CENTRO DE BACHILLERATO TECNOLÓGICO INDUSTRIAL Y DE SERVICIOS N°93

Módulo VI. Submódulo I.

Analiza muestras de aguas con base a Normas

Nombre del Profesor:

Miguel Ángel León de los Santos

Equipo no. 9

Integrantes:

Diana Laura Bautista Montejo.

Manuel Antonio Chablé Bautista.

Iris Alejandra López Hernández.

Marco Antonio Martínez Bautista.

5° “A” Laboratorista Químico

H. Cárdenas, Tab., a 20 de Septiembre del 2012

Análisis de Dureza Total por titulación con EDTA

Objetivos

Determinar la Dureza Total del agua potable por medio de una titulación con EDTA.

Aprender a trabajar en equipo de manera ordenada y eficientemente siguiendo las indicaciones dadas por el facilitador.

Con los datos obtenido y utilizando cálculos específicos determinar la dureza total, dureza de Calcio y dureza de Magnesio.

Introducción

El agua es un constituyente de todos los seres vivos, es un material de principal importancia en tecnología pues sirve como solvente, agente de transmisión del calor, reactivo químico, además de ser indispensable para todo ser vivo. El agua por naturaleza casi nunca es “pura” y según el uso para que se la destine es el tratamiento al que se la deberá someter.

Las aguas naturales pueden contener gases y sales disueltos, polvo, polen, todo esto en suspensión. El agua de lluvia (que es una de las más puras) tan pronto penetra en el suelo comienza a atacar a diversas rocas, tejidos en descomposición, etc., y en su recorrido el agua que se infiltra disuelve sustancias minerales. Así el agua subterránea puede contener disueltos diversos compuestos de Ca, Mg, Na etc., tales como cloruros, sulfatos nitratos, etc.

Las aguas que contienen dióxido de carbono ya sea de origen atmosférico o disuelto durante su pasaje por el suelo atacan a los carbonatos, tales como las calizas, el carbonato de hierro (II) etc., formando hidrogenocarbonatos (bicarbonatos) solubles. Agua para uso doméstico El agua “potable” debe ser o estar: a) libre de material en suspensión b) incolora c) inodora d) libre de microorganismos patógenos e) de sabor aceptable es decir dulce, no salada o amarga. f) Blanda Agua para uso industrial En algunas industria las aguas naturales, aún el agua de mar, se usan sin tratamiento alguno. En otros casos, el agua debe cumplir especificaciones aún mucho más estrictas que las que corresponden al agua para alimentación. 

La DUREZA es una característica química del agua que esta determinada por el contenido de carbonatos, bicarbonatos, cloruros, sulfatos y ocasionalmente nitratos de calcio y magnesio. La mayoría de los suministros de agua potable tienen un promedio de 250 mg/l de dureza. Niveles superiores a 500 mg/l son indesables para uso dómestico.

La dureza es caracterizada comúnmente por el contenido de calcio y magnesio y expresada como carbonato de calcio equivalente.

Existen dos tipos de DUREZA:

Dureza Temporal: Esta determinada por el contenido de carbonatos y bicarbonatos de calcio y magnesio. Puede ser eliminada por ebullición del agua y posterior eliminación de precipitados formados por filtración, también se le conoce como "Dureza de Carbonatos".

Dureza Permanente: está determinada por todas las sales de calcio y magnesio excepto carbonatos y bicarbonatos. No puede ser eliminada por ebullición del agua y también se le conoce como "Dureza de No carbonatos".  

Interpretación de la Dureza:

                                Dureza como CaCO3        Interpretación                                             0-75                         agua suave                                           75-150                       agua poco dura                                         150-300                       agua dura                                            > 300                        agua muy dura                                ______________________________________

En agua potable                  El límite maximo permisible es de 300 mg/l de dureza. En agua para calderas          El límite es de 0 mg/l de dureza

La titulación es un método para determinar la cantidad de una sustancia presente en solución. Una solución de concentración conocida, llamada solución valorada, se agrega con una bureta a la solución que se analiza. En el caso ideal, la adición se detiene cuando se agrega la cantidad de reactivo determinada y especificada por una ecuación. (Theodore L. Brown, “Química La Ciencia Central”, 2009) (Carlos Arturo Correa Maya. Fenómenos Químicos. 2004)

Dicha ecuación es expresada de la siguiente manera:

NA VA = NB VB

A esta condición se le llama punto de equivalencia (Umland, 2000, p.139)

Las titulaciones son utilizadas para la determinar la concentración de un soluto dado en una disolución la cual involucra la combinación de una muestra de la disolución con una disolución reactiva de concentración conocida (disolución estándar). Las Titulaciones pueden realizarse mediante reacciones ácido-base, de precipitación o de oxidación-reducción. (Theodore L. Brown, “Química La Ciencia Central”, 2009).

