ACT 14. Laboratorio Quimica Inorganica (1)

ACTIVIDAD 14

COMPONENTE PRÁCTICO

PRESENTADO POR:

JAVIER SERNA ARCECOD. 94.062.619 Grupo: 358005_15

ZULAY VARGAS PARAMOCOD. 67.02.47.03 Grupo: 358005_10

MILENA GÓMEZ HINCAPIÉCOD. 67.031.267 Grupo: 358005_10

PAULA ANDREA RODRIGUEZCOD. 29.287.230 Grupo: 358005_4

CARLOS EDMUNDO BUSTAMANTECOD. 12.962.768 Grupo: 358005_3

PRESENTADO A:

FREDDY FUERTES(Tutor de Laboratorio)

MALY JOHANNA PUERTO(Directora)

CURSO:QUIMICA INORGANICA

(Código: 358005)

ESCUELA DE CIENCIAS AGRÍCOLAS, PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTECEAD PALMIRA (VALLE DEL CAUCA)

INGENIERÍA AMBIENTAL2012


PRÁCTICA 1

GRAVIMETRÍA APLICADA

RESUMEN La determinación del porcentaje de hidratación en una sustancia es un factor relevante dentro de química, toda vez, que el agua como componente químico influye dentro de las reacciones de manera sustancial, siendo un factor indispensable conocer la cantidad presente. Dentro de la práctica de laboratorio se determino la cantidad de hidratación del CuSO4.5H2O por medio de la técnica de gravimetría y secado. Otro factor relevante a determinar en una sustancia, dentro de la misma practica, son los solidos totales disueltos (TDS), que a través de la técnica de gravimetría y evaporación se puede conocer la cantidad de material solido que posee una sustancia liquida.

PALABRAS CLAVES. Peso de hidratación, Gravimetría, Sulfato cúprico pentahidratado, Solidos suspendidos totales, Evaporación.

INTRODUCCIÓN El conocimiento en la determinación del porcentaje de agua es un proceso físico-químico de gran importancia; toda vez, que el agua como sustancia química es determinante en las reacciones, dependiendo de la cantidad en que se encuentre dentro de la solución. Para conocer el porcentaje de agua de hidratación de una sustancia se utiliza el método gravimétrico, como mecanismo para determinar la cantidad de masa evaporada a la atmosfera de la muestra; información obtenida luego de conocer los resultados finales del proceso de secado. Para el caso practico, conocer el porcentaje de agua de hidratación del sulfato cúprico pentahidratado CuSO4.5H2O, mediante técnicas de gravimetría y secado, constituye un factor experiencial importante de aprendizaje, lo cual permite vivenciar la técnica de transformación de la sustancia hasta convertirse en sal anhidra CuSO4.

1. FUNDAMENTACION TEÓRICATodos los métodos gravimétricos están relacionados con la determinación de una masa, en el caso de la gravimetría por volatilización, lo que se determina es la masa del material que se pierde de la muestra durante el proceso de secado

El agua es un contaminante común en una muestra, ésta puede provenir de la atmósfera o de la solución en la que ocurre una reacción, de igual manera el agua puede estar presente en la estructura química de los sólidos, denominándose agua de cristalización, debido a que las moléculas de agua se encuentran en la red cristalina de una sal hidratada. Tal es el caso del sulfato cúprico pentahidratado: CuSO4.5H 2O, que es un sólido de color azul aguamarina, el cual al calentarse va transformándose en un material grisáceo y finalmente blancuzco, por causa de la evaporación de las moléculas de agua y la consecuente aparición de la sal anhidra, es decir, se produce la sal anhidra: CuSO4; La ecuación química que da cuenta de este proceso es como sigue:

CUSO 4∗5H2OCuoso4∗5 (H2O)v

El subíndice v, y la flecha hacia arriba, indican que el agua se elimina en fase de vapor hacia la atmósfera.

Química Inorgánica Página 2


El porcentaje teórico del agua de hidratación, se calcula mediante la expresión:

%H2O= gdeaguade hidrataciónpesomolecular de la sal hidratada

x 100(1)

En el laboratorio, este se determina mediante técnica analítica gravimétrica, sometiendo una muestra de sal, depositada previamente en una cápsula ó crisol de porcelana de peso conocido, a la respectiva deshidratación, sobre un mechero ó una plancha de calentamiento, hasta peso constante ó la obtención del sólido blanquecino.

El porcentaje de agua se calcula así:

%H 2O= gde Aguaevaporadagdemuestra

X 100(2)

Ahora, teniendo en cuenta los pesos de la cápsula antes y después del proceso de calentamiento, se obtiene la ecuación 3:

%H2O=W 3−W 1W 2−w1

x 1003

Donde:

W1, representa el peso de la cápsula vacía y tarada W2, es el peso de la cápsula con la muestra de sal hidratada W3, indica el peso de la cápsula con la sal anhidra

Sólidos Totales Disueltos (TDS)

La concentración de sólidos disueltos totales mide específicamente el total de residuos sólidos filtrables (sales y residuos orgánicos) a través de una membrana con poros de 2.0 μm (o más pequeños). Es un parámetro de análisis ambiental de aguas y puede actuar como indicador de la efectividad de procesos de tratamiento biológico y fisicoquímico de aguas usadas. Esta variable se reporta en partes por millón (ppm), cuya unidad se define así:

ppm=mgdesolutoLde solución

Por lo tanto, en el caso de la muestra a estudiar se tiene que:

ppmdeTDS=mgde solidos totales disueltosLde muestrade agua

El promedio de sólidos disueltos totales para los ríos de todo el mundo ha sido estimado en alrededor de 120 ppm (Livingston., 1963). En el laboratorio, La determinación DE TDS, (http://www.uprm.edu/biology/profs/massol/manual/p2-tds.pdf), se basa en filtrar un volumen de agua conocido (100 mL es un volumen conveniente para agua dulce, en muestra de ambientes hipersalinos se utiliza generalmente volúmenes de 25 mL) para luego evaporarlo a 105°C, hasta que alcance un peso constante. A continuación, se procede a pesar el residuo filtrable que permanece luego de la evaporación. Con los datos gravimétricos obtenidos a partir de la cápsula de porcelana ó de un beaker, se procede a calcular el % de TDS, de la siguiente forma:



%TDS=W 3−W 1

W 2−W 1X 100(4)

W1, representa el peso de la cápsula vacía y tarada ó beaker. W2, es el peso de la cápsula ó beaker con la muestra de agua.W3, indica el peso de la cápsula ó beaker con los sólidos totales.Para convertir a partes por millón, se utiliza la siguiente ecuación:

ppmTDS=%TDSX 104(5 )

Un método alterno y más sencillo consiste en estimar los sólidos disueltos totales utilizando la medida de conductividad eléctrica (CE) del agua. Se ha encontrado que existe una correlación directa entre conductividad y concentración de sólidos disueltos totales como lo muestra la ecuación:

TDS=CE(mmhoscm )X 700

Ahora, conociendo el valor de TDS, se puede calcular la conductividad así:

E(mmhos/cm)=TDSen ppmLde700 (6)



1.1. MAPA CONCEPTUAL


Sal AnhidraCUSO 4 .5H 2O

Del

Los Minerales(Sales)

Agua

Queda PrecipitadoDel

Volatilización(Vapor)

