VOLUMETRÍA DE PRECIPITACIÓN Y COMPLEXOMETRÍA (Determinación de cloruros por el método de Mohr y determinación de dureza en agua potable) Informe N° 07 Programa de Química Química Analítica I Posada Buelvas José Luis, Miranda Mora Jesús Andrés, Serna Márquez Any Daniela, Rodríguez Rodríguez Cristian David, José David Serpa Pastrana. Departamento de Química, Facultad de ciencias básicas, Universidad de Córdoba, Montería Fecha: 6/12/ 2022 RESUMEN: cantidad, en los alimentos tales como el queso, debido a su capacidad higroscópica. Palabras claves: Determinación, Alcalinidad, Pueden ser fácilmente determinados por procedimientos volumétricos empleando indicadores internos. El método Mohr, en el cual se usa nitrato de plata como titulante y cromato de potasio como indicador es un buen método y de fácil ejecución. INTRODUCCIÓN: El presente informe trata sobre el método de Mohr, es utilizado en valoraciones químicas de cloruros y bromuros, con plata, utilizando como indicador el cromato potásico. La formación de Ag2CrO4, de color rojo, nos indicará el punto final de la valoración. Por otra parte, se llevó a cabo la (Determinación de Dureza en Agua Potable) la cual usaremos la volumetría de formación de complejos. El cual se basa en la formación de un complejo soluble mediante la reacción de la especie que se valora (generalmente un ion metálico) y la solución valorante que constituye el agente a complejante. Así, la aplicación fundamental de esta técnica está dirigida a la cuantificación de elementos metálicos por medición volumétrica del complejo soluble formado. Los cloruros en una concentración razonable no son perjudiciales a la salud humana. Una concentración de 250 ppm de cloruros imparte cierto sabor salino al agua la cual es objetable para algunas personas, por ello se ha fijado de 250 ppm como el límite máximo en aguas potables. Igualmente, a nivel de industria de alimentos se han utilizado los cloruros como una sustancia capaz de incrementar el contenido hídrico, de acuerdo con su 1 Muchísimas reacciones dan iones complejos o moléculas neutras sin disociar; pero pocas pueden usarse en volumetría, pues la mayoría de los complejos son demasiado inestables para la valoración cuantitativa. - Hidróxido de sodio 0.10 N La formación de complejos posee una radical importancia a nivel de industria de alimentos, ya que es la base para el análisis espectrofotométrico de metales que se puedan acomplejar, así como también es el soporte de los conceptos de oxidación y reducción de los alimentos. - Gafas de seguridad La dureza de una muestra de agua se atribuye a su contenido de iones disueltos, principalmente Ca2+, Mg2+, y en menor proporción Fe2+. Además de modificar la propiedad de sabor del agua, el Fe2+ puede ser fácilmente oxidado a compuestos insolubles de Fe3+ de coloración café-rojizo típicamente presente como manchas en ropas y tuberías. - 1Bureta de 25 mL - Cromato de Potasio 0,10 N - Agua destilada - Guantes nitrilo o látex - Batas - Pipeteador. Para la determinación de dureza en agua potable se necesitó. - 1Pipeta Volumétrica de 50 mL - 2 Erlenmeyer de 250 mL - Soporte Universal - pinzas - 1Vaso de 100 mL - Pipetas Pasteur o goteros. - Solución 0.010M de EDTA MATERIALES Y REACTIVOS: - Negro de Eriocromo en cloruro de sodio Para la determinación de cloruros se necesitaron los siguientes materiales y reactivos: - Solución buffer de Amonio -Cloruro de Magnesio - 1Bureta - Cloruro de Magnesio - 1 Pipeta Volumétrica de 10 Ml - Agua desionizada. - goteros o pipetas Pasteur - Murexida - 3 Erlenmeyer de 250 mL - Carbonato de Calcio a 50 ppm - Soporte Universal y pinza - Guantes nitrilo o látex - 2 Vaso de 100 mL - Gafas de seguridad - Frasco lavador. - Batas - 100 mL Nitrato de Plata 0.02 N - Pipeteador. 