Determinacin de la alcalinidad a la fenolftalena y alcalinidad total en una muestra de agua residualPamela Estefana Silva Vieira - Jean Carlo Campaa GuevaraLaboratorio de Qumica Analtica, Facultad de Ciencia e Ingeniera en Alimentos, Universidad Tcnica de Ambato

ResumenLa alcalinidad es la capacidad del agua para neutralizar cidos y est determinada por el contenido de carbonatos, bicarbonatos e hidrxidos. Para la determinacin de la alcalinidad y contenidos de las especies inicas, se realizan titulaciones con bases o cidos fuertes hasta llegar a un punto de equivalencia. Se valor una muestra de solucin concentrada bsica con una solucin concentrada cida de HCl 0,0998M, utilizando como indicador, fenolftalena y rojo de metilo, hasta obtener un punto final de la reaccin con un volumen promedio de 1,9 ml con fenolftalena y 19,5 ml con rojo de metilo de HCl; dando como resultado una cantidad de CaCO3 de 6,0679 mg/L en las alcuotas, lo cual representa el porcentaje presente en la muestra de agua residual tomada para el anlisis.

Palabras clave: alcalinidad-fenolftaleina-bicarbonatos-carbonatos-hidrxidos

IntroduccinLa alcalinidad es la capacidad amortiguadora y es un factor extensivo. Tambin se puede considerar que es la capacidad de una muestra de agua para absorber el in hidrnio tomando en cuenta tambin los moles del cido monoprtico por litro necesarios para reaccionar completamente con la base presente en el agua. Como la alcalinidad generalmente se debe al carbonato, bicarbonato e hidrxido (Duglas A., 1997).Dado que la alcalinidad de aguas superficiales est determinada generalmente por el contenido de carbonatos, bicarbonatos e hidrxidos, sta se toma como un indicador de dichas especies inicas. No obstante, algunas sales de cidos dbiles como boratos, silicatos, nitratos y fosfatos pueden tambin contribuir a la alcalinidad de estar tambin presentes. Estos iones negativos en solucin estn comnmente asociados o pareados con iones positivos de calcio, magnesio, potasio, sodio y otros cationes. El bicarbonato constituye la forma qumica de mayor contribucin a la alcalinidad (Riao, 1983).La titulacin para determinar la alcalinidad se efecta en dos etapas sucesivas, definidas por los puntos de equivalencia para los bicarbonatos y el cido carbnico, los cuales se indican electrnicamente por medio de indicadores. El mtodo clsico para el clculo de la alcalinidad total y de las distintas formas de alcalinidad (hidroxidos, carbonatos y bicarbonatos) consiste en la observacin de las curvas de titulacin para estos compuestos, suponiendo que la alcalinidad por hidrxidos y carbonatos no pueden coexistir en la misma muestra (Reussel, 1989).Con este tipo de volumetra se puede determinar la alcalinidad o capacidad de hidrolisis del agua y la alcalinidad de distintos compuestos, que se define como una medida cuantitativa de la capacidad para neutralizar cidos (Rigola, 1989). El objetivo de esta prctica es determinar la alcalinidad total de un agua residual y sus componentes de carbonatos.Materiales y mtodosPreparacin de la muestraEl factor de dilucin 10:100. Se coloc 10ml de la muestra problema (agua residual) en un matraz volumtrico de 100ml y se aadi agua destilada hasta la marca de aforo del matraz.Titulacin de la muestra En un matraz Erlenmeyer se coloc una alcuota de 25ml de muestra problema preparado anteriormente, despus se le agreg tres gotas de fenolftalena. Se arm el aparato de titulacin utilizando una bureta de 50ml llena de cido clorhdrico 0.0998M y un soporte universal. Posteriormente se adicion cido clorhdrico 0.0998M dentro del matraz Erlenmeyer que contena la muestra problema hasta la desaparicin del color rosa. En el mismo matraz se coloc 3 gotas de rojo de metilo y se procedi a titular con cido clorhdrico 0.0998M hasta la aparicin de un color rojizo. El mismo procedimiento se realiz dos veces ms.Clculos y ResultadosSegn (Weber, 2001). En una disolucin acuosa que se comporta como una base, esta puede aceptar protones y para determinar la alcalinidad de la disolucin y, adems, su contenido en carbonato, se realiza una valoracin o titulacin con un cido fuerte, tal como una disolucin de HCl. En la muestra analizada se utiliz HCl de concentracin 0,0998 M. En estos procesos es necesario la utilizacin de indicadores de pH que demuestre un punto de equivalencia de las reacciones que se producen en las neutralizaciones.