% de Evaporación

Representada en Por proceso de

A Alta temperaturag. Agua/100g de Sal Hidratada

En una muestra de Que

Agua

En la muestra del

Sulfato Cúprico Pentahidratado CUSO4 .5H2O

Del

Solidos Totales Disueltos (TDS) Mg. Solidos/L. Agua

Masa de Hidratación en Peso

GRAVIMETRIA APLICADA

Determina


2. MATERIALES Y METODOS2.1. LISTA DE MATERIALES Y EQUIPOS

MATERIALES: EQUIPOS:1 Crisoles de porcelanaPinzas metálicas para crisolMalla de asbesto3 beaker de 250 mL4 vidrio reloj2 espátulas metálicas2 probetas de 100 mLPipeta de 5 mL graduadaPapel filtroPropipetas

Plancha de CalentamientoBalanzaEstufa a 105°C

2.2. LISTA DE REACTIVOS UTILIZADOSREACTIVOS:Sulfato cúprico pentahidratado (aproximadamente 6 gramos), EDTA 0.02 MTiempo aproximado: 60 minutos

2.3. PROCEDIMIENTO

I. Determinación del porcentaje de agua de hidratación del CuSO4 .5H 2O

Materiales usados en la determinación del porcentaje de agua de hidratación del CuSO 4.5H 2O

Equipo utilizado para la determinación del porcentaje de agua de hidratación del CuSO 4.5H 2Oy para la determinación de los sólidos Totales Disueltos en muestras de agua



Reactivo usado en la determinación del porcentaje de agua de hidratación del CuSO4 .5H 2O

Materiales utilizados para la determinación de los sólidos Totales Disueltos en muestras de agua

Una vez lavada, secada y rotulada la cápsula de porcelana, se tomo con la pinza metálica y se llevo a la estufa a T=105°C, durante 15 min aprox.

Después de secar la cápsula en la estufa, se saco de la misma y se dejo secar por aproximadamente 15 min.



Luego se llevo a la balanza de precisión, y se registro ese valor como W1: 55,4294 (peso de la cápsula tarada).

Utilizando la espátula metálica, se adiciono una pequeña muestra de CuSO4 .5H 2O (más ó menos 2 g), a la cápsula.

El conjunto, se llevo a la balanza de precisión y se peso, el valor que se registro como W2: 56,6626

El conjunto mencionado anteriormente, se llevo a la estufa, (con malla de asbesto).



Se calentó cápsula con la muestra hasta que todo el sólido quedo de color blanco

Se dejo enfriar la cápsula con la sal anhidra en el desecador.

Indicador Peso en GramosW 1 55,4294W 2 56,6626W 3 56,2596

Se peso el conjunto, registrando este valor como W3: 56,2596

Datos obtenidos durante el proceso



II. Determinación de los sólidos Totales Disueltos en muestras de agua

Se midieron 100 mL de una muestra de agua residual en probeta.

Seguidamente, se y filtro sobre papel filtro.

Mientras se filtraba la muestra de agua, se calentaron 150 mL del agua en beaker de 250 mL hasta ebullición.

Se peso un vidrio de reloj limpio y seco, y se denomino W 1 :29,5719.



Luego se adicionaron 10 mL de la solución de agua filtrada, al vidrio de reloj y se volvió a pesar el conjunto. Se consignaron los datos obtenidos en una tabla como W 2 :38,4975

Después de pesado, se coloco el vidrio de reloj con la solución en la boca del vaso con agua en ebullición, y se dejo hasta evaporar totalmente.

Se seco el vidrio reloj por debajo, y se dejo enfriar por unos minutos.

Una vez frio el vidrio reloj, se peso y con los sólidos totales que se denominaron W 3 :29,5738


Todos los datos del proceso fueron consignados en esta tabla.



3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN3.1. TABLAS DE DATOS

Tabla 1. Determinación del porcentaje de agua de hidratación del CuSO4.5H2O

Tabla 2. Determinación de los sólidos Totales Disueltos en muestras de agua

3.2. ECUACIONES DE CÁLCULO

I. Se realizaron los cálculos de acuerdo al fundamento teórico y experimental.

Tomando como base %H2O= gdeaguade hidrataciónpeso molecular de la sal hidratada

x 100(1 )

Se cálculo %H2O= 90 g249,68

x100

%H 2O=36,046

De acuerdo con la formula experimental. %H2O=W 3−W 1W 2−w 1

x 100(3)

%H2O=56,2596−55,429456,6626−55,4294

X 100

%H 2O=67,3

II. %de solidos totales disueltos TDS (ecuación 4).

%TDS=w3−w1

w2−w1x100

%TDS=29,5738−29,571938,4975−29,5719

x100=0,0002





Partículas por millón de solidos totales disueltos (ppm TDS) (ecuación 5).

ppm=%TDSx104

0,0002 x104=2

Conductividad eléctrica (ecuación 6).

CE(mmhoscm )=TDS en pmm700

CE(mmhoscm )= 2700

=0,0028

DISCUSIÓN E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOSEl sulfato cúprico pentahidratado es el producto de una reacción química entre el sulfato de cobre y moléculas de agua (H 2O) este se caracteriza por su color calipso y sus rapidos cambios de temperatura al agregarle mas agua. Dentro del desarrollo de la practica de determinación del porcentaje de agua de hidratación del CuSO4 .5H 2O, mediante la técnica gravimétrica y de secado, se evidencia como el agua solida (agua de cristalización) expuesta a altas temperaturas desaparece mediante procesos de evaporación, dando como producto la sal anhidra CuSO4 Es así como se puede concluir que, algunas sustancias químicas presentan altos porcentajes de hidratación, de diferentes características (pe. solidas-cristales), que al entrar en contacto con elevadas temperaturas en el ambiente produce deshidratación alterando sustancialmente la composición; que trasladando este concepto a los ecosistemas se pueden presentar graves alteraciones biológicas con la consecuente perdida de flora y fauna. Dentro del contexto del porcentaje de sólidos totales disueltos (TDS) en una sustancia acuosa, en la práctica se evidenció que la concentración de éstos contribuye a alterar sustancialmente la composición físico-química, en términos de solubilidad y calidad de la sustancia. Para el análisis interpretativo de la practica realizada se mostro unos índices muy elevados de solidos (de acuerdo a la formula), lo cual conlleva a determinar que existió un error en la formulación de los valores. Las partículas suspendidas en las aguas ayudan a la adhesión de metales pesados y muchos otros compuestos orgánicos tóxicos y pesticidas que contienen las aguas, ocasionando problemas de toxicidad. La norma establece unos parámetros de presencia de solidos suspendidos en el agua, como mecanismo de evaluar la calidad del liquido para las actividades económicas y productivas.

4. CONCLUSIONES El agua esta presente en la mayoría de las sustancias, de diversas formas (solida, liquida o

gaseosa) que sometidas a altos niveles de temperatura se evapora. La perdida de la capacidad de humedad afecta notablemente la composición físico-química de las

sustancias. Los procesos biológicos en la naturaleza se pueden ver afectados por la elevación exponencial de

la temperatura que altera los niveles de humedad de los compuestos. La presencia de solidos suspendidos, en sustancias acuosas, es un indicador de contaminación

del liquido. Uno de los parámetros mas importantes, medibles, en la calidad del agua para consumo y demás

actividades productivas, es la presencia, en términos de cantidad (ppm) de material en suspensión.