2 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: Formula: M+2 + H4Yο MH2Y + 2H+ RESULTADOS Y ANÁLISIS: Los cálculos se realizan usando la siguiente expresión: En la práctica se define la dureza total del agua como la suma de las concentraciones de iones calcio y magnesio expresado como carbonato de calcio en mg/L. PpmCaCO3(mgCaCO3/L)= π ππ’ππ π‘ππ Donde: La dureza es el parámetro del agua que nos indica la concentración de iones de magnesio y calcio en el agua en forma de diferentes compuestos como el sulfato/bicarbonato de magnesio. CEDTA: Concentración de EDTA titulante en términos de N. VEDTA: Volumen de nitrato de plata gastado en la titulación 50000: peso equivalente de CaCO, en mg Reacciones: V muestra: volumen de muestra usado en el análisis (Muestra) M+2 + NET ο NET(Mg+2) + M2 (Incoloro, =Ca y Mg) (Solido) πΆ πΈπ·ππ΄∗π πΈπ·ππ΄∗50000 ( Violeta) Por último, hallamos la Dureza total, cálcica y magnésica. (Muestra) M+2 + NET(Mg+2) + Dureza total: EDTA ο NET(Mg+2) + EDTA (M+2) C EDTA= 0,01Mο 0,005N V EDTA= 0,2mL NET(Mg+2) + EDTA (M+2) ο V muestra= 25mL NET + EDTA(Mg+2) ppmCaCO3(MgCaCO3/L) = (Punto final de la titulación) 0,005π∗0,2ππΏ∗50000 ppmCaCO3= 2ppmCaCO3 Podemos clasificar la dureza como: * 0 – 75mg/L Blanda Dureza cálcica: *75 – 150mg/L Moderadamente Dura C EDTA= 0,005N *150 – 300mg/L Dura V EDTA= 0,05mL * > 300mg/L Muy Dura. V muestra= 25mL * Se expresa en mg/L como CaCO3 ppmCaCO3(MgCaCO3/L) = La dureza total, cálcica o magnésica se expresa en términos de partes por millón de carbonato de calcio. 0,005π∗0,05ππΏ∗50000 25ππΏ = ppmCaCO3= 0,5ppmCaCO3 3 25ππΏ Dureza Magnésica: 2AgNO3 + K2CrO4 ο AgCrO4 + KNO3 D mg=DT-DC Vi= blanco D mg= 2ppm CaCO3 - 0,5ppmCaCO3 Vf= Ag2CrO4 D mg= 1,5ppm CaCO3 Entonces tenemos que: V= Vf-Vi Ag+ + CL- ο AgCl(s) 2Ag+ + CrO42- ο Ag2CrO4 (s) Ahorra determinamos cloruros Las reacciones que ocurren en determinación de iones cloruro son: Eq (Analito) = Eq (valorante) la Usamos la formula: CI+ Ag ο AgCl 1 (Precipitado blanco) mCl=NAg*VAg*PeqCl CrO= + 2Ag+ ο Ag2CrO4 rojo ladrillo) Vi= 0mL agua destilada(25mL) (Precipitado Vf= 0,1mL agua del grifo (25mL) La solución debe tener un pH neutro o cercano a la neutralidad. Un pH de 8.3 es adecuado para la determinación. K2CrO4 ο Indicador AgNO3 ο 0,01N Pmeq=35,5/1000= 0,0355g/meq La solución patrón de AgNO3 se puede preparar por el método directo dado nitrato de plata es un reactivo tipo que primario; con el objeto de compensar los errores en la precipitación del punto final se prefiere el método indirecto y la solución se valora con NaCl químicamente puro. Cuando la solución tipo se prepara por el método indirecto no es necesario el ensayo en blanco, porque el exceso empleado en la valoración de la sustancia problema se compensa con el empleado en la valoración del AgNO3. mCl= 0,01 ππ−π ∗ (0,1ππΏ − 0ππΏ)π΄π ∗ 0,0355π/πππ π mCl=0,000355g Cl ο 0,0355mg Una vez ya encontrado el valor necesario podemos encontrar el % de Cl ππΆπ %Cl = ππΏ ππ’ππ π‘ππ ∗ 100 = 3,55∗10−5π ∗100 0,1ππΏ %Cl = 0,0355% Ppm= πππΆπ πΏ π ππ 0,0355ππ = 0,0001ππΏ = 355πππ En la determinación de cloruros utilizamos el Método de Mohr debido a que este es útil para la determinación de cloruros (Cl-) y bromuros (Br-) solubles por adición de una solución patrón de nitrato de plata (AgNO3) y utilizando cromato de potasio (K2CrO4) como indicador, con pH entre 7 