DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA ANÁLISIS INDUSTRIAL – TRABAJOS PRÁCTICOS DE LABORATORIO DETERMINACION DE HIERRO EN AGUA REFERENCIAS: Métodos Normalizados para el Análisis de Aguas Potables y Residuales. Método 3500 - Fe B. Método de fenantrolina (American Public Health Association, American Water Works Association, Water Environmental Federation. 21st edition, Washington, 2005). 1. ALCANCE: Este método describe el procedimiento para la determinación de hierro total en muestras acuosas (agua potable, agua de pozo, efluentes líquidos, etc). 2. RESUMEN DEL METODO: El hierro presente se disuelve y se reduce al estado ferroso sometiendo la muestra a ebullición en medio ácido y en presencia de clorhidrato de hidroxilamina. Posteriormente el Fe++ reacciona con 1,10 fenantrolina a pH comprendido entre 3,2 y 3,3 formándose un complejo rojo-anaranjado. Este complejo es un quelato conformado por 3 moléculas de fenantrolina por cada ión Fe++. Un pH entre 2,9 y 3,5 asegura un rápido desarrollo de color en presencia de exceso de fenantrolina. Concentración mínima detectable: 10 ug/L de Fe disuelto, utilizando celdas de 5 cm de paso óptico. 3. INTERFERENCIAS: Interfieren los oxidantes fuertes, cianuros, nitritos, y fosfatos (especialmente los polifosfatos), cromo, zinc en concentración 10 veces superior a la del hierro presente en la muestra, cobalto y cobre en concentración superior a 5 mg/L y níquel en concentración mayor a 2 mg/l. El bismuto, el cadmio, el mercurio, el anión molibdato y la plata precipitan la o-fenantrolina. La ebullición inicial en medio ácido convierte los polifosfatos en ortofosfato y elimina cianuros y nitritos. La adición de ofenantrolina en exceso elimina los errores causados por concentraciones altas de especies químicas fuertemente oxidantes, y sustituye la que queda acomplejada por metales interferentes. Si existen cantidades apreciables de materia colorante u orgánica, puede ser necesario evaporar la muestra, llevar el residuo a combustión seca suave y retomar el residuo con ácido clorhídrico. 4. EQUIPOS Y MATERIALES: Espectrofotómetro para lecturas a 510 nm, que proporcione un camino óptico de 10 mm o superior. Cuvetas de plástico de 1 cm. Piseta con H2O 1 Plancha calentamiento (2) Cinta enmascarar – fibra indeleble (1 o 2) Material de vidrio enjuagado con agua destilada: Erlenmeyer 125mL (5) – pipeta graduada de 1 o 2mL (2) – pipeta aforada de 5mL (1) - pipeta aforada de 2mL (1) pipeta aforada de 1mL (1) - Probeta 10mL (2) – Probeta 50mL (4) - Probeta 100mL (1) - Matraz de 100mL (10) - Matraz de 500mL (1) - Matraz de 1000mL (1) – bureta 50mL (2) 5. REACTIVOS: + Agua destilada libre de hierro + HCl concentrado (menos de 0,00005 % de hierro) + Solución de clorhidrato de hidroxilamina 10% (Preparar 20 mL: 20mL agua + 2 g hidroxilamina) + Solución buffer de acetato de amonio (Preparar 500 mL) Disolver 50 g de NH (C H O ) en 300 mL de agua destilada, pasar a matraz 4 2 3 2 de 500 mL, agregar 100 mL de ácido acético glacial, enrasar con agua destilada y mezclar. + Solución de o-fenantrolina 1 mg/mL (Preparar 100 mL: 100mL agua + 110 mg ofenantrolina monohidrato + 2 gotas de HCl conc.) 6. PROCEDIMIENTO: 6.1 Homogeneizar la muestra. 6.2 Colocar 50 mL de muestra en un erlenmeyer de 125 mL. Nota: Si este volumen de muestra contiene una cantidad de hierro superior a 200 ug, utilizar una alícuota menor y diluír a 50 mL con agua destilada. 