El ácido etilendiaminotetraacético,1 también denominado EDTA o con menor frecuencia AEDT, es una sustancia utilizada como agente quelante que puede crear complejos con un metal que tenga una estructura de coordinación octaédrica. Coordina a metales pesados de forma reversible por cuatro posiciones acetato y dos amino, lo que lo convierte en un ligando hexadentado, y el más importante de los ligandos quelatos.

EDTA, ácido etilendiaminotetraacético, tiene cuatro carboxilo y dos grupos amino; grupos que pueden actuar como donantes de pares electrones, o bases de Lewis. La capacidad de EDTA para potencialmente donar sus seis pares de electrones para la formación de enlaces covalentes coordinados a cationes metálicos hace al EDTA un ligando hexadentado. Sin embargo, en la práctica EDTA suele estar parcialmente ionizado, y, por tanto, formar menos de seis enlaces covalentes coordinados con cationes metálicos.

El Disodio EDTA se utiliza comúnmente para estandarizar las soluciones acuosas de cationes de metales de transición. Tenga en cuenta que la forma abreviada de Na4-xHxY se puede utilizar para representar a cualquier especie de EDTA, con la designación de x número de protones ácidos enlazados a la molécula de EDTA.

EDTA forma un complejo octaédrico con la mayoría de cationes metálicos 2+, M2+, en solución acuosa. La razón principal de que el EDTA se utiliza de manera amplia en la normalización de los cationes metálicos de soluciones es que la constante de formación para la mayoría de complejos cationes metálicos con EDTA es muy alta, lo que significa que el equilibrio de la reacción:

M2+ + H4Y → MH2Y + 2H+

El EDTA su formula química es C10H16N2O8 reacciona primero con todo el Ca y luego con el Mg de la muestra de agua.

Como el agua es transparente usamos un indicador NET (Negro de Eriocromo T) es un indicador de iones metálicos que reacciona con el Mg.

El NET es color azul, y en presencia de Mg se torna color rosa.

Los enlaces del EDTA con el Mg son mas fuertes que los del NET con Mg.

En concentración (0,01M) de EDTA: 1 mL EDTA equivale a 1 mg CaCO3

En un matraz erlenmeyer agregamos un cierto volumen de la muestra de agua analizar, y le agregamos el indicador (NET).

NET

Ca 2+ + Mg 2+ + NET NET-Mg + Ca 2+

El NET-Mg es color rosa.

Ahora titulamos con EDTA

NET-Mg + Ca 2+ + EDTA Ca-EDTA + Mg-EDTA + NET

En este punto el NET es color azul

Titulamos con EDTA hasta lograr color azul

En la presente práctica la titulación fue utilizada para determinar la cantidad de CaCO3 presente en el agua potable.

Material

    2 matraces volumétricos de 1000 ml     2 matraces volumetricos de 100 ml     1 cápsula de porcelana     1 soporte con pinzas para bureta     2 matraces erlenmayer de 125 ml     1 pipeta de 10 ml     2 frascos goteros de 100 ml

Reactivos

Solución Buffer PH 10 Disolver 6.56 gr. de NH4Cl y 57 ml de NH4OH en agua destilada y aforar a 100 ml. Solución De Eriocromo Negro T Disolver 0.5 g de Eriocromo negro T y 4.5 gr. de clorhidrato de hidroxilamina en 100 ml de etanol. 

Solución De EDTA (sal disódica) Disolver 2 gr de EDTA (sal disódica) màs 0.05 gr de MgCl2.6H2O en agua destilada y aforar a 1000 ml. Solución de CaCl2 0.01 N Disolver 0.5 gr de CaCO3 secado a 110 ° centígrados durante 2 horas y disolverlo en 10 ml de HCl 3N y aforar a 1000 ml con agua destilada.

 Estandarización

La estandarización del EDTA (sal disódica) se hace de la siguiente manera: colocar 5 ml de solución de CaCl2 en un matraz Erlenmayer de 125 ml, se añaden 5 gotas de solución buffer de pH 10 y 3 gotas de indicador de Eriocromo negro T, aparece un colorpúrpura en presencia de iones de calcio y magnesio, y se procede a titular con la solución de EDTA cuya normalidad se desea conocer, se termina  hasta la aparición de un color azúl. La Normalidad del EDTA se calcula así: 

                                                       V1 x N1                                               N2 = --------------                                                            V2 Dónde : N2 = Normalidad del EDTA V1 = ml de solución de CaCl2 N1 = normalidad de la solución de CaCl2V2 = ml gastados de EDTA