5. CUESTIONARIO

1. Hallar el porcentaje de agua de hidratación de las siguientes sales: cloruro de barioHeptahidratado, sulfato de calcio dihidratado y fosfato ácido disódico dodecahidratado

Calculamos el peso molecular, masa molar o masa molecular de la sustancia

BaC l2 .7H 2O CLORURO DE BARIO HEPTAHIDRATADO

La masa molar de BaC l2∗7H 2O es 334,3414±0,0004 gmol

7H 2O x18=126

18+126=144

%H 2O=144 g

mol

334.3414 gmol

x100=43.69 %


Símbolo Elemento Peso atómico Número de átomos Masa por ciento

Ba Bario 137.3277 1 41,0741%

Cl Cloro 35.4532 2 21,2078%

H Hidrógeno 1.007947 14 4,2206%

O Oxígeno 15,99943 7 33,4975%


CaSO4 .2H2O SULFATO DE CALCIO DIHIDRATADO

La masa molar de CaSO4∗2H2O es 172,1723±0,0003 gmol

2H 2O x18=36

18+36=54

%H 2O=54 g

mol

172,1723 gmol

x 100=31.36 %


Símbolo Elemento Peso

atómico Número de

átomos Misa por

ciento

California Calcio 40.0784 1 23,2781%

S Azufre 32.0655 1 18,6241%

O Oxígeno 15,99943 6 55,7561%

H Hidrógeno 1.007947 4 2,3417%


(N a2 HPO4)12H 2O FOSFATO DISÓDICO DODECAHIDRATADO

La masa molar de (N a2 HPO4)12H 2O es 1721.5229±0,0005 gmol

12H2O x18=216

18+216=234

%H 2O=234 g

mol

1721.5229 gmol

x 100=13.59 %

2. ¿Cuáles serán las aplicaciones e implicaciones ambientales de las temáticas estudiadas?

El análisis gravimétrico es una técnica que tiene como fundamento la determinación de los constituyentes de una muestra o categorías de materiales por la medida de sus pesos.De esta experiencia se puede concluir que los análisis gravimétricos son de gran utilidad para el ingeniero ambiental, puesto que son de gran aplicabilidad para determinar los parámetros de calidad de agua, ya sea domésticas, residuales, potables, contaminadas, industriales, etc. Así como también, para determinar el grado de concentración de un contaminante por ejemplo, en un cuerpo de agua o en suelos y se puede aplicar para análisis o como tratamiento de estos mismos.

6. BIBLIOGRAFÍA

Obando, J. (2011). Química Inorgánica. Módulo Didáctico. Universidad Nacional Abierta y a Distancia -UNAD. Medellín.

Medina, O. (2011). Caracterización de Contaminantes Atmosféricos. Módulo didáctico. Universidad Nacional Abierta y a Distancia –UNAD. Bogotá.

Castillo, Lugo, J. (2011). Control de la Contaminación Atmosférica. Módulo didáctico. Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD. Bogotá.


Símbolo Elemento Peso atómico Número de átomos Misa por ciento

H Hidrógeno 1.007947 14 0,8197%

O Oxígeno 15,99943 49 45,5394%

Na Sodio 22.989769282 24 32,0504%

P Fósforo 30.9737622 12 21,5905%


Betancur, G. (2012). Sociología Ambiental. Módulo didáctico. Universidad Nacional Abierta y a Distancia -UNAD. Bogotá.

Granados, J. (2012). Química Inorgánica. Guia de prácticas. Universidad Nacional Abierta y a Distancia –UNAD. Bogotá.



PRÁCTICA 2.

ALCALIMETRÍA: PH Y ACIDEZ INTERCAMBIABLE

RESUMEN

El procedimiento a seguir para realizar una valoración ácido-base genérica, acompañado de medidas de pH. Se comienza con una breve descripción del proceso global y, luego, paso a paso, se ejecuta el mismo ofreciendo explicaciones en cada una de las etapas principales de la valoración. Finalmente, se termina con unas breves consideraciones finales.

Palabras clave: titulación, potenciométrica, alcalinidad, toxicidad, basicidad.

OBJETIVOS

1. Determinar el potencial de hidrogeniones de soluciones acuosas, mediante técnica potenciómetro, como instrumento que sirve para clasificar la acidez o alcalinidad de una muestra.

2. Cuantificar la acidez intercambiable de 2 tipos de suelos, mediante la técnica volumétrica de titulación de acido base

3. Estudiar la posible toxicidad de los tipos de suelos por cusa del aluminio intercambiable presentes en las muestras.

INTRODUCCIÓN

El análisis volumétrico es una técnica basadas en mediciones de volumen para calcular la cantidad de una sustancia en solución, y consiste en una valoración (titulación), que es el proceso de determinación del volumen necesario de solución (solución patrón) que reacciona con una masa o volumen determinado de una muestra.La adición de solución patrón se continúa hasta alcanzar el punto llamado punto final, momento cuando el número de equivalentes de una sustancia es igual al número equivalentes de la otra.

MARCO TEÓRICO

Mezclas: La materia suele clasificarse para su estudio en sustancias puras y mezclas. Las sustancias puras se caracterizan porque tienen composición fija, no pueden separarse por métodos físicos en otras sustancias más simples y durante un cambio de estado la temperatura se mantiene constante. Una mezcla es una combinación física de dos o mas sustancias puras, la mezcla tiene composición variable y sus componentes pueden separarse por métodos físicos, además la temperatura es variable durante el cambio de estado.



Fig.1 mentefacto sobre titulación ácido-base



MATERIALES-Probeta graduada 250 ml-papel filtro-equipo de titulación (soporte universal,Pinza, bureta, Erlenmeyer)-beaker de 200ml-varilla de vidrio-tiras reactivas para PH-pipetas graduadas de 5 y 10 ml-Agua destilada-muestra de suelo

REACTIVOS

-Biftalato de potasio 0.1 N-Fenolftaleína-anaranjado de metilo-verde de bromocresol

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Alistar dos frascos (beaker ó Erlenmeyer) pequeños, lavarlos, secarlos y rotularlos así: S1 y S2 2. Pesar más ó menos 20g de cada muestra de suelo y colocar en los respectivos frascos rotulados 3. Proceder a agitar en agitador magnético ó con varilla de vidrio, durante 10 min, dejar reposar otros 10min 4. Introducir la tira reactiva ó el electrodo del potenciómetro y realizar la lectura del pH, en cada muestra. 5. Clasificar las muestras de suelo 6. Desocupar el residuo en la caneca respectiva, lavar y secar los recipientes utilizados.


ESTANDARIZACIÓN DEL HIDRÓXIDO DE SODIO.

1. Lavar la bureta con agua destilada y purgarla con un poco de solución de hidróxido de sodio.2. Alistar el equipo de titulación, lavar y purgar la bureta.3. Alistarla en el soporte universal y llenarla con la solución de hidróxido de sodio 0,02N, que se va a estandarizar.4. En un erlenmeyer limpio y seco, colocar 10 ml de solución de Biftalato de Potasio 0,1 N, adicionarle 3 gotas de fenolftaleína y mezclar bien.5. Colocar el erlenmeyer debajo de la bureta (Figura 3) y agregar lentamente desde ésta, el NaOH, hasta que la solución de Biftalato cambie a color rosado pálido y permanezca el color; lo cual indica que la reacción de neutralización ha legado a su fin. Es decir, marca el punto de equivalencia, en gramos provenientes del biftalato de potasio. Registrar el volumen de NAOH gastado.

