Química Ambiental ANÁLISIS DE AGUAS

            Universidad del Bío-Bío[pic 1]

            Departamento de Ciencias Básicas

            Química Ambiental

            Profesores: M. Seguel – G. Cabello

ANÁLISIS DE AGUAS

1. Introducción

El agua es un excelente disolvente; y es muy común encontrar tanto en agua continental como en el agua de mar diversas sales disueltas. Las sales en disolución se disocian en sus iones, a modo de ejemplo en el agua de mar predominan los iones Na+ y Cl- mientras que las aguas continentales predominan los iones Ca2+, Mg2+, Na+, HCO3-, SO42- y Cl-. Si la concentración de cationes polivalentes principalmente de Ca2+ y Mg2+, es alta se dice que el agua es dura. La dureza de un agua impide la acción detergente de los jabones por formación de precipitados, y además da a lugar a la formación de incrustraciones de CaCO3 y otras sales en las paredes de los recipientes al hervirla. Este último aspecto condiciona seriamente la utilización de un agua, para la producción de vapor o agua caliente, en calderas. Las especificaciones del agua para la producción de vapor son muy estrictas, ya que las durezas elevadas rebajan considerablemente la eficiencia en la transmisión de calor y provocan atascos y roturas en las instalaciones.

En el presente practico se van a seguir algunos de los procedimientos de análisis de aguas  en los que se emplea técnicas volumétricas o gravimétricas, con el fin de determinar la concentración de algunos de los iones que están presentes en las aguas naturales.

2. Aspectos teóricos

2.1 Determinación de la dureza del agua.

La dureza total del agua se define como la suma de las concentraciones de iones  polivalentes, fundamentalmente Ca2+ y Mg2+, que son los mayoritarios, expresadas como concentración de carbonato de calcio en mg/L. Para su determinación se podría realizar un análisis por separado de Ca y Mg, y posteriormente calcular la dureza total. Sin embargo es posible determinar la dureza total del agua mediante un único ensayo que determina la suma de concentraciones de ambos iones.

La determinación de la dureza total se lleva a cabo por valoración complexométrica (formación de complejos) empleando ácido etilendiaminotetracético (EDTA) como reactivo valorante. Esta sustancia, a pH = 10, reacciona con los iones Ca2+ y Mg2+, para formar complejos muy estables de estequiometría 1:1.

                                                     Ca2+  +  Y4- ↔  CaY2- 

Donde Y4- es el anión etilendiaminotetraacetato, que es realmente la especie complejante (ligando tetradentado).

El Mg2+, que forma un complejo menos estable que el Ca2+, no reacciona con el EDTA hasta que se ha consumido todo el Ca2+. Como indicador visual del punto final de valoración se emplea Negro de Eriocromo T (NET), ligando que en disolución acuosa a pH = 10 es de color azul.

Por otro lado, el NET forma un complejo de color purpura con los iones Mg2+ que es menos estable que el complejo con EDTA. Así, a lo largo de la valoración, mientras en la disolución de muestra hay Mg2+ ésta tiene color rojo vino y sólo cuando se ha añadido la cantidad de EDTA suficiente para reaccionar con el Ca y Mg el color de la disolución cambia azul.

MgIn- (rojo)  +  HY3-   ↔  MgY2-  +  HIn2- (azul)                     In: indicador NET

En la reacción, el ligando Y-4 del reactivo valorante (EDTA) al ser mas fuerte, desplaza al ligando In3- del indicador (NET). Hasta lograr el punto final de la valoración que logra tomar un color azul.

Como la reacción de valoración tiene estequiometria 1:1, se determina la dureza del agua, expresada como mg CaCO3/L empleando la siguiente expresión.

Dureza =  [(A x M)/V] x 105     

Donde: A = mL de EDTA consumidos en la valoración

            M = Concentración (mol/L) de EDTA

            V = mL de muestra de agua que se han valorado

Parámetros de dureza del agua:

Agua blanda                              <  60 mg CaCO3/L

Agua moderadamente dura    60-150 mg CaCO3/L

Agua dura                              150-300 mg CaCO3/L

Agua muy dura                         > 300 mg CaCO3/L

2.2 Determinación de cloruros

El ión Cl- es uno de los aniones inorgánicos que está presente en las aguas naturales, siendo uno de los iones que se encuentra en mayor concentración en el agua de mar. El sabor salado del agua es debido a la presencia de sales que contienen Cl- y su intensidad depende de la concentración salina y de los iones que lo acompañan. Así por ejemplo, el sabor salado se detecta a una concentración de 250 mg Cl-/L si el contraión es el Na+, mientras que es necesaria una concentración cuatro veces mayor de Cl-, para apreciar dicho sabor, si los iones que lo acompañan son Ca2+ y Mg2+.

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