Tabla N1: Datos iniciales obtenidosMuestraCantidad de muestra (ml)Volumen HCl gastado (ml)

Volumen total de HCl gastado

FenolftalenaRojo de Metilo

1251,817,018,8

2252,017,219,2

Promedio251,917,119,0

Elaborado por: Jean Campaa, Pamela SilvaFuente: Laboratorio de Qumica Analtica I

La alcalinidad es una medida de la capacidad que mantiene una muestra de agua de actuar como base por reaccin con protones, sirve para amortiguar el pH y como depsito para el carbono inorgnico (Manahan, 2006). La alcalinidad es definida como alcalinidad total que determina la cantidad de especies inicas presentes como los carbonatos, bicarbonatos e hidrxidos en sistemas acuosos. En la determinacin de la alcalinidad de aguas residuales es muy utilizada la alcalinidad a la fenolftalena, que indica o muestra una cantidad de las concentraciones de ion carbonato y otros aniones bsicos similares.

Muestra N1

Tabla N2: Cantidad de CaCO3 en la muestra de agua residualMuestraCantidad de CaCO3

16,068

26,0684

Promedio6,0679

Elaborado por: Jean Campaa, Pamela SilvaFuente: Laboratorio de Qumica Analtica I

Al valorar el ion carbonato (CO32-) se usa fenolftalena. Este indicador de pH cambia de color en el rango de pH comprendido entre 8 y 9, de manera que indica un punto final alcalino (Rigola, 1989). En este caso se alcanz al titular la solucin con 1,9 ml aproximadamente de HCl de concentracion 0,0998 M conocida con anterioridad. Adems se utiliza el rojo de metilo como indicador en la valoracin de aguas residuales para determinar la alcalinidad total, debido a que no cambia de color hasta que la disolucin se torne ligeramente en cida, es decir, que mantenga un pH constante de 6 o aproximado segn (Baird, 2001), en el cual el ion carbonato se transforma a bicarbonato y el bicarbonato a cido carbnico. La alcalinidad se refiere a las proporciones de las especies inicas de bixido de carbono son alteradas significativamente por cambios en pH. A un pH < 6, CO2 es la especie dominante. A valores de pH entre 7 y 9, HCO3- predomina, mientras que CO32- comienza a aumentar su concentracin significativamente a valores de pH > 9. (Harris, 2006) indica que la cantidad aproximada en una muestra de agua residual de carbonatos y bicarbonatos es de 6, y realizando los clculos dan como resultado un valor de 6,0679 de CaCO3, por lo tanto se demuestra que en la muestra utilizada para el anlisis se encuentra una cantidad razonable de carbonatos que fueron titulados en el proceso anterior.Conclusiones Se determin la alcalinidad total de muestras de aguas residuales las cuales estn relacionadas con el contenido de carbonatos, bicarbonatos e hidrxidos, sta se toma como un indicador de dichas especies inicas. La alcalinidad se expresa en mg/L CaCO3 y se diferencia de la basicidad y de la capacidad amortiguadora en que es la capacidad para aceptar protones mientras que la basicidad se manifiesta por valores elevados de pH y la capacidad amortiguadora es la cantidad de cido o base que admite un amortiguador sufriendo un cambio en pH en una unidad. En la prctica se obtuvo un valor aproximado de 6,0679 de CaCO3.

Bibliografa

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Conclusiones Se determin la acidez de sustancias como la leche, jugo de fruta y aspirinaSe reconoci que la exactitud en las mediciones de volmenes y clculo de concentraciones permite un mejor resultado al finalizar la prctica ya que se obtienen sustancias especficas sin valores exagerados que sobrepasen el lmite terico y que causen un gasto de reactivos sin necesidad. Adems permite tomar datos para clculos y prcticas futuras y mejorar las soluciones preparadas en las valoraciones.Bibliografa Baird, C. (2001). Qumica ambiental. Reverte. Recuperado a partir de https://books.google.com/books?id=bgUaHUqGPYIC&pgis=1Harris, D. C. (2006). Anlisis qumico cuantitativo. Reverte. Recuperado a partir de https://books.google.com/books?id=H-_8vZYdL70C&pgis=1Manahan, S. E. (2006). Introduccin a la qumica ambiental. Reverte. Recuperado a partir de https://books.google.com/books?id=5NR8DIk1n68C&pgis=1Rigola, M. (1989). Tratamiento de aguas industriales: aguas de proceso y residuales. Marcombo. Recuperado a partir de https://books.google.com/books?id=fQcXUq9WFC8C&pgis=1Weber, W. J. (2001). Control de la calidad del agua: procesos fisicoqumicos. Reverte. Recuperado a partir de https://books.google.com/books?id=TLpzh5HQYvgC&pgis=1

pH en el punto final de la titulacin (25 ml de NaOH gastados)