Quimica2 Practica9 - Blog de ESPOL

Escuela Superior Politécnica del
Litoral
Instituto de Ciencias Químicas
Laboratorio de Química General II
Práctica #9
DUREZA DEL AGUA
Perteneciente a:
Carla Solange Hidalgo Segovia
Paralelo 3
Profesora:
Ing. Judith Elizabeth Flores Rivera
I Término
2013-2014
OBJETIVO
 Determinar la dureza en diferentes muestras de agua por medio del
método complexométrico.
MATERIALES
 Vaso de precipitación de 100ml
 pipetas
 Agitador
 Embudo
 Papel filtro
 calentador
REACTIVOS
 solución buffer
 negro de eriocromo T (indicador)
 EDTA solución estándar: 1ml EDTA= mg CaCO3
 Agua destilada
PROCEDIMIENTO
Dureza total
 En un vaso de 100ml mida 50cc de agua y agregue 1ml de solución buffer
y 0.2 gr de indicador negro de eriocromo T, agite La solución.
 Titule con solución de versenato sódico (EDTA) hasta que cambie el color
rojo vinoso a azul claro inicial.
 Anote el consumo de versenato.
 A paritr del dato de volumen(ml)consumido de EDTA, en la titulación de
50ml de H2O, se tiene que la dureza (DT) es:
DT=20 x volumen EDTA x equivalente en mg de CaCO3
TEORÍA
El agua es uno de los principales componentes de los organismos y es un
compuesto fundamental para la vida vegetal y animal. Todas las aguas
contienen disueltas mayor o menor cantidad de calcio y magnesio en forma de
sales. Las aguas ricas en estos iones se denominan duras. Las aguas de mucha
dureza acarrean problemas ya que pueden producir depósitos en las
conducciones.
Aquella que contiene un alto nivel de minerales, en particular sales de magnesio
y calcio. A veces se da como límite para denominar a un agua como dura una
dureza superior a 120 mg CaCO3/L.
La dureza del agua se expresa
normalmente como cantidad equivalente
de
carbonato
de
calcio
(aunque
propiamente esta sal no se encuentre en el
agua) y se calcula, genéricamente, a partir
de la suma de las concentraciones de
calcio y magnesio existentes (miligramos)
por cada litro de agua; que puede ser expresado en concentraciones de
[[CaCO3]]. Es decir:
Dureza (mg/l de CaCO3) = 2,50 [Ca++] + 4,16 [Mg++]. Donde:


[Ca++]: Concentración de ion Ca++ expresado en mg/l.
[Mg++]: Concentración de ion Mg++ expresado en mg/l.
TIPOS DE DUREZA
En la dureza total del agua podemos hacer una distinción entre dureza temporal
(o de carbonatos) y dureza permanente (o de no-carbonatos) generalmente de
sulfatos y cloruros.
Dureza temporal
La dureza temporal se produce a partir de la disolución de carbonatos en forma
de hidrógenocarbonatos (bicarbonatos) y puede ser eliminada al hervir el agua o
por la adición del hidróxido de calcio (Ca(OH)2).
El carbonato de calcio es menos soluble en agua caliente que en agua fría, así
que hervir (que contribuye a la formación de carbonato) se precipitará el
bicarbonato de calcio fuera de la solución, dejando el agua menos dura.
Los carbonatos pueden precipitar cuando la
concentración de ácido carbónico disminuye, con lo
que la dureza temporal disminuye, y si el ácido
carbónico aumenta puede aumentar la solubilidad de
fuentes de carbonatos, como piedras calizas, con lo
que la dureza temporal aumenta. Todo esto está en
relación con el pH de equilibrio de la calcita y con la alcalinidad de los
carbonatos. Este proceso de disolución y precipitación es el que provoca las
formaciones de estalagmitas y estalactitas.
Dureza permanente
Esta dureza no puede ser eliminada al hervir el agua, es usualmente causada
por la presencia de sulfatos y/o cloruros de calcio y de magnesio en el agua,
sales que son más solubles según sube la temperatura, hasta cierta
temperatura, luego la solubilidad disminuye conforme aumenta la temperatura.