y 9 para evitar formación del dicromato. AgCl (s) οο Ag+ + CLAg2CrO4 (s) οο 2Ag+ + CrO4-2 Para la determinación de cloruro hicimos los siguientes cálculos: Cl- * AgNO3 ο NO3- + Ag Cl 4 Con el método de Mohr, se determinó como el ión cloruro precipitó como cloruro de plata, AgCl, utilizando como patrón una solución de nitrato de plata, AgNO, de concentración anteriormente conocida, y como indicador el cromato de potasio, K2CrO4, que se mostró a la solución en el punto inicial una coloración amarilla clarito y formó en el punto final un precipitado rojo ladrillo de cromato de plata, Ag2CrO. Como la solubilidad del Ag2CrO, es mucho mayor que la del AgCl, este último precipitó se primero. Por el exceso de AgNO3, añadido, el catión Ag reaccionó con el K2CrO4, precipitando así el Ag2CrO, y marcando el punto final de la valoración con la aparición del precipitado de color rojo ladrillo. dureza, podemos definir la dureza de las muestras de agua como blanda, ya que la concentración ppm de CaCO3 no pasa de los 75mg/L debido a la concentración baja de iones Ca y Mg. CUESTIONARIO: • ¿Cuál es el %Cl en la muestra problema? Rta= Esta pregunta fue resuelta en los cálculos hechos anteriormente. • ¿Por qué es importante determinar cloruros en aguas que se utilizarán en calderas generadoras de vapor a nivel industrial? Con el volumen obtenido gastado en la titulación, su concentración y el volumen de la muestra es posible obtener la concentración de cloruros presentes, obteniendo finalmente una concentración de 335ppm de Cl-. Debido a que se ha fijado de 250 ppm como el límite máximo en aguas potables, la muestra de agua está entre el rango de no considerarse 100% apta para el consumo humano, a menos que está tenga impurezas o variación en el pH que pudieran alterar el análisis del analito afectando la reacción. Rta= El tratamiento del agua de una caldera de vapor o agua caliente es fundamental para asegurar una larga vida útil libre de problemas operacionales, reparaciones de importancia y accidentes. Los ciclos de concentración de contaminantes en el agua de la caldera determinan los requisitos de limpieza necesarios para evitar problemas de corrosión e incrustaciones. En la determinación de dureza, debido a que la dureza total en el agua se debe a la presencia de iones Ca y Mg, el análisis de dureza total se realizó usando EDTA como titulante, y negro de eriocromo como indicador. La reacción se realizó a un pH de entre el rango 9 a 10 para que está no presentara reacciones no estipuladas. Cuando se requiere determinar la dureza cálcica, el pH de la muestra se ajustó a 12 y se utilizó como indicador la murexida. Durante el desarrollo de la práctica de Dureza Total, la solución analizada mostró un cambio rápido de color azul y un claro punto final en la titulación, teniendo en cuenta los valores obtenidos y comparándolo con la tabla de • ¿Cómo afecta la salud de las personas la presencia de cloruros altos en el agua de consumo? Rta= Los niveles de concentración de cloruros en agua no contaminada se encuentran a valores menores de 10 mg/L y en agua que se ha sometido a procesos de cloración ha reportado resultados de 40 a 63 mg/L. En los alimentos los niveles de cloruros permanecen en niveles menores a 0.36 mg/g llegando a reportar valores de 100 mg/ día, sin embargo, la adición ya sea en el procesado, al cocinar o comer llegan 5 a incrementar los niveles resultando un consumo de 6 g/día lo cual se llega a incrementar a 12 g/día en algunos casos. En base a un consumo de 2 litros de agua con una concentración de 10 