DETERMINACIÓN DE LA ALCALINIDAD Y LA ACIDEZ DEL AGUA

I. OBJETIVOS Determinar la acidez y alcalinidad de agua para diferentes muestras: Leoncio Prado,

Ciudad Nueva, Monte verde y ciudad universitaria. Interpretar los resultados obtenidos para las diferentes muestras.

II. FUNDAMENTO TEORICO

La alcalinidad es la medida de la capacidad de un medio acuoso para neutralizar la acidez provenientes de los iones Hidrogeno.

La alcalinidad en el agua generalmente se debe a la presencia de:

- Bicarbonatos ( )

- Carbonatos ( )

- Hidróxidos ( )

Es motivo por el cual la alcalinidad se puede expresar por la concentración de estos componentes, así también, puede incluirse la concentración de boratos, fosfatos, silicatos y otras bases.

La alcalinidad es medida volumétricamente por titulación con ó normalizado y se

expresa como equivalentes de .

Para muestras cuyo pH inicial está por encima de 8,3 la titulación se hace en dos fases. La primera transcurre hasta cuando el pH baja a 8,3; punto en el cual el indicador fenolftaleína cambia de rosado a incoloro. La segunda fase progresa hasta cuando el pH baja alrededor de 4,5; nivel que corresponde aproximadamente al punto final del anaranjado de metilo.

Cuando el pH de una muestra es menor que 8,3 se hace una titulación única para un pH alrededor de 4,5.

En la determinación de la alcalinidad del agua, se emplea sucesivamente los indicadores fenolftaleína y metil naranja. La razón para usar estos indicadores en el orden señalado (Primero fenolftaleína y luego el anaranjado de metilo), radica en el hecho de que la fenolftaleína no da

coloración en presencia de bicarbonatos , pero si da la coloración en presencia de

Carbonatos , hidróxidos o mezcla de ambos. Por su parte el metil Naranja, da color amarillo en presencia de cualquier tipo de alcalinidad. Por lo tanto, si el agregar una gota del indicador fenolftaleína a una muestra de agua, aparecerá un color rosado, nos estaría indicando que

la muestra contiene Carbonatos , hidróxidos o una mezcla de ambos. Pero si no desarrollara color, estaríamos frente a una alcalinidad debida a bicarbonatos. Debemos recordar

también que el color rosado de la fenolftaleína desaparece cuando los Carbonatos se

transforman en bicarbonatos .

Estas propiedades de la fenolftaleína y del metil naranja, nos permite identificar la clase de alcalinidad contenida en e l agua, teniendo en cuenta que hay 5 posibilidades o posibles condiciones de alcalinidad.

Resulta evidente que no puede existir en forma conjunta Bicarbonato e Hidróxido, porque inmediatamente reaccionarían.

Las reacciones que se encontraran en la práctica son las siguientes:

Reacciones con

Expresión de la alcalinidad

La alcalinidad es expresada en alcalinidad a la fenolftaleína (F) y alcalinidad total (T).

La alcalinidad la fenolftaleína (vF) es determinada por titulación hasta y cuantifica a todo

el hidróxido y a la mitad de Carbonato presente.

La alcalinidad total (vT) es determinada por titulación hasta pH alrededor de 4,5. La alcalinidad total

incluye a todo el Carbonato , bicarbonato y el hidróxido .

Perfil del pH en una valoración de un ácido fuerte con una base fuerte

III. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS Materiales Reactivos

- Soporte universal - Fenolftaleína

- Probeta graduada de 100 ml - Anaranjado de metilo

- Matraz Erlenmeyer de 250 ml - Ácido sulfúrico al 0.02 N

- Vaso precipitado - Muestras de agua

- Bureta - Hidróxido de sodio al 0.02 N

- Goteros

- Bombilla de succión

- Muestra de agua a analizar

- Luna de reloj

- Fiola de 500 ml

Equipos Balanza analítica

IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALIV.1. Estandarización de la solución: 0,1N de H2SO4

- Primero se midieron 10 ml de ácido sulfúrico 0,1N y se colocaron en un matraz, luego se añadieron 2 gotas de fenolftaleína.