PREPARACIÓN

Necesitamos una disolución de NAOH, un indicador como la fenolftaleína y la disolución de ácido de la que no conocemos su concentración.

Solución 0,02 N NAOH

Se procede a mezclar la solución a la cual se le adiciona 250ml

0,02 NAOH

V = 250ml 0,25 l

N × L = NO equivalen NAOH = 0,02 . 0,25 = 0,005

0,005 equiva g NAOH ×40gNAOH = 0,2gNAOH 1 eq g NAOH

Foto. 1 bureta purgada


En un erlenmeyer limpio y seco, colocar 10 ml de solución de Biftalato de Potasio 0,1 N, adicionarle 3 gotas de fenolftaleína y mezclar bien.La concentración del biftalato de Potasio es 0,01 NFormula molecular C8H5K04

Peso molecular = 204,22

DATOS OBTENIDOS

Foto. 2 biftalato de potasPreparamos el montaje para la valoración, soporte con barra, nuez, pinza y bureta, la bureta ya esterilizada con nuestra solución Hidróxido de sodio.


Foto. 3 titulación

En la bureta tenemos NAOH y en el beaker la solución (biftalato).

Se mide el volumen inicial de la base que son 50 ml

0,1 N × 50 / 1000 0,1 × 0,050ml = 0,005g

0,005g equi C8H5K04 ×204,22 C8H5K04 = 1,0211g equi C8H5K04

Añadimos con cierta rapidez la base sobre el ácido hasta que produzca el cambio de color del indicar.

Foto: 4 neutralización

ANALISIS Y DISCUCIÓN DE RESULTADOS

Es importante anotar que la valoración que se obtuvo en este procedimiento fue completamente certera, talvez el punto de neutralización de los dos reactivos, pues ambos se comportaron debidamente


Basadas en la reacción de neutralización entre el analito y una disolución de ácido o base que sirve de referencia. Para determinar el punto final, usan un indicador de pH, un pH-metro, o un medidor de conductancia.

CONCLUSIONES

Con este experimento pudimos comprobar la coloración que toman las soluciones (ácidas y básicas o alcalinas) al agregar los diferentes indicadores.

Se puede variar el pH de las soluciones agregando un ácido o una base.

Agregando un ácido a una solución que tiene un pH básico o alcalino podemos cambiar a una solución con un pH ácido.


PRÁCTICA 3

CAPACIDAD AMORTIGUADORA (β) Y POTENCIAL AMORTIGUADOR (p (β)

DE SOLUCIONES.

RESUMEN

A través del análisis de titulación o valoración volumétrica se puede determinar la capacidad amortiguadora de ácidos o bases, mediante la cual se determina la concentración de una solución a partir de otra solución de concentración conocida y con la cual reacciona químicamente. Esta operación volumétrica se fundamenta en la neutralización que experimentan las dos soluciones al reaccionar y que se puede evidenciar al conseguir un cambio de coloración.

El titulante utilizado en este proceso es el Hidróxido de Socio NaOH al 0,1 N, la muestra utilizada corresponde a 20 ml de agua destilada y la segunda de 20 ml de agua experimental de río, con adición de dos gotas de fenolftaleína para cada muestra, para identificar la capacidad amortiguadora de la muestra hasta llegar al rosado pálido.

INTRODUCCION

Las reacciones ácido-base son reacciones de neutralización entre los iones, que se producen al estar en contacto un ácido con una base obteniéndose una sal mas agua.

Durante las operaciones rutinarias en el laboratorio así como en la de los análisis volumétricos son prácticamente mayor los problemas relacionados con la estequiometrìa, una de ellas es la normalidad que se define como el número de equivalentes de soluto por litro de solución.

OBJETIVOS

Cuantificar la capacidad amortiguadora de muestras biológicas mediante técnicas potenciométricas y de titulación volumétrica , en presencia de los indicadores adecuados

Realizar un análisis comparativo del potencial buffer ante de muestras de origen biológico como: leche, sangre, orina, concentrado y forrajes.

1. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

Análisis, Valoración volumétrica o titulación: Con estos nombres se define la operación volumétrica mediante la cual se determina la concentración de una solución a partir de otra solución de concentración conocida y con la cual reacciona químicamente. Esta operación volumétrica se fundamenta en la neutralización que experimentan las dos soluciones al reaccionar y que se puede evidenciar al conseguir un cambio de coloración

Mediante el uso de un indicador apropiado. Los métodos potenciométricos se basan en la medida del potencial Eléctrico (respecto a una referencia) de un electrodo sumergido en la disolución problema, a partir de la cual es posible establecer la concentración de la misma



directa o indirectamente. Potenciometría directa, consistente en la determinación de la actividad de una especie de forma directa, a través de la medida de un potencial eléctrico. Valoración potenciométrica, para localizar el punto de equivalencia de una valoración analítica (volumétrica o culombimétrica).

Consultar, Explicar los siguientes conceptos y elaborar mentefacto y mapa conceptual:

Ácido débil, base débil, pKa, electrolitos, disociación electrolítica, pH, ecuación de HendersonHasselbach, soluciones Buffer, Equilibrio ácido –base, suelo, Materia Orgánica, arcilla, iones Intercambiables, contaminación, biorremediación, aguas, reacciones REDOX acuosas, electrolitos, capacidad amortiguadora, potencial amortiguador.

ÁCIDO DÉBIL: Un ácido débil es aquel ácido que no está totalmente disociado en una disolución acuosa. La titulación de un ácido débil como el ácido acético con una base fuerte puede seguirse por medio de la medida de la conductividad de la solución.

BASE DÉBIL: Sin embargo, los ácidos y las bases débiles se ionizan poco y los iones que se forman existen en equilibrio dinámico con el ácido o la base no ionizados. Por consiguiente, se podría definir una constante de equilibrio que diera el grado de ionización de un ácido o una base débil, de manera cuantitativa. PKA: pKa es la fuerza que tienen las moléculas de disociarse (es el logaritmo negativo de la constante de disociación ácida de un ácido débil). El pKa también fue definido por los científicos Keyla Lamadrid y Jose Pacheco por su aparente igualdad a los puentes de hidrógeno como fuerzas intermoleculares.

ELECTROLITOS: Un electrolito o electrólito es cualquier sustancia que contiene iones libres, los que se comportan como un medio conductor eléctrico. Debido a que generalmente consisten de iones en solución, los electrólitos también son conocidos como soluciones iónicas, pero también son posibles electrolitos fundidos y electrolitos sólidos. los electrolitos existen como soluciones de ácidos, bases o sales. Más aún, algunos gases pueden comportarse como electrolitos bajo condiciones de alta temperatura o baja presión. Las soluciones de electrolitos pueden resultar de la disolución de algunos polímeros biológicos (por ejemplo, ADN, polipéptidos) o sintéticos.

DISOCIACIÓN ELECTROLÍTICA: La concentración es la magnitud química y elemental en electroquímica que expresa la cantidad de un elemento o de un compuesto por unidad de volumen. En el Sistema Internacional de Unidades se emplea la unidad mol·m-3. A cada sustancia le corresponde un valor de solubilidad, que es la cantidad máxima de ella (soluto) que puede haber en una disolución, y depende de condiciones como la temperatura, la presión, cuáles sean las otras substancias disueltas o en suspensión y cuál sea la cantidad y la concentración de ellas.