mg/L la ingestión diaria de NaCl es de 20 mg/L, llegando a reportarse valores de 100 mg/día, con estos datos y asumiendo un consumo de 6 g/día, el agua de beber aporta del 0.33 a 1.6 % del requerimiento diario. En los humanos el 88 % de cloruros es extracelular y contribuye a la actividad osmótica del cuerpo (WHO, 1996). El ion cloruro es necesario en la dieta diaria ya que es importante en la salud de los riñones, el sistema nervioso y la nutrición. Sin embargo, si el ion sodio asociado al ion cloruro como cloruro de sodio (NaCl) llega a causar problemas de salud a personas que sufren enfermedad del corazón o riñones, también se ha considerado que la formación de cálculos está relacionada con la salinidad y dureza del agua por la combinación de sales y calcio (WHO, 1996). cantidades equivalentes de carbonato de calcio, carbonatos, bicarbonatos y sulfatos. Sales de calcio y magnesio. Por otro lado, la determinación de la dureza del agua es útil como una medida analítica de la calidad del agua. La dureza es de particular interés en procesos industriales debido a que el calentamiento del agua dura causa la precipitación del carbonato cálcico, que luego obstruirá calderas y tuberías. • ¿Por qué es importante el análisis de los componentes anteriores en el agua de consumo humano? RTA= La dureza del agua se debe medir por diferentes implicaciones, siendo beneficioso el agua dura o blanda en función del uso que se le vaya a dar. Pero siempre tiene que ser analizada por parte de un laboratorio de análisis de agua para evitar problemas de intoxicaciones, o ya sea daños de las cosechas. El agua para consumo humano debe ser relativamente baja en sales minerales. Es decir, no está recomendado tomar de forma habitual agua muy dura ya que se ha vinculado, según bastantes estudios, con la generación de cálculos renales y la aparición de otros problemas renales. Segundo cuestionario: • Realizar las reacciones desarrollaron en la titulación. que se La dureza del agua es uno de los parámetros químicos más importantes a la hora de calificar la calidad de un agua. El motivo es que el agua se puede beber con durezas elevadas [1] y la norma no establece, por ello, qué valor debe presentar el agua que sale de nuestros grifos. Sin embargo, que no aparezca limitada la dureza en el agua potable de la red no significa que no tenga RTA= La respuesta a esta pregunta se encuentra en el inciso de resultados y análisis respondida. • ¿Establezca porque es importante el análisis de dureza? La dureza es la suma de sales minerales disueltos en el agua: calcio (Ca++) y magnesio (Mg++) representados en 6 nos proporciona en sí misma ninguna información sobre el carácter incrustante del agua ya que no contempla la concentración de los iones bicarbonato presentes. consecuencias en multitud de procesos cotidianos, como su uso para el lavado personal o de la colada. Por ejemplo, en la caracterización de la calidad de un agua de riego sí que se tiene muy en cuenta el valor de este parámetro porque dependiendo del tipo de suelo puede ser positivo o negativo Dureza temporal: Es la parte de la dureza total que puede incrustar y corresponde a la cantidad de calcio y magnesio que puede asociarse con iones bicarbonato. Su determinación analítica corresponde al contenido en bicarbonatos presentes en el agua y como máximo es igual a la dureza total del agua. • • Establezca la clasificación de las aguas de consumo humano en industrial de acuerdo con la dureza. RTA= Clasificación de aguas según sus usos: Dureza permanente: Corresponde a la cantidad