MEDIDAS DE LA DUREZA DEL AGUA
 mg CaCO3/L o ppm de CaCO3
Miligramos de carbonato cálcico
(CaCO3) en un litro de agua; esto es
equivalente a ppm de CaCO3.
 Grado alemán (Deutsche Härte,°dH)
Equivale a 17,9 mg CaCO3/l de agua.
 Grado americano
Equivale a 17,2 mg CaCO3/l de agua.
 Grado francés (°fH)
Equivale a 10,0 mg CaCO3/l de agua.
 Grado inglés (°eH) o grado Clark
Equivale a 14,3 mg CaCO3/l de agua.
MEDICIÓN DE DUREZA DEL AGUA
La forma más común de medida de la dureza
de las aguas es por titulación con EDTA (ácido
etilendiamín tetraacético) es un agente
complejante muy útil para la determinación del
Ca+2 y Mg+2 del agua. Al ser la sal disódica del
EDTA mucho más soluble que el ácido,
utilizaremos como complexona el Na2EDTA.
En medio fuertemente básico el EDTA forma un complejo estable con el calcio.
La murexida es el indicador adecuado para valorar los iones Ca+2 ya que forma
un complejo de color rosa, menos estable que el Ca-EDTA, por lo que al valorar
con EDTA, los iones Ca+2 son sustraídos del indicador produciendo el viraje de
rosado a azul violeta (color de la murexida en medio alcalino).
Para valorar el Mg+2 se utiliza como indicador el N.E.T.(negro de eriocromo T).
Este forma un complejo de color rojo vino con el Mg+2, que es menos estable
que el Mg-EDTA. Por tanto al adicionar EDTA después de valorar el calcio del
agua, los iones Mg+2 serán sustraídos del N.E.T. hacia el EDTA, hasta aparecer
el color azul intenso del N.E.T. en medio básico.
CLASIFICACIÓN DE LA DUREZA DEL AGUA
Tipos de agua
mg/l °fH ºdH
ºeH
Agua blanda
≤17 ≤1.7 ≤0.95 ≤1.19
Agua levemente dura
≤60 ≤6.0 ≤3.35 ≤4.20
Agua moderadamente dura ≤120 ≤12.0 ≤6.70 ≤8.39
Agua dura
≤180 ≤18.0 ≤10.05 ≤12.59
Agua muy dura
>180 >18.0 >10.05 >12.59
VALORACIÓN COMPLEXOMÉTRICA
También llamada Quelatometría, es una forma de análisis volumétrico basado en
la formación de compuestos poco disociados: halogenuros de mercurio, cianuro
de plata, fluoruro de aluminio. Se suele utilizar la formación de un complejo
coloreado para indicar el punto final de la valoración. Las valoraciones
complexométricas son particularmente útiles para la determinación de una
mezcla de diferentes iones metálicos en solución. Generalmente se utiliza un
indicador capaz de producir un cambio de color nítido para detectar el punto final
de la valoración.
ESQUEMA GRÁFICO
CÁLCULOS
Cálculo de DT primera muestra de agua de la llave
𝐷𝑡 =
2.6 𝑚𝑙 𝐸𝐷𝑇𝐴 1.012 𝑚𝑙 𝐶𝑎𝐶𝑂3 1000 𝑚𝑙 𝑚𝑡𝑟𝑎.
x
x
= 52,624 𝑝𝑝𝑚 𝐶𝑎𝐶𝑂3
50 𝑚𝑙 𝑚𝑡𝑟𝑎.
1 𝑚𝑙 𝐸𝐷𝑇𝐴
1𝐿
Cálculo de DT segunda muestra de agua de la llave
𝐷𝑡 =
2.5 𝑚𝑙 𝐸𝐷𝑇𝐴 1.012 𝑚𝑙 𝐶𝑎𝐶𝑂3 1000 𝑚𝑙 𝑚𝑡𝑟𝑎.
x
x
= 50,6 𝑝𝑝𝑚 𝐶𝑎𝐶𝑂3
50 𝑚𝑙 𝑚𝑡𝑟𝑎.