PH: El pH es un factor muy importante, porque determinados procesos químicos solamente pueden tener lugar a un determinado pH. Por ejemplo, las reacciones del cloro solo tienen lugar cuando el pH tiene un valor de entre 6,5 y 8. El pH es un indicador de la acidez de una sustancia. Está determinado por el número de iónes libres de hidrógeno (H+) en una sustancia. La acidez es una de las propiedades más importantes del agua. El agua disuelve casi todos los iones.

ECUACIÓN DE HENDERSON-HASSELBACH: Que es la fórmula conocida como la ecuación de Henderson-Hasselbalch. Teniendo en cuenta que el ácido acético es muy


débil y, por tanto, el equilibrio de disociación está casi totalmente desplazado hacia la izquierda (desplazamiento favorecido por la presencia de cantidades notables de acetato.

SOLUCIONES BUFFER: Las soluciones reguladoras de pH son aquellas que son capaces de mantener el pH de las mismas a pesar de que se agreguen pequeñas cantidades ya sea de bases o de ácidos.

EQUILIBRIO ÁCIDO –BASE: Es el mantenimiento de un nivel normal de la concentración de iones hidrogeno. La reacción de un ácido con una base se llama neutralización. Tales Reacciones se denominan reacciones de neutralización porque las características típicas de los ácidos y de las bases se anulan cuando se ponen en contacto; el producto de la reacción de un ácido con una base en general es una sal. Este nombre ha sido usado desde la antigüedad y se conserva actualmente, aun cuando conocemos que no todas las sales son neutras desde el punto de vista ácido base.

SUELO: El suelo es una mezcla de minerales, materia orgánica, bacterias, agua y aire. Se forma por la acción de la temperatura, el agua, el viento, los animales y las plantas sobre las rocas. Estos factores descomponen las rocas en partículas muy finas y así forman el suelo; la formación de dos centímetros de suelo tarda siglos, existen muchas clases de suelo. Esto se debe a que las rocas, el clima, la vegetación varían de un sitio a otro. El suelo se compone de tres capas: Suelo o capa superior Subsuelo Roca madre. Se denomina suelo al sistema estructurado, biológicamente activo, que tiende a desarrollarse en la superficie de las tierras emergidas por la influencia de la intemperie y de los seres vivos. Se trata de un sistema formado por componentes minerales, componentes orgánicos (humus y derivados, biomasa viva y muerta), gas (aire en el espacio existente en los poros), y agua envolviendo partículas y el espacio capilar. El suelo constituye la interfaz entre la tierra, el aire y el agua, lo que le confiere la capacidad de desempeñar tanto funciones naturales como de uso antropogénico.

MATERIA ORGÁNICA: La materia orgánica está formada por moléculas fabricadas por los seres vivos. Son moléculas hechas a base de carbono, suelen ser moléculas grandes, complejas y muy diversas, como las proteínas, hidratos de carbono o glúcidos, grasas o ácidos nucleicos. La materia orgánica o componente orgánico del suelo agrupa varios compuestos que varían en proporción y estado. La materia orgánica está compuesta por residuos animales o vegetales. Se trata de sustancias que suelen encontrarse en el suelo y que contribuyen a su fertilidad. De hecho, para que un suelo sea apto para la producción agropecuaria, debe contar con un buen nivel de materia orgánica: de lo contrario, las plantas no crecerán.

ARCILLA: La arcilla está constituida por agregados de silicatos de aluminio hidratado, procedente de la descomposición de minerales de aluminio. Presenta diversas coloraciones según las impurezas que contiene, siendo blanca cuando es pura. Surge de la descomposición de rocas que contienen feldespato, originada en un proceso natural que dura decenas de miles de años. La arcilla se habría formado a partir del desgaste de las rocas, especialmente las compuestas por silicato y feldespato, sumando factores como presión tectónica, sismos, erosión, etc. Se considera físicamente como un coloide, por su composición de partículas tan pequeñas y de superficie lisa. Se puede encontrar en diversas coloraciones debido a impurezas minerales, pero es blanca en su estado puro.

IONES INTERCAMBIABLES: La capacidad de intercambio catiónico (CIC) es la capacidad que tiene un suelo para retener y liberar iones positivos, merced a su contenido en arcillas y materia orgánica. Las arcillas están cargadas negativamente, por lo que


suelos con mayores concentraciones de arcillas exhiben capacidades de intercambio catiónico mayores. A mayor contenido de materia orgánica en un suelo aumenta su CIC. Los cationes de mayor importancia con relación al crecimiento de las plantas son el calcio (Ca), magnesio (Mg), potasio (K), amonio (NH4+), sodio (Na) e hidrógeno (H). Los primeros cuatro son nutrientes y se encuentran involucrados directamente con el crecimiento de las plantas. El sodio y el hidrógeno tienen un pronunciado efecto en la disponibilidad de los nutrientes y la humedad. En los suelos ácidos, una gran parte de los cationes son hidrogeno y aluminio en diversas formas.

CONTAMINACIÓN: Se denomina contaminación ambiental a la presencia en el ambiente de cualquier agente (físico, químico o biológico) o bien de una combinación de varios agentes en lugares, formas y concentraciones tales que sean o puedan ser nocivos para la salud, la seguridad o para el bienestar de la población, o bien, que puedan ser perjudiciales para la vida vegetal o animal, o impidan el uso normal de las propiedades y lugares de recreación y goce de los mismos. La contaminación ambiental es también la incorporación a los cuerpos receptores de sustancias sólidas, liquidas o gaseosas, o mezclas de ellas, siempre que alteren desfavorablemente las condiciones naturales del mismo, o que puedan afectar la salud, la higiene o el bienestar del público.

BIORREMEDIACIÓN: El término biorremediación fue acuñado a principios de la década de los 70’s, cuando los científicos observaron que era posible aplicar estrategias de remediación que fuesen biológicas, basadas en la capacidad de los microorganismos de realizar procesos degradativos. Las primeras observaciones de biorremediación fueron con el petróleo, después de algunos organoclorados y organofosforados; “se advirtió que los microorganismos no sólo eran patógenos, sino que además eran capaces de absorber compuestos orgánicos, algunos naturales, otros sintéticos, y degradarlos, lo que constituye el objetivo de la biorremediación.

La biorremediación surge como una rama de la biotecnología que busca resolver los problemas de contaminación mediante el diseño de microorganismos capaces de degradar compuestos que provocan desequilibrios en el medio ambiente.

AGUAS: El agua es una sustancia cuya molécula está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O). Es esencial para la supervivencia de todas las formas conocidas de vida. El término agua, generalmente, se refiere a la sustancia en su estado líquido, pero la misma puede hallarse en su forma sólida llamada hielo, y en forma gaseosa denominada vapor. El agua cubre el 71% de la superficie de la corteza terrestre. Se localiza principalmente en los océanos donde se concentra el 96,5% del agua total, los glaciares y casquetes polares poseen el 1,74%, los depósitos subterráneos (acuíferos), los glaciares continentales suponen el 1,72% y el restante 0,04% se reparte en orden decreciente entre lagos, humedad del suelo, atmósfera, embalses, ríos y seres vivos.