de calcio y magnesio restante que se asocia con los otros iones, como cloruros, sulfatos, nitratos...etc. Es la diferencia entre la dureza total y la dureza temporal y en general en las condiciones de trabajo normales no produce incrustaciones Agua para consumo humano: Debe ser Potable, o sea libre de material en suspensión, Límpida, inodora, incolora, exenta de gérmenes y sabores extraños y con bajo contenido de sales (según el CAA). Son aguas de alta calidad acondicionadas por medio del proceso de Potabilización para hacerla apta para el consumo humano • ¿Qué es el Índice de Languelier o de Ryznar y para qué sirve en la industria? RTA= El índice de saturación de Langelier es básicamente una medida para determinar si el agua es corrosiva (ISL negativo) o si es propensa a formar sarro (ISL positivo). Un valor del ISL entre -0.3 y +0.3 se encuentra en un rango aceptable, sin embargo, el valor ideal está entre 0.20 y 0.30. Agua para uso industrial: Debe contener baja cantidad de Ca y Mg que constituyen la dureza de un agua, puesto que la misma provoca incrustaciones en calderas y cañerías Agua para uso agrícola: Debe contener cantidades moderadas de fósforo y Nitrógeno. Pueden utilizarse aguas de mediana calidad Ahora bien, La función de este índice es saber si el agua es incrustante o corrosiva. El índice de Estabilidad de Ryznar (RSI) es una modificación del índice de saturación de Langelier (LSI) para proporcionar una mejor indicación de la • ¿Establezca cuántos y cuáles son los tipos de durezas que se conocen? RTA= Dureza total: Es la concentración total de calcio y magnesio presentes en el agua. No 7 tendencia a la formación de incrustaciones de carbonato de calcio. determinar la concentración de un 0,0335%de Cl- en la muestra. En el segundo proceso lo que hicimos fue determinar la Dureza en Agua Potable, este parámetro nos indica la concentración iones calcio y magnesio presentes en una muestra de diferentes formas y tal vez en menor proporción Fe2+. Las soluciones EDTA son especialmente valiosas como titulaciones porque este reactivo se combina con los iones metálicos en una proporción de 1:1 independientemente de la carga, por lo que facilita la determinación de estos iones en la muestra, obteniendo una DT de 2ppm CaCO3 y 0,5ppm de DCa. • ¿Qué es la dureza magnésica y cómo se calcula? RTA= Dureza magnésica es provocada por la presencia de los iones magnesio (Mg++). la cual se calcula de manera indirecta, restando la dureza cálcica de la dureza total. Dureza magnésica = dureza total - dureza cálcica (mg MgCO3/L) • ¿Para qué se adiciona hidróxido de sodio en el análisis de la dureza cálcica? RTA= Para la Dureza de Calcio se utiliza como alcalinizante el hidróxido de sodio para llevar el pH a un alto nivel con el fin de precipitar el magnesio y poder determinar el calcio, utilizando Murexida como indicador, que forma con el EDTA un punto final de color violeta definido. CONCLUSIÓN: En esta práctica de laboratorio el objetivo fue determinar la concentración de cloruro de sodio comercial mediante el método de Mohr y determinar de la cantidad de sustancia en una muestra, por el método de volumetría de Formación de Complejos en donde encontramos la dureza total y dureza cálcica. en el primer proceso lo que hicimos fue usar métodos para la determinación de cloruros como el método de Mohr ya que resulta práctico y eficaz, teniendo una gran importancia debido a la cantidad de perturbaciones que podrían causar los Cl- a altas concentraciones en el medio ambiente, con este método pudimos 8 BIBLIOGRAFÍA 9