1 𝑚𝑙
1𝐿
Cálculo de DT primera muestra de agua de lago
𝐷𝑡 =
6,3 𝑚𝑙 𝐸𝐷𝑇𝐴 1.012 𝑚𝑙 𝐶𝑎𝐶𝑂3 1000 𝑚𝑙 𝑚𝑡𝑟𝑎.
x
x
= 127,512 𝑝𝑝𝑚 𝐶𝑎𝐶𝑂3
50 𝑚𝑙 𝑚𝑡𝑟𝑎.
1 𝑚𝑙
1𝐿
Cálculo de DT segunda muestra de agua de lago
𝐷𝑡 =
6,3 𝑚𝑙 𝐸𝐷𝑇𝐴 1.012 𝑚𝑙 𝐶𝑎𝐶𝑂3 1000 𝑚𝑙 𝑚𝑡𝑟𝑎.
x
x
= 127,512 𝑝𝑝𝑚 𝐶𝑎𝐶𝑂3
50 𝑚𝑙 𝑚𝑡𝑟𝑎.
1 𝑚𝑙
1𝐿
TABLA DE RESULTADOS
Muestras
Volumen EDTA
DT (ppm CaCO3)
Agua de llave
Agua de llave
Agua de lago
Agua de lago
2,6 ml
2,5 ml
6,3 ml
6,3 ml
52,624
50,6
127,512
127,512
CONCLUSIONES
 De acuerdo al marco teórico de los tipos de dureza del agua y los resultados de
la práctica, se llegó a la conclusión de que el agua de llave es blanda y el agua
de lago es dura, por tanto el agua de llave tiene menos iones Ca 2+ y Mg2+ y es
apta para consumo humano a diferencia del agua de lago que no lo es.
 Con lo mencionado en el punto anterior se puede concluir que se necesitó
menor cantidad de EDTA para que se produzca la reacción en el agua de llave a
diferencia del agua de lago que se necesitó mucho más solución EDTA, por
tanto mientras más iones de Ca2+ y Mg2+ exista en el agua, al realizar este
método complexométrico para determinación de dureza se necesitara más
EDTA para estandarizar ésta solución acuosa de cationes metálicos en el agua.
 Ésta reacción en cada una de más muestras se realizó en medio alcalino y para
ello fue que se utilizó la sustancia buffer que sirve como amortiguador de pH.
 El indicador se trona color rojiso o rosado al combinar con los cationes y cambia
de color azul como se pudo observar, por tanto se concluye que el EDTA eliminó
los H+ conforme se produce la reacción catión metálico-EDTA y estos
hidrógenos reaccionan con el indicador tornándolo de color azul, el cual es
característico al reaccionar con los H+ ya que es inestable.
Cation2+ + Indicador - Cation-Indicador (color rojizo o rosado)
Cation-Indicador + H2EDTA Cation-EDTA + H2Indicador (color azul claro)
RECOMENDACIONES
 Tener mucha precisión con la titulación al parar este proceso cuando se observa
que apenas el indicador se torne azul ya que es muy importante la medida
volumétrica que se consume de EDTA para el método complexométrico.
 Al realizar la titulación se debe agitar el vaso de precipitación para que se
produzca la reacción de la muestra con el titulante.
 Al realizar las 2 veces la titulación con un mismo tipo de muestra procure de que
si existe alguna diferencia entre ellas como máximo sea de 0,2 ml, sino ocurre
ésta vuelva a realizar una vez más la titulación y escoger los dos resultados que
sean más exactos o que su diferencia sea la mencionada anteriormente.
 Tratar de no inhalar el buffer y tapar el recipiente que lo contiene siempre que se
extraiga ya que su olor es fuerte y no tan agraciado por lo que puede marear a la
persona.
BIBLIOGRAFÍA
 Manual de prácticas de Química General II
 http://es.wikipedia.org/wiki/Valoraci%C3%B3n_Complexom%C3%A9trica
 http://html.rincondelvago.com/analisis-fisico-quimico-de-aguas-y-productosindustriales_1.html
 http://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20060729030126AAaafPI
 http://es.wikipedia.org/wiki/Agua_dura
ANEXOS