REACCIONES REDOX ACUOSAS: La naturaleza se transforma continuamente mediante cambios físicos, químicos y biológicos Reacciones en solución acuosa, el agua es un compuesto de gran importancia tanto por su relevancia para los procesos biológicos como industriales. Muchas de las reacciones que tienen lugar a nuestro alrededor involucran sustancias disueltas en agua y utilizan ésta como medio de reacción. Esta posición destacada del agua se deriva en primer lugar de su abundancia y fácil accesibilidad. Se presenta en estado líquido en un amplio rango de temperaturas (el cual incluye la temperatura ambiente de la mayor parte de los puntos del planeta) y además tiene una alta constante dieléctrica por lo que puede disolver un gran número de sustancias,


especialmente las iónicas De todo ello se deriva que sea un solvente de bajo costo, apropiado para proporcionar un medio de reacción a numerosos procesos químicos. Reacciones ácido-base Un conjunto importante de reacciones que se dan en solución acuosa, puede ser clasificada Como reacciones ácido-base. Hay múltiples definiciones ácido-base, cada uno de los cuales tiene utilidad aplicada al sistema o a la reacción química que se considere. Siendo el agua un solvente protónico, que se disocia parcialmente liberando iones hidrógeno, resulta muy útil la definición ácido-base, para sistematizar estas reacciones en medio acuosas.

ELECTROLITOS: Un electrólito o electrolito es una sustancia que se somete a la electrolisis (la descomposición en disolución a través de la corriente eléctrica). Los electrolitos contienen iones libres que actúan como conductores eléctricos. Es posible distinguir entre electrolitos en soluciones iónicas, electrolitos fundidos y electrolitos sólidos, según la disposición de los iones. Los más frecuentes son los electrolitos que aparecen como soluciones de ácidos, sales o bases. Estas soluciones de electrolitos pueden surgir por la disolución de polímeros biológicos (como el ADN) o sintéticos (el polientirensulfonato), obteniendo una gran cantidad de centros cargados. Un electrolito es una sustancia que al disolverse en agua, da lugar a la formación de iones. Los electrolitos pueden ser débiles o fuertes, según estén parcial o totalmente ionizados o disociados en medio acuoso. Un electrolito fuerte es toda sustancia que al disolverse en agua, provoca exclusivamente la formación de iones con una reacción de disolución prácticamente irreversible.

CAPACIDAD AMORTIGUADORA: Un sistema amortiguador es una solución que puede absorber grandes cantidades moderadas de ácidos o bases, sin un cambio significativo en su pH, es decir, es una disolución que contiene unas sustancias que inhiben los cambios de pH, o concentración de ion hidrógeno de la disolución. Dichas sustancias pueden contener un ácido débil y su sal, por ejemplo, ácido acético y acetato de sodio, o una base débil y una sal de esa base, por ejemplo, hidróxido de amonio y cloruro de amonio. Los fluidos de los organismos vivos están fuertemente tamponados, y el agua del mar y ciertas sustancias del suelo son otros ejemplos de disoluciones tampones existentes en la naturaleza. Las disoluciones tampones se utilizan en química y sirven como referencia en la medida del pH. Los amortiguadores tienen máxima eficiencia para neutralizar los ácidos y las bases que se añaden, cuando las concentraciones del ácido débil (o de la base) y de la sal son iguales. Podremos preparar una solución amortiguadora de casi cualquier pH, si escogemos el ácido (o base) débil correcto. Existe un ion común entre el electrolito débil y su sal. El comportamiento de una solución amortiguadora puede ser explicado siempre tomando como base nuestro conocimiento acerca del efecto del ion común y el Principio de le Chatelier, el cual dice que si un producto o subproducto es eliminado del sistema, el equilibrio se verá perturbado y la reacción producirá más producto con el objeto de compensar la pérdida.

POTENCIAL AMORTIGUADOR: El amortiguador es un dispositivo que absorbe energía, utilizado normalmente para disminuir las oscilaciones no deseadas de un movimiento periódico o para absorber energía proveniente de golpes o impactos. Los amortiguadores son un componente común de la suspensión de los automóviles y otros vehículos, para ayudar a que las ruedas se mantengan pegadas al suelo. Los elementos elásticos metálicos utilizados en la suspensión tienen la tendencia de rebotar. Se han dado casos en pisos bacheados, y debidos a que los movimientos de cada bache se sumaban en los que coches han llegado a despegar. Para evitar este efecto, el que las ruedas se despeguen, los amortiguadores frenan las oscilaciones siguientes al movimiento inicial del


bache. Este efecto de rebote se evita en las suspensiones neumáticas como la hidroneumática. Una disolución buffer, amortiguadora o tampón, es aquella cuyo valor de pH se mantiene constante, a pesar del agregado de una pequeña cantidad de ácido o base. En los sistemas biológicos es fundamental el mantenimiento del valor de pH dentro de un rango, de ello depende el óptimo funcionamiento de algunas enzimas y el balance de la presión osmótica. La capacidad reguladora de un buffer permite conocer la efectividad de su acción amortiguadora, es decir, la capacidad de mantener su valor de pH constante con el agregado de pequeñas cantidades de ácidos y bases fuertes. En 1922, se definió la capacidad reguladora (β) como el volumen (en ml) de ácido o base fuerte de una determinada concentración que debe agregarse a la disolución tampón para modificar el valor de su pH en una unidad.

1.1. Mapa Conceptual:


1.1 Diagrama de Flujo: Titulación Volumétrica

2. MATERIALES Y EQUIPOS2.1. Erlenmeyer de 125mL , pipetas graduadas de 10mL , espátula metálica , agitador de

vidrio, probeta graduada de 100mL , bureta de 25mL , soporte universal , beaker de 250mL, equipo de titulación, balanza digital, muestras: Agua de río.

2.2. REACTIVOS

REACTIVO (NOMBRE) FÓRMULA MOLECULAR

Hidróxido de sodio NaOH 0,01N Buffer de Fosfato PO4

Fenolftaleína C19H14O4

Agua destilada H 2O

Beaker con 20 grs muestra

Beakercon H2O destilada

Beaker 2Buffer fosfato

Beaker 3 con H2ODestilada

AdicionaFenoftaleina

Titulación con NaOH 0.1 NAnalizar

Resultados

RepetirTitulación

Comprobarresultados con la formula


2.3. PROCEDIEMIENTO: Método de titulación volumétrica

Se alistaron 3 beaker´s pequeños y se rotularon así: N°1, N°2 y N° 3.

Se adicionó al beaker N°1, 20mL de agua destilada , al N°2, 20mL de solución buffer

fosfato (esta solución no se preparo debido a la ausencia del reactivo en el laboratorio)y al N°

3, 20mL de muestra de agua experimental (del rio Cali)


En cada frasco se adicionaron 2 gotas de fenolftaleína y se agitó por 10 segundos

Se acondicionó el montaje de la titulación y se cargó la bureta con la solución de NaOH 0,1N en 200ml de agua. (0.8 g NaOH )


Se colocó el frasco con el numero 2 (agua destilada) bajo la bureta y se tituló la solución acuosa, adicionando el NaOH hasta que apareció el color rosado pálido, se registró el volumen gastado en la tabla de datos, siendo este un valor de 0.1 ml de NaOH.

Se repitió la titulación con la solución N° 1 (agua experimental), se registro el volumen de agua gastado hasta tornarse rosado, para esta muestra solo con 0.1 ml el agua se torno rosado casi fucsia.