- Para estandarizar la solución en una bureta se añadió hidróxido de sodio 0,1 N fc = 0,9478).

- Luego se fue agregando solución de hidróxido de sodio hasta que la solución de ácido sulfúrico cambie a un color fucsia, habiéndose gastado 8,8 ml de solución de hidróxido de sodio.

- Se realizó una segunda prueba, realizando los mismos procedimientos anteriores teniendo un gasto de 8,4 ml de solución de hidróxido de sodio.

- Luego se calculará el factor de corrección de la solución de ácido sulfúrico. IV.2. Preparación de solución de ácido sulfúrico 0,02N

- Para la preparación 500 ml de la solución 0,02 N de ácido sulfúrico, se midieron 122,68 ml de ácido sulfúrico 0,1N (este volumen de esta solución se muestran en los cálculos posteriores) y se vertió en una fiola de 500ml.

- Luego se añadió agua destilada hasta enrasar en la línea de la fiola y se mezcló hasta homogenizar la solución.

- Luego se coloca la solución preparada en un recipiente.IV.3. Estandarización de la solución: 0,02N H2SO4

- Primero se pesaron 0,014g de carbonato de sodio y se colocó en un matraz y se añadió 15 ml de agua destilada. Luego a la solución se añadió 3 gotas de amarillo de metilo.

- Luego en una bureta se añadió solución de ácido sulfúrico 0,02N ya preparada anteriormente.

- Luego se añadió a la solución de carbonato de sodio hasta que cambie a un color anaranjado salmón, habiendo gastado 11,3 ml de solución de ácido sulfúrico 0,02N.

- Se volvió a realizar otra prueba con 0,012 g de carbonato de sodio y se realizaron los mismos

cálculos anteriores, obteniéndose esta vez un gasto de 10,6 ml de ácido sulfúrico 0,02N.- Luego se realizarán cálculos para hallar el factor de corrección de la solución de ácido

sulfúrico. IV.4. Análisis de alcalinidad de muestras de agua

- Para los análisis de alcalinidad de agua se utilizaron 4 muestras diferentes de agua potable de diferentes lugares.

- Para ello se utilizaron 100 ml de muestra y se colocaron en matraz, primero se añadió unas gotas de fenolftaleína y no se coloreo el agua, entonces se añadió unas 5 gotas de amarillo de metilo coloreando a un color amarillo.

- Luego en un matraz se añadió solución de ácido sulfúrico ya antes preparada en una bureta. Luego se fue añadiendo hasta que la muestra de agua cambie a un color anaranjado salmón.

- Se anotó el gasto de la solución de ácido sulfúrico y se volvió a realizar los mismos procedimientos una segunda vez.

- Se realizaron las mismas operaciones con las demás muestras de agua potable.

V. CÁLCULOS Y RESULTADOS V.1.Estandarización de la solución: 0,1N de H2SO4

El factor de corrección se calcula de la siguiente forma:

Pruebas Vgastado,NaOH fc , fc prom, 1 8,8 ml 0,834064

0,8151082 8,4 ml 0,796152

V.2.Preparación de solución de ácido sulfúrico 0,02N

Para lo cual vertimos esta cantidad en una fiola de 500 ml y añadimos agua destilada hasta alcanzar los 500 ml.

V.3.Estandarización de la solución: 0,02N H2SO4 A: Carbonato de sodioB: Ácido sulfúrico

Debemos pesar aproximadamente de 0,01 a 0,015 para gastar aproximadamente 10 ml de acido.