 Procedimiento

* Colocar 5 ml de la muestra de agua en un matraz erlenmayer de 125 ml * Agregar 5 gotas de buffer PH 10 * Añadìr 3 gotas de eriocromo negro T * Titular con EDTA (sal disódica) 0.01 N * Vire de púrpura a azul

 

Cálculos y Resultados

                                                                 V x N x 1000                              meq/l Ca+2 y Mg+2 = -----------------------                                                                   ml de muestra

Dónde : V = ml gastados de EDTA  N = Normalidad del EDTA

No. De Corrida

Nombre del Integrante

Mg de Ericromo Negro T

Mililitros de indicador de Anarajado de Metilo

Mililitros de solución Buffer pH utilizado

Volumen gastado de

EDTA

1 Diana L. Bautista --- 1 ml 2 ml 7.4 ml

2 Manuel A. Chablé --- 1 ml 2 ml 7.8 ml

3 Marco A. Martínez --- 1 ml 2 ml 8.4 ml

4 Iris A. López --- 1 ml 2 ml 7.8 ml

*Repetimos varias veces el análisis y gastamos los siguientes mililitros de EDTA: 7.4 ml, 7.8 ml, 8.4 ml y 7.8 ml.

* El promedio del volumen gastado de EDTA es: 7.85 ml

                                                                V x N x 1000                              meq/l Ca+2 y Mg+2 = -------------------------                                                                   ml de muestra

                                                                7.85 ml x 0.02631N x 1000                              meq/l Ca+2 y Mg+2 = ---------------------------------------------                                                                   50 ml

meq/l Ca+2 y Mg+2 = 4.13067

Cálculos para Magnesio:

                            meq/l Mg+2 = [meq/l (Ca+2 y Mg+2)]-(meq/l Ca+2)

 

Cálculos para Dureza Total : Expresada como ppm de CaCO3

                      mg/l de Dureza Total = [ meq/l (Ca+2 y Mg+2)]* (50) como

Cálculos para Dureza de Calcio : Expresada como ppm de CaCO3

                      mg/l Dureza de Calcio = (meq/l Ca+2)* (50)

Cálculos para Dureza de Magnesio : Expresada como ppm de CaCO3

                       mg/l Dureza de Magnesio = (meq/l Mg+2)* (50) 

Observaciones

El EDTA puede ser prepara con sulfato de magnesio y no únicamente con cloruro de magnesio hexahidratado.

El EDTA puede ser preparado de distintas maneras siempre y cuando se sigan las especificaciones y nomas de como se puede preparar.

Al agregar la solución buffer y después el negro de Ericromo T la solución se torno o viro de color rosa.

Al iniciar el proceso de titulación supimos que este había culminado cuando la solución se viro entre de color azul y purpura.

El volumen gastado de EDTA fue realmente casi igual que lo de los demás equipos, no hubo una enorme variación en el promedio de EDTA gastado en cada muestra.

Conclusión

El agua potable es un agua dura ya que posee Calcio y Magnesio.

Podemos determinar la dureza del agua por medio de una titulación con EDTA, el indicador utilizado para este tipo de titulación es el negro de Eriocromo T junto con una solución Buffer pH 10.

Es importante recalcar que al hacer este tipo de prácticas de manera eficiente así como cuidadosamente porque el proceso de valoración culmina cuando la solución vire a un color distinto del que poseía.

Al realizar cualquier tipo de práctica es necesario saber que se va a hacer y como se va a hacer antes de iniciar la práctica para evitar errores así como seguir las instrucciones dadas por el facilitador y seguirlas al pie de la letra.

Bibliografía

Libros consultados:

Theodore L. Brown, H. Eugene LeMay, Bruce E. Bursten y Catherine J. Murphy. Química La Ciencia Central. Editorial Prentice-Hall Hispanoamericana S.A. 11ª Edición. México, 2009, pág. 1040.

Carlos Arturo Correa Maya. Fenómenos Químicos. 2ª Edición. Ed. Fondo-Universidad EAFIT. Colombia, 2004.

Páginas web consultadas:

http://quimicapura3000.tripod.com/TITULACION.htmhttp://quimipage.galeon.com/http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/lauraitm/guiaLQA/Practica_7.pdfhttp://arturobola.tripod.com/dureza.htmhttp://www.ehowenespanol.com/http://nicolascian.com.ar/uba/archivos/QUIMICATP8AguasEDTA.pdfhttp://es.wikipedia.org/wiki/Valoraci%C3%B3n_%C3%A1cido-basehttp://www.buenastareas.com/ensayos/An%C3%A1lisis-De-Dureza-Total-Por-Titulaci%C3%B3n/1326969.html