Informe de laboratorio de química del agua: acidez, alcalinidad, dureza

UNIVERSIDAD DE LA COSTA, CUC
DEPARTAMENTO DE CIVIL Y AMBIENTAL
PROGRAMA DE INGENIERÍA AMBIENTAL
Química del agua: parámetros Químicos
Charris Pabon Leider, Crespo Pablo, Gutiérrez Andrés, Torres Abraham
Laboratorio de química ambiental, Grupo AD, Programa de Ingeniería Ambiental, Universidad
de la costa CUC
[email protected]@cuc,edu.co,[email protected], [email protected],
Nombre del docente: Erika Blanco Donado
28/03/2019
RESUMEN
En este informe se presentan los resultados de la práctica de parámetros químicos del agua, la cual se
analizaron la acidez, la alcalinidad, la dureza total, cálcica y magnésica, usando para ellos diversos reactivos,
para esta práctica se toman los datos de cada parámetro y así poder determinar si existen posibles alteraciones
o efectos de procesos industriales o en las fuentes de captación. La alcalinidad tiene un valor de 300mg/l
CaCO3,la cual para aguas potables tiene un rango alto, lo que supera el rango >200; la acidez obtuvo 136
mg/l CaCO3, valor muy alto para aguas naturales, la dureza total obtenida en la práctica fue de 740 mg/l
CaCO3; la dureza cálcica obtiene el 220 mg/l CaCO3 y la dureza magnésica el 520 mg/l CaCO3 ; la dureza
obtenida se considera alta daba basado en la resolución