Para la primera muestra el peso fue de 0,014 g de

Para la segunda muestra el peso fue de 0,012 de

Ahora volvemos a calcular la normalidad para hallar el fc, con la siguiente fórmula

Prueba g V gastado

0,02 NC,

1 0,014 11,3 0,0233 1,1651,1162

2 0,012 10,6 0,02135 1,0675

Ahora realizamos la prueba de alcalinidad de las 4 muestras de agua

V.4.Análisis de alcalinidad de muestras de agua

GRUPO 1Muestreo

- Procedencia de la Muestra: Agua potable Leoncio Prado- Fecha de muestreo: 02 /09/2015- Nombre de la Persona que muestreo : Grissel Vargas

Análisis - Fecha de análisis : 03 /09/2014- Hora de Análisis : 03:44 pm- Nombre del Analista : Grissel Vargas

Prueba 1 Prueba 2Vf = 0 Vf = 0Vt = 7,3 ml Vt =7,1 ml

GRUPO 2Muestreo

- Procedencia de la Muestra: Agua potable Monte verde - Fecha de muestreo: 02 /09/2015

- Nombre de la Persona que muestreo : Jehu Asdrubal

Análisis - Fecha de análisis : 03 /09/2014- Hora de Análisis : 03:44 pm- Nombre del Analista : Marco Layme Cuellar

Prueba 1 Prueba 2Vf = 0 Vf = 0Vt = 8,5 ml Vt =7,5 ml

GRUPO 3Muestreo

- Procedencia de la Muestra: Agua potable Ciudad Universitaria - Fecha de muestreo: 02 /09/2015- Nombre de la Persona que muestreo :Roy Solorzano Durand

Análisis - Fecha de análisis : 03 /09/2014- Hora de Análisis : 03:44 pm- Nombre del Analista : Frank Marca Lopez

Prueba 1 Prueba 2Vf = 0 Vf = 0Vt = 5,1 ml Vt =4,8 ml

GRUPO 4Muestreo

- Procedencia de la Muestra: Agua potable Ciudad Universitaria - Fecha de muestreo: 02 /09/2015- Nombre de la Persona que muestreo : Sandra Mamani Huallpa

Análisis - Fecha de análisis : 03 /09/2014- Hora de Análisis : 03:44 pm- Nombre del Analista : Grisel Vargas

Prueba 1 Prueba 2Vf = 0 Vf = 0Vt = 9,1 ml Vt =9,1 ml

Expresión de la alcalinidad:Para determinar la alcalinidad se utilizará las siguientes ecuaciones:

(a)

(b)Como en todas las muestras el volumen Vf = 0 entonces Alcalinidad F es 0. Ahora se empleará la ecuación (b):

Grupo Vf Vt ml muestraAlcalinidad

F, mg/LAlcalinidad

T, , mg/L

Promedio alcalinidad

T, mg/L1 0 7.3 100 0 81.483

80,3660 7.1 100 0 79.250

2

0 8.5 100 0 94.87789,296

0 7.5 100 0 83.7153

0 5.1 100 0 56.92655,252

0 4.8 100 0 53.5784

0 9.1 100 0 101.574101,574

0 9.1 100 0 101.574

Entonces de acuerdo a la siguiente tabla:

Resultado de titulación Hidróxidos (OH-) Carbonatos (CO32-) Bicarbonatos (HCO3

-)F = 0 0 0 T

F < ½ T 0 2F T – 2FF = ½ T 0 2F 0F > ½ T 2F – T 2(T-F) 0F = T T 0 0

En el caso de todas las muestras de agua potable se demuestra que todas ellas contienen solo bicarbonatos entre 80 y 100 mg/L

VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Para el ensayo de Acidez y Alcalinidad, al momento de Titular, se debe estar atento cuando cambie la coloración, ya que puede ocurrir que al agregarle más colorante (El Ácido o la Base según sea el caso), cambie a coloración indeseable a rosado intenso o naranja intenso.

El procedimiento para la detección de los causantes de la alcalinidad se puede realizar gracias a los indicadores

Se concluye que la alcalinidad del agua potable en Tacna es levemente dura ya que se encuentra entre un rango de 80 a 100 mg/L de bicarbonatos.

VII. BIBLIOGRAFIA SKOOG- WEST-HOLLER-CROUCH , Fundamentos de Química Analítica 8va Edición JENKINS Química del agua, Edit. Limusa EDGARDO AVENDAÑO Material de Apoyo Teoría de Alcalinidad