Determinación De Dureza De Agua Mediante Titulación Con EDTA
Enviado por JOCSAN9 • 20 de Abril de 2013 • 1.657 Palabras (7 Páginas) • 932 Visitas
Introducción
La dureza de agua, cantidad total de calcio y magnesio
en una muestra de agua, puede ser determinada mediante
una titulación de complejación usando ácido tetracético de
etilendiamina (EDTA, también conocido como Y) como
agente titulante. Desde el punto de vista cuantitativo se
puede expresar dureza mediante el valor de mg/L (ppm) de
CaCO3 en la muestra. El intercambio iónico es otra
manera de cuantificar iones de calcio y magnesio en una
muestra, pero es un poco más complicado y requiere de
mayor tiempo de preparación de equipo. El tiempo de
análisis aumenta debido a que se tiene que preparar la
columna de intercambio iónico. Además, para cada
determinación o corrida de muestra se tiene que regenerar
la columna. Sin embargo, a diferencia de intercambio
iónico, una titulación de complejación requiere mucha
menor cantidad de tiempo ya que solo se requiere preparar
las soluciones. Además, el EDTA posee ventajas que lo
hacen ideal para una titulación de complejación. Entre las
ventajas se encuentran; (1) está disponible
comercialmente, (2) de bajo costo, (3) alta pureza y (4)
forma complejos de alta estabilidad con los iones más
comunes. Una de las desventajas es que se tiene que
controlar el pH de la solución mediante amortiguadores.
EDTA es usado en muchas áreas de la química tales como
procesos industriales, productos comerciales como
detergentes, pastillas, productos de limpieza y como
aditivo o preservativo en alimentos.
En el laboratorio se llevará a cabo la reacción química
definida por la ecuación (1):
Ca2 (ac) Y 4 (ac)CaY 2 (ac) (1)
con una constante de equilibrio dada por la ecuación (2):
2
2 4
[ ]
[ ][ ]
CaY
f Ca Y K
(2)
El EDTA es un ácido poliprótico con seis posiciones
que pueden donar un hidronio. Sin embargo, para efectos
de valores de constantes de disociación ácida se tiene
como base la forma neutral del EDTA, es decir al tener
una carga positiva y una negativa. El uso de un
amortiguador, donde el pH se mantiene constante, nos
permite expresar la concentración de Y4- como función de
los valores alfa (α), fracción de cierta especie a cierto pH.
La forma Y4- es la que por definición se usa en el proceso
de cuantificación del complejo con los cationes. El valor
de α4 se puede expresar según la ecuación (3):
1 2 3 4
4 3 2
[ 3 ] 1[ 3 ] 1 2[ 3 ] 1 2 3[ 3 ] 1 2 3 4
a a a a
a a a a a a a a a a
K K K K
H O K H O K K H O K K K HO K K K K (3)
Este valor α4 representa la fracción de EDTA que se
encuentra como Y4- a cierto pH. Por lo tanto, se puede
establecer la ecuación (4):
4
4 [ ] EDTA Y C (4)
donde CEDTA es la concentración analítica de EDTA, es
decir, la suma de todas sus posibles formas presentes en
solución menos como complejo. Al sustituir la ecuación
(4) en (2) y se establece que el pH se mantiene constante,
se puede definir una constante de formación condicional
(Kf’) para el equilibrio entre el ión de calcio y el Y4-. El
valor de Kf’ se define como Kfα4 ya que la función α sólo
depende de pH el cual es constante durante el
experimento:
2
2
' [ ]
[ ] EDTA 4
CaY
f Ca C f K K
(5)
La formación del complejo CaY2- es cuantitativa ya que la
constante de equilibrio (Kf’) es de alta magnitud (>108). Es
importante mencionar que la identidad del amortiguador
puede afectar el equilibrio presentado mediante la
ecuación (5). Por ejemplo, el ión de calcio puede formar
complejos con NH3 por lo que un amortiguador que se
compone de NH4:NH3 complica el sistema de ecuaciones
de equilibrios químicos presentes en solución. En este caso
en específico, la formación de complejos entre calcio y
NH3
...