Agua - Química Ambiental

Química ambiental Agua
3. DETERMINACIÓN DE LA ACIDEZ, LA ALCALINIDAD Y LA DUREZA TOTAL EN AGUA
INTRODUCCION
La alcalinidad del agua puede definirse como su capacidad para neutralizar ácidos ó su capacidad para
reaccionar con iones hidrógeno, y la acidez como la capacidad de esta para neutralizar bases ó
reaccionar con iones hidroxilo, la determinación de estos dos parámetros es importante en los procesos
de coagulación química, ablandamiento, control de corrosión y evaluación de la capacidad tampona del
agua y su papel en la productividad.
En aguas naturales la alcalinidad es debida principalmente a la presencia de: Bicarbonatos, carbonatos
e hidróxidos, los cuales se forman por la acción del CO2 sobre los materiales básicos del suelo, la acidez
se debe principalmente a la presencia de CO2 como resultado de la oxidación de la materia orgánica, ó
proveniente de la atmósfera. Ambos parámetros se encuentran estrechamente relacionados entre sí y
con el pH del agua, las ecuaciones de equilibrio que describen esta relación son las siguientes:
(1) CO2 + H2O
(2) H2CO3
(3) CO2 + H2O
H2CO3
H+ + HCO3H+ + HCO3-
Primera disociación del ácido carbónico:
K1=
[H+][HCO3-]
[CO2][H2O]
(4) H2CO3
H+ + HCO3-
Segunda disociación del ácido carbónico:
K2=
[H+][CO3=]
[HCO3-]
La dureza es una propiedad que refleja la presencia de metales alcalinotérreos en el agua. De estos
elementos el magnesio y el calcio constituyen los principales compuestos alcalinotérreos en aguas
continentales. La dureza en el agua es el resultado de de la disolución y lavado de los minerales que
componen el suelo y las rocas. La dureza es más frecuente en aguas subterráneas, aunque algunos
vertimientos de aguas residuales pueden presentan dureza. En relación con la salud la dureza no suele
ser un problema para el consumo humano ni de otras especies. Sin embargo tiene efectos adversos
sobre muchos usos industriales y domésticos.
OBJETIVOS



Determinar la acidez y la alcalinidad en agua proveniente de diferentes fuentes
Relacionar la acidez, la alcalinidad y el pH con procesos de contaminación y tratamiento del
agua.
Determinar la dureza total en agua proveniente de diferentes fuentes
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MATERIALES Y REACTIVOS
- Erlenmeyer de 125 ml
- Pipetas graduadas de 25 y 50 ml
- Bureta
- Pinzas para bureta
- Soporte universal
- Potenciometro
- H2SO4 0.02 N
- NaOH 0.02 N
- Negro de ericromo
- EDTA 0.01M
- Solución amortiguadora pH=10
PROCEDIMIENTO
Determinación de la alcalinidad
Tomar 50 ml de la muestra con una pipeta graduada teniendo cuidado de no agitar la muestra,
transferir este volumen a un erlenmeyer, empezar la titulación adicionando el H 2SO4 0.02N a intervalos
de 0.5 ml, asegurándose de mezclar muy bien entre cada aplicación del ácido y midiendo el pH.
Continuar la titulación con el ácido hasta alcanzar un pH de 8,3 y registrar el volumen consumido de
ácido (F), continuar la titulación hasta alcanzar un pH de 3,7 y registrar el volumen (M).
Calcular las diferentes formas de alcalinidad contenidas en la muestra en mg/L de CaCO3 aplicando la
ecuación y la tabla que se muestran a continuación:
Alcalinidad mg/L CaCO3 =
Va x N x 50000
Vm
Donde:
Va = Volumen del ácido gastado en ml
N= Normalidad del ácido sulfúrico en eq/L
Vm= Volumen de la muestra
50000= Factor de conversión cuya unidad es mg CaCO3/eq
Relaciones de alcalinidad
Caso
Relación
Condición
OH-
CO3=
HCO3-
Total
1
F=M
OH-
F=M
0
0
M
2
F > M/2
OH- y CO3=
2F-M
2(M-F)
0
M
3
F = M/2
CO3=
0
2F=M
0
M
4
F < M/2
CO3= y HCO3-
0
2F
M-2F
M
5
F=0
HCO3-
0
0
M
M
Determinación de la acidez
Tomar 50 ml de la muestra con una pipeta graduada teniendo cuidado de no agitar la muestra,
transferir este volumen a un erlenmeyer, empezar la titulación adicionando el NaOH 0.02N a intervalos
de 0.5 ml, asegurándose de mezclar muy bien entre cada aplicación del ácido y midiendo el pH.
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Continuar la titulación con la base hasta alcanzar un pH de 8,3 y registrar el volumen consumido de la
base.
Calcular las diferentes la acidez contenida en la muestra en mg/L de CaCO3 aplicando la siguiente
ecuación:
Acidez mg/L CaCO3 =
Vb x N x 50000
Vm
Donde:
Vb = Volumen de la base gastada en ml
N= Normalidad del hidróxido de sodio en eq/L
Vm= Volumen de la muestra
50000= Factor de conversión cuya unidad es mg CaCO3/eq
Un valor negativo significa alcalinidad.
Determinación de la dureza total
Tomar 25 ml de muestra usando una pipeta volumétrica y diluirla con 25 ml de agua destilada,
adicionar 1 a 2 ml de solución amortiguadopa pH=10, luego adicionar 1 a 2 gotas de indicador negro de
ericromo y titular lantamente con EDTA 0.01M hasta el viraje de color vinotinto a azul.
Para calcular la dureza total:
Acidez mg/L CaCO3=
Donde:
A x B x 1000
Vm
A= Volumen del titulante en ml
B = Equivalentes de EDTA vs CaCO3
Vm= Volumen de muestra
CUESTIONARIO
1. Comparar los datos obtenidos en la práctica con los valores permitidos en la norma vigente
2. ¿Qué importancia tiene el sistema amortiguador carbonato-bicarbonato para cuerpos de agua
naturales?
3. Pueden existir diferencias entre los valores de alcalinidad medidos in situ y los calculados en
laboratorio? Justifique su respuesta.
4. ¿Qué le sucede al pH del agua cuando se está llevando a cabo un proceso de fotosíntesis
vigoroso?
5. ¿Que indica la dureza en un cuerpo de agua natural?
BIBLIOGRAFIA
APHA, AWWA, APLF. Métodos normalizados para análisis de aguas y aguas residuales. 17 edición.
American Public Health Association Enc. New York 1992.
Romero, JA. 1996. Acuiquímica. Escuela Colombiana de Ingeniería. Santafé de Bogotá. Páginas 226.