3. CALCULOS

Preparación de la titulación

NaOH 0,1N 200ml de agua.

N (Eqen Litros )=Eqdel soluto /V (litrosde la solución)

Concentración de la Solución= NaOH N 0 .1=0 .1 Eq /L V solución= 200 ml=0.2 L

Eq Soluto=0.2 L∗0.1 Eq L= 0.02 Eqde NaOH

N=0.02g NaOH∗40g NaOH1 Eqg de NaOH ¿0.8g NaOH

Tabla.1. MUESTRA Vm (ML) V NaOH 0.1 (mL)Agua destilada 20 ml 0.1 mlBuffer fosfato NA NAMuestra de agua experimental (Río Cali)

20 ml 0.1 ml

Determinación de la concentración del acido desconocido: tanto para la muestra de agua destilada como para la muestra de agua experimental (tomada del río Cali), la concentración del acido es de 0.0005 N.

Nb∗Vb=Na∗Va

Va= Volumen del acido Vb=Volumen de la base Na=Concentración del acido Nb= Concentración de la base

Na =Nb∗VbVa Na=

0.1∗0.1ml20ml =0.0005 N

3.1. Discusión e interpretación de los resultados: A través de una titulación se puede conocer la concentración de un acido o una base mediante los equivalentes la sustancia conocida.

Para ambas muestras de agua destilada y agua experimental, se requirió un volumen de base de 0,1 ml, con lo que se determina que la concentración del ácido disminuye y el pH aumenta. Cuando se ha consumido todo el ácido, la siguiente gota de base que se añade vuelve a la disolución básica, y el indicador cambia al color rosa. En ese momento sabemos que todo el ácido ha sido neutralizado.


4. CUESTIONARIO

¿Cuál es la utilidad de la capacidad amortiguadora en la contaminación y remediación de suelos y aguas?

La capacidad amortiguadora permite una resistencia frente al cambio del pH, producto de factores contaminantes, el sistema amortiguador puede absorber grandes cantidades moderadas de ácidos o bases, que pueden venir de diferentes fuentes a los recursos agua y suelo, inhibiendo los cambios en el pH o la concentración de los iones de hidrogeno regulando así los cambios significativos de pH que se pueden presentar en el medio.

¿Cuáles serán las aplicaciones e implicaciones ambientales de las temáticas estudiadas?

Las temáticas estudiadas permiten realizar análisis de aguas; tanto de aguas residuales, como para el consumo humano, contribuir con la prevención en la contaminación, a través de las técnicas de tratamiento de aguas ajustando las concentraciones de las sustancias y la regulación en este caso del pH.

BIBLIOGRAFIA

Obando Chacón Jorge H., (2011) Modulo del Curso 358005A- Química Inorgánica – Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD, Medellín – Colombia

Obando Chacón Jorge H., (2011) Protocolo del Curso 358005A- Química Inorgánica – Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD, Medellín – Colombia

RAMETTE, Richard W. Equilibrio y Análisis químico. México: Fondo Educativo Interamericano, 1983.

CONSULTAS ELECTRONICAS

Holmes-Farley, R. 2002. El calcio y la alcalinidad. El mantenimiento de Arrecifes1 (3) http://reefkeeping.com/issues/2002-04/rhf/feature/index.php. Extraído el 18 de Noviembre de 2012

Metodos modernos en el diseño de plantas de tratamiento para la potabilización del Agua., disponible en: ww.Industrial.umsa.edu.bo/ingcoronel/PRACTICA%205.pdf, Extraído el 18 de Noviembre de 2012

http://reefkeeping.com/issues/2002-04/rhf/feature/index.php


PRÁCTICA 4

COMPLEXOMETRÍA: DETERMINACIÓN DE CALCIO EN AGUAS

RESUMENLa valoración complexométrica es un proceso de análisis volumétrico donde por medio de un color rosado o púrpura se establece el final de la valoración. Esta técnica se utiliza especialmente para determinación de una mezcla de iones metálicos en solución, como en nuestro caso el Ca+2. El titulante utilizado en este proceso es la sal disódica del ácido etilén diamino tetra cético (EDTA). El EDTA forma un complejo octaédrico con la mayoría de los cationes metálicos divalentes, M2+, en solución acuosa. La principal razón de que el EDTA se utilice con mayor frecuencia en la valoración de soluciones de cationes metálicos es que la constante de formación de la mayoría de los complejos catión metálico-EDTA es muy alta, lo que significa que el equilibrio de la reacción se encuentra muy desplazado hacia la derecha.

INTRODUCCIÓN

Para determinar y cuantificar la concentración de calcio en las aguas se deben tener en

cuenta las propiedades físicas y químicas de este elemento que lo hacen diferente a los

demás y esto conlleva a utilizar técnicas precisas para su obtención.

Los iones de calcio actúan de cofactor en muchas reacciones enzimáticas, intervienen en el

metabolismo del glucógeno, y junto al potasio y el sodio regulan la contracción muscular. El

porcentaje de calcio en los organismos es variable y depende de las especies, pero por

término medio representa el 2,45% en el conjunto de los seres vivos; en los vegetales, sólo

representa el 0,007%. El calcio tiene la capacidad de ligarse con otra sustancia en un proceso

básico que tiene lugar en nuestro cuerpo. La quelatación es un proceso artificial semejante al

que se describió anteriormente pero usando una sustancia química llamada EDTA, en vez de

las sustancias químicas naturales del cuerpo.

Su determinación se da gracias a la gran capacidad de solubilización que tiene este catión en

presencia del EDTA, esto permite que pueda determinarse con facilidad su concentración en

ppm, de acuerdo a su dureza.


OBJETIVOS

Cuantificar la concentración de Calcio en muestras de agua, utilizando la técnica

complexomètrica, basada en la titilación con EDTA.

Comprender la dinámica de las reacciones de quelatación en química inorgánica.

Clasificar la muestra de agua a partir de la dureza por calcio.

FUNDAMENTO TEORICOEl calcio Ca es un metal alcalinotérreo, perteneciente al grupo II-A de la tabla periódica, constituye un 3,5% de la corteza terrestre y se presenta en la naturaleza en forma de CaCO3: Carbonato de Calcio; CaSO4: Sulfato de CalcioCaF2: Fluoruro de Calcio, entre otras.

A pesar de que el carbonato de calcio presenta baja solubilidad en agua, dicha solubilidad se incrementa cuando disminuye notoriamente el pH, lo cual aumenta mineralización, generando la denominada dureza por calcio que forma parte de la dureza total del agua (dH). La determinación complexométrica del calcio se basa en la reaccón química de quelatación del catión calcio (Caᶧ²) con la sal disódica del ácido etilén diamino tetracético: EDTA.

Debido a que el EDTA produce un complejo molecular estable con el catión calcio, la cuantificación volumétrica se realiza en presencia de un indicador de color denominado: Murexida (Mx) el cual se une al metal generando un complejo (Ca-Mx) de color rosado que al titularse con EDTA produce el complejo estable: Ca – MDTA, que desplaza la Murexida (Mx), la cual da a la solución un viraje a color púrpura.

Es importante aclarar que la medición complexométrica del calcio se desarrolla a pH cercano a 12, por lo que a la muestra se le debe adicionar NaOH concentrado y controlar el valor de pH. Además, como se anotó anteriormente, la titulación con EDTA, se realiza en presencia del indicador Murexida hasta que se manifieste el viraje del color rosado o púrpura, momento en el cual las moléculas de la sal disódica neutralizan los cationes de calcio. Con base en esta información, se procede a calcular la concentración de Caᶧ²) y de carbonato de calcio en la muestra analizada, para ello se aplican las siguientes ecuaciones:

ppmCa = ml EDTA x [EDTA ]mlde muestra

x peso atómico x1000.

ppmCaCO3= ml EDTA x [EDTA]mlde muestra

x peso molecular x1000


MAPA CONCENTUAL


MATERIALES UTILIZADOS EN LA PRÁCTICA:

Equipo de titulación (soporte, pinza, bureta y erlenmeyer)

Papel indicador del pH.

Probeta graduada de 100mL

Beaker de 250mL

Gramera digital

Espátula metálica

Agitador de vidrio y gotero

Una hoja blanca para valorar los colores en el equipo de titulación

REACTIVOS

EDTA 0,02M, Murexida, NaOH 6N, NaOH 0,1N, 3 muestras de agua de diferente

procedencia ((potable Buga), (Río Cali), (Potable Palmira)).


PROCEDIMIENTO

Se lavaron y secaron los instrumentos para evitar contaminación que altere los resultados. Se

alistaron las 3 muestras de agua en 3 Beaker debidamente rotulados.

Se alistaron 100 mL de agua potable de Buga en el erlenmeyer, se preparo una solución de

NaOH 6N en 10 mL de la misma muestra para medir el pH, para lo cual era necesario que

esté estuviera entre 12 y 13, teniendo como resultado 12.

Seguidamente, se adiciono una pizca de murexida con la punta de la espátula agitando

suavemente hasta su disolución, se obtuvo un color rosado el cual indica prueba positiva para

el calcio, en razón de la formación del complejo Ca – Mx.


Una vez listo el equipo de titulación y se purgo la bureta con EDTA 2M, luego se cargo y se

inicio la titulación adicionando gota a gota EDTA al erlenmeyer que contiene la solución de

NaOH con el indicador murexida y agitando suavemente.

Cuando el contenido del erlenmeyer cambia de color rosado a púrpura cerramos la llave dando fin a la titulación. Miramos la graduación de la bureta notando un gasto de 2mL de EDTA gastados en el proceso.

Repetimos el procedimiento con las 2 muestras restantes teniendo como resultado que con la

muestra de agua potable de Buga gastamos 2mL de EDTA. con la muestra de agua río Cali

gastamos 2,5 Ml, y con la muestra de agua potable de Palmira gastamos 4,5

Notamos que los resultados color púrpura de cada final de titulación se dan en tonos

diferentes como lo muestra la foto.


Muestra No. 1 Agua potable Buga

Muestra No. 2 Agua río Cali

Muestra No. 3 Agua potable Palmira.

Solución

ppmCa = 2ml EDTA x0,02M

100ml x 40,08 x1000=16,03 Muestra1.

ppmCa = 2,5ml EDTA x 0,02M

100ml x 40,08 x1000=20,04 Muestra2.

ppmCa = 4,5ml EDTA x 0,02M

100ml x 40,08 x1000=36,07 Muestra3.

ppmCaCO3 = 2ml EDTA x0,02M

100ml x100,09 x1000=40,03 Muestra1.

ppmCaCO3 = 2,5ml EDTA x 0,02M

100ml x100,09 x1000=50,04Muestra2.

ppmCaCO3= 4,5ml EDTA x 0,02M

100ml x100,09 x1000=90,08Muestra3.


A partir de estos resultados llenar tablas:

Tabla 1. Datos obtenidos en la cuantificación de Calcio en las 3 muestras de agua.

Muestras analizadas Vm (mL) mL de EDTA 0,02M

M1 Agua potable Buga 100 2,0

M2 Agua del rio Cali 100 2,5

M3 Agua potable Palmira 100 4,5

Tabla 2. ppm de Calcio y Carbonato presente en las 3 muestras.

Muestras Calcio (ppm) CaCO3 (ppm)

M1 16,03 40,03

M2 20,04 50,04

M3 36,07 90,08


GRAFICAS

M1 M2 M397

98

99

100

101

102

103

104

105

ml de EDTA 0,02Mvm (ml)

M1 M2 M30

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Calcio (ppm)CaCO3 (ppm)


CUESTIONARIO

1. ¿Qué significa dureza total y temporal de aguas? ¿Cuál es su importancia?

Se denomina dureza del agua a la concentración de compuestos minerales de cationes

polivalentes (principalmente divalentes y específicamente los alcalinotérreos) que hay en una

determinada cantidad de agua, en particular sales de magnesio y calcio. Son éstas las

causantes de la dureza del agua y el grado de dureza es directamente proporcional a la

concentración de sales de esos metales alcalinotérreos.

La dureza temporal se produce a partir de la disolución de carbonatos en forma de hidrógeno

carbonatos (bicarbonatos) y puede ser eliminada al hervir el agua o por la adición del

hidróxido de calcio (Ca (OH)2).

Ambos conceptos son muy importantes al momento de realizar el proceso de potabilización

del agua.

Dureza total o permanente está determinada por todas las sales de calcio y de magnesio

exceptuando carbonatos y bicarbonatos, no puede ser eliminada mediante ebullición.

2. ¿Cuáles serán las aplicaciones e implicaciones ambientales de las temáticas Estudiadas?

Este procedimiento lo podemos aplicar de acurdo con la necesidad que tengamos en nuestro

desempeño laboral ya que la dureza en aguas es indeseable en algunos procesos de lavado

doméstico industrial provocando que se consuma más jabón. En calderas y sistemas

enfriados por agua se producen incrementaciones en las tuberías y deficiencia en la

transferencia de calor, además el sabor del agua potable no agrada, la dureza en agua es un

factor determinante para varios procesos como las industrias de alimentos, lavanderías,

acabados metálicos, Industria de textiles, teñidos y otros.

Valores por encima de 300 ppm indican aguas de dureza excesiva. La aceptación o rechazo

de las aguas es función de las legislaciones vigentes o de las necesidades del usuario.


CONCLUSIONES

La concentración de calcio en las muestras aumenta a medida que aumenta el volumen

utilizado del EDTA, eso puede darse por la reacción del ión calcio con esta sustancia.

La dureza de agua varía según las fuentes y origen y su tratamiento. Aguas con dureza

total inferior a 100 ppm se consideran blandas.

El agua de las 3 muestras se pueden considerar como aguas blandas

Las gráficas muestran mayor dureza en el agua potable de Palmira.

Aprendimos a cuantificar la concentración de calcio y a la clasificación del agua

dependiendo su dureza.

BIBLIOGRAFIA

BIOPUR diagnostics, (2007). Determinación de dureza total en aguas disponible en

línea: www.biopur.com.ar/aqda.htm

Obando, J. (2011). Química Inorgánica. Módulo Didáctico. Universidad Nacional

Abierta y a Distancia -UNAD. Medellín.

Américan Society fortesting and Materials. Annual book of Standards (1994),

Determinación de dureza en agua. Método ASTMD 1126-92. Disponible en:

www.slideshare.net/shuaranca/determinacin-de-dureza-en-agua

http://www.slideshare.net/shuaranca/determinacin-de-dureza-en-agua

http://www.biopur.com.ar/aqda.htm

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ACT 14. Laboratorio Quimica Inorganica (1)