6.3 Preparar en paralelo un blanco de reactivos con agua destilada. 6.4 Agregar 1 mL de HCl concentrado. Homogeneizar. 6.5 Agregar 1 mL de solución de clorhidrato de hidroxilamina. Homogeneizar. 6.6 Agregar perlas de vidrio y calentar a ebullición hasta que el volumen se reduzca a 15 - 20 mL para asegurar la completa disolución de todo el hierro. 6.7 Enfriar a temperatura ambiente. 6.8 Trasvasar a un matraz de 50mL. 6.9 Agregar 10 mL de solución buffer de acetato de amonio. Homogeneizar. 2 6.10 Verificar que el pH esté entre 3 y 4. 6.11 Agregar 8 mL de solución de o-fenantrolina y diluír con agua destilada a 50 mL. 6.12 Homogeneizar y dejar desarrollar el color durante 10 a 15 minutos. 6.13 Leer la absorbancia de la muestra y del blanco de reactivos a 510 nm de longitud de onda. 7. CALCULOS: Fe total ( mg Fe / L ) = ug Fe (leídos en la curva) / Vol de muestra (mL) 8. PRECISION Y EXACTITUD: Se determinó en 44 laboratorios una muestra sintética conteniendo 650 ug Zn/L, 500 ug Al/L, 50 ug Cd/L, 110 ug Cr/L, 470 ug Cu/L, 300 ug Fe/L, 120 ug Mn/L, 150 ug Ag/L y 70 ug Pb/L en agua destilada, y se obtuvo una desviación relativa estándar de 25.5% y un error relativo de 13.3% en la determinación de Fe. 3 PREPARACIÓN DE CURVA DE CALIBRACIÓN DE HIERRO EN AGUA REFERENCIAS: Métodos Normalizados para el Análisis de Aguas Potables y Residuales. Método 3500 - Fe D. Método de fenantrolina (American Public Health Association, American Water Works Association, Water Environmental Federation. 21st edition, Washington, 2005). 1. ALCANCE: Este método cubre la construcción de la curva de calibración de hierro en agua en el rango de 0.005 a 0.200 mg de hierro. 2. REACTIVOS: Sulfato ferroso amónico hexahidratado grado analítico. Ácido clorhídrico conc. (SpGr : 1.19) grado analítico. Ácido sulfúrico conc. (SpGr : 1.84) grado analítico. Solución de permanganato de potasio 0.1 N. Solución de clorhidrato de hidroxilamina 10%. Solución buffer de acetato de amonio. Solución de o-fenantrolina 1mg/mL. 3. EQUIPOS: Espectrofotómetro para lecturas a 510 nm, que proporcione un camino óptico de 10 mm o superior. 4. PROCEDIMIENTO: 4.1 Pesar 0.140 g con precisión de 0.001 g de sulfato ferroso amónico hexahidratado, colocar en matraz aforado de 100 mL y agregar 5 mL de agua destilada; añadir lentamente 2 mL de ácido sulfúrico conc. y dejar enfriar a temperatura ambiente. 4.2 Añadir permanganato de potasio 0.1 N gota a gota hasta que persista un color rosa pálido. Diluir hasta 100 mL con agua (solución stock de hierro: 1 mL = 200 ug de Fe). 4.3 Medir con volpipeta 5 mL de la solución stock de hierro, colocarlos en matraz aforado de 100 mL y llevar a volumen con agua destilada (solución patrón de hierro: 1 mL = 0,01 mg de Fe). 4.4 De la solución patrón de hierro se toman con bureta o volpipeta 5 alícuotas de volumen entre 0.5 mL y 20 mL; colocarlas c/u en matraces aforados de 100 mL. También preparar un blanco de calibración sin agregado de patrón de hierro. 4 4.5 Agregar a c/u de éstas alícuotas, 1 mL de solución de clorhidrato de hidroxilamina, 10 mL de solución buffer de acetato de amonio, 8 mL de solución de o-fenantrolina y enrasar con agua destilada. 4.6 Homogeneizar y dejar desarrollar el color durante 10 a 15 minutos. 4.7 Realizar la lectura de cada alícuota en el espectrofotómetro a 510 nm de longitud de onda. 4.8 Calcular los ug de hierro contenidos en cada alícuota. Construir la curva de calibración graficando Abs versus ug de hierro. 5