DETERMINACIÓN DE DUREZA EN AGUA

PRACTICA N°3

DETERMINACIÓN DE DUREZA EN AGUA

AUTORES:

Richard Rodríguez Portilla (P.P. Ingeniería Ambiental, F.A.I.C.A.; Campus U.C.S.M. Arequipa, Perú)

Enrique Zúñiga Portilla (P.P. Ingeniería Ambiental, F.A.I.C.A.; Campus U.C.S.M. Arequipa, Perú)

Jonathan Quiroz ((P.P. Ingeniería Ambiental, F.A.I.C.A.; Campus U.C.S.M. Arequipa, Perú)

Renato Parra Sosa (P.P. Ingeniería Ambiental, F.A.I.C.A.; Campus U.C.S.M. Arequipa, Perú)

Diego Soncco Moscoso (P.P. Ingeniería Ambiental, F.A.I.C.A.; Campus U.C.S.M. Arequipa, Perú)

Arequipa-Perú

2014

Resumen

En esta práctica N°3 (determinación de dureza en agua) determinamos la dureza de nuestra muestra, es decir analizaremos el posible contenido de calcio, magnesio, hierro lo que ocasiona la dureza del agua. Preparamos una solución buffer, EDTA en la cual observamos el cambio del color y tomamos apunte de cuanto fue el gasto por medio de cálculos obtenemos la cantidad de carbonato de calcio.

Palabras clave: Dureza, titulación, concentrancion

Abstract

In this practice N ° 3 (determination of hardness in water) determine the hardness of our sample, that is to discuss the possible content of calcium, magnesium, iron which causes hardness of the wáter. We prepare a buffer solution, EDTA in which we observe the color change and take note of what was the expenditure by means of calculations we get the amount of calcium carbonate.

Keywords: Hardness, titration, concentration

Introducción

En la práctica realizada buscamos encontrar cual era la dureza de la muestra extraída de agua de la ciudad, y así entender que consecuencias nos podía traer esta agua. En el trabajo se uso técnicas nuevas como la titulación, y buscamos aprender cómo hacer un análisis químico de una muestra a partir de dicha técnica.

Esta práctica tiene más de una finalidad, aprender que puede ocasionar una agua dura, como se debe realizar una titulación correctamente, también obtuvimos conocimiento sobre cómo influye la dureza del agua en las cañerías, como la formación de incrustaciones calcáreas en dichas tuberías.

Con el trabajo realizado, pretendimos primero evaluar la molaridad de nuestra solución valorante, y posteriormente usar dicha solución para obtener cual era la dureza de la muestra de agua recogida, y discutir las posibles consecuencias que la dureza obtenida podía generar.

Fundamento teórico

Dureza (1): El término dureza en el agua se refiere a la cantidad de sales de calcio y magnesio disueltas en el agua. Estos minerales tienen su origen en las formaciones rocosas calcáreas, y pueden ser encontrados, en mayor o menor grado, en la mayoría de las aguas naturales. A veces se da como límite para denominar a un agua como dura una dureza superior a 120 mg CaCO3/L.

Diferencia de agua “dura” y “blanda” (2): El agua dura es la que requiere mucho jabón para ejercer su acción limpiadora, formando incrustaciones cuando se eleva la temperatura. El agua blanda necesita más agua para retirar el jabón, disuelve el CO2 y corroe.

Titulación (3): es el procedimiento utilizado para determinar el volumen de una solución que es necesario para reaccionar con una cierta cantidad de otra sustancia.

Concentración (4): Es la cantidad de soluto disuelto en una cantidad dada de disolución.

En el trabajo realizado utilizamos dos ecuaciones:

Ecuación 1: Molaridad exacta

(0.01 g CaCO_3)/(Gasto EDTA)*(1 mmol EDTA)/(0.10008 mmol CaCO_3 )

La Ecuación 1 nos fue útil para encontrar la molaridad exacta de nuestra solución valorante, el EDTA, usando como dato a reemplazar el resultado luego de la titulación del primer experimento, de la valoración de EDTA- 0.01M

Ecuación 2: Dureza del agua

Mg/L CaCO_3=(mL gastados*0.01 mmol/ml*100mg CaCO_3 mmol*1000 mL)/(ml de la muestra)

La Ecuación 2, la utilizamos al final de los dos experimentos, aplicando el resultado del gasto de la solución valorante luego de la titulación del análisis de la muestra.

Métodos y Materiales

Preparación de la solución de Buffer

Para la preparación de esta solución tenemos que pesar 68 g de cloruro de amonio y disolverlo con 57 ml de hidróxido de amonio para que tengamos la solución Buffer con un pH de 10 y así poder enrasarlo en una pipeta en 100 ml.

Valoración de EDTA – 0.01m

Para la preparación de EDTA tenemos primero que pesar 0,250 g de carbonato de calcio y luego diluirlo con 4 – 5 ml de HCl (1M) y así poder enrasarlo a 250 ml con agua (H2O).

Solución valorante

Alícuota de 10 ml (beaker)

+

60 ml de H2O

+

4 ml de solución de Buffer

+

Titular

Alícuota de 10 ml

+

60 ml H2O

+

4 ml de solución de Buffer

+

4 gotas NET

+

Titular

Matraces Enlernmeyer de 250 ml

Balanza electrónica Denver

Buretas de 25 ml

Pinzas de buretas

Embudos

Vasos de precipitados

Pipetas de 10 ml

Solución de Buffer

Cloruro de amonio

Hidróxido de amonio

EDTA

Carbonato de calcio

Resultados y discusión

TABLA 1: Solución valorante

CaCO3 = alícuota

0,250 gCaCO3 x

250 ml =

pH caCO3 = 100,08 / 1000 = 0,10089 g

Preparación de la solución valorante para su titulación

TABLA 2: Molaridad exacta

0,01 gCaCO3 x 1 mmol EDTA

Gasto de EDTA 0,10008 mmol CaCO3

Siendo el gasto de EDTA para la molaridad exacta igual a 10 ml.

Reemplazamos en la ecuación y obtenemos:

9.992006395 X 10-3 Molar

Resultado de la titulación con su gasto ya representado

TABLA 2: Molaridad exacta

Mg/L CaCO_3=(mL gastados*0.01 mmol/ml*100mg CaCO_3 mmol*1000 mL)/(ml de la muestra)

El gasto de EDTA en este procedimiento fueron 6.8, y los mililitros tomado de muestra fueron 100; reemplazando este dato en la ecuación nos saldría:

Mg/LCaCO3= 68 Mg/L CaCO3

Peso del reactivo patrón: 0,25 g de CaCO3

Volumen aforado: 250 ml

Volumen de la alícuota: 100 ml

Gasto de EDTA: 6.8 ml

Peso molecular del carbono: 108,08 g de CaCO3/Mol

Milimol de carbono: 0.10089 milimol

Conclusiones

Según los resultados, nuestra muestra agua vendría a ser una agua blanda por tener menos de 75 mg/L de CaCO3

El muestreo realizado hallamos la dureza total del agua sin tomar en cuenta otros factores que podrían tomar un rol importante en nuestra muestra como por ejemplo sulfatos, cloruros, etc.

Al momento de titular la muestra tiene que hacerse de una manera exacta y precisa sin pasarse porque un error podría causar problemas al sacar los cálculos.

Aspectos a considerar

Investigar la estructura del EDTA. así como sus aplicaciones.

El EDTA puede ser aplicado intravenosa o tópicamente. Aunque se puede dar oralmente y su absorción en la vía digestiva es buena, se prefiere administrar intravenosamente en virtud de ser más eficaz para aumentar la tasa de excreción urinaria de los quelatos. Tras la administración el fármaco se absorbe y después de 6 horas puede detectarse en orina de un 60 a un 90% de la cantidad administrada. A las 25 horas puede recuperarse hasta un 99%. El resto aparece en las heces. Los efectos farmacológicos del EDTA resultan de la formación de quelatos con metales divalentes y trivalentes en el cuerpo. En la forma de edetato de calcio disódico se aplica para quelar metales con gran afinidad al quelante más que al calcio iónico. Es de gran utilidad para quelar el plomo que se encuentra en hueso. En sangre, el fármaco puede encontrarse en plasma y debido a que se excreta por vía urinaria, el paciente debe ser evaluado cuidadosamente y certificar que tiene una función renal adecuada. Se ha detectado un pequeño porcentaje en el fluido espinal.

Existen sustancias interferentes como el aluminio, Cadmio, Cobalto, Cobre, Fierro, plomo, manganeso, niquel, etc. Como influyen en los resultados.

Influyen de la siguiente forma:

Interferencia Positiva: la sustancia extraña que acompaña a la que se investiga, produce una reacción cuyos resultados son similares a los producidos por el analito que se investiga.

Interferencia Negativa: la reacción es retardada o inhibida por las sustancias que acompañan a la sustancia problema.

Interferencia de Enmascaramiento: se refiere a aquellas sustancias que, estando presentes en la solución enmascaran la reacción, impidiendo en forma inequívoca la visualización de la respuesta. Esto puede ser debido a que reaccionan con el mismo reactivo que la sustancia de interés produciendo precipitados o productos coloreados que impiden ver la respuesta del analito o por otro lado, son sustancias que reaccionan con el analito impidiendo que este pueda reaccionar con el reactivo de reconocimiento.

Analizar los resultados obtenidos al compararlos con los datos de la normatividad vigente consultada.

Clasificación de la dureza del agua

Tipos de agua mg/l °fH ºdH ºeH

Agua blanda

≤17 ≤1.7 ≤0.95 ≤1.19

Agua levemente dura ≤60 ≤6.0 ≤3.35 ≤4.20

Agua moderadamente dura ≤120 ≤12.0 ≤6.70 ≤8.39

Agua dura ≤180 ≤18.0 ≤10.05 ≤12.59

Agua muy dura >180 >18.0 >10.05 >12.59

Nuestro resultado de dureza fue de 68, indicando que el agua muestreada es moderadamente dura.

Autores

P.P Ingeniería Ambiental, F.A.I.C.A.; Campus UCSM. Arequipa, PERÚ

Anexos

Bibliogafia

http://www.edutecne.utn.edu.ar/agua/dureza_agua.pdf

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4090020/files/pdf/cap_1+.pdf

http://apriencia.files.wordpress.com/2012/02/titulacic3b3n-c3a1cido-base.pdf

prepaunivas, mx,v1, libros quimica II, Pag 70

http://books.google.com.pe/books?id=cKGyh_81v-oC&pg=PA72&lpg=PA72&dq=sustancias+interferentes&source=bl&ots=sZrKYCvqP3&sig=kXLtSmja54emNHla27JPEbRFShk&hl=es&sa=X&ei=i_44U6TwAqSQ0AHMtoAQ&ved=0CDUQ6AEwAg#v=onepage&q=sustancias%20interferentes&f=false

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_etilendiaminotetraac%C3%A9tico

quimica, quimio general selectividad

http://www.fbcb.unl.edu.ar/catedras/analitica/doc/Trabajo_Practico_N_10_Cualitativa_I.pdf

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