la Sal

disódica de EDTA

Molaridad de la

solución de la Sal

disódica de EDTA

Indicador utilizado

Muestra de Agua Volumen de

muestra

Molaridad de la Sln

patrón de EDTA

Volumen gastado

de sln patrón de

EDTA

Indicador utilizado

A

B

Muestra de Agua Volumen de

muestra

Molaridad de la

Solución patrón de

EDTA

Volumen gastado

de solución patrón

de EDTA

Indicador utilizado

A

B

Gramos de nitrato

de plata para

preparar 100mL de

Sln

Gramos de

NaCl/KCl

Volumen gastado

de sln de Nitrato

de plata

Molaridad de la

solución de Nitrato

de plata

Indicador utilizado

Muestra Gramos de muestra

Dilución Alícuota: Matraz Volumétrico

Molaridad de la Solución patrón de nitrato de plata

Volumen gastado de solución patrón de nitrato de plata

Producto Lácteo

Muestra Volumen de

muestra

Molaridad de la

Solución patrón de

nitrato de plata

Volumen gastado

de solución patrón

de nitrato de plata

Indicador utilizado

Agua Corriente

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Determinación de la dureza total y cálcica del agua y determinación de cloruros en

agua corriente y producto lácteo por el método de Mohr

6. Observaciones

6.1.

6.2.

7. Conclusiones

7.1.

7.2.

8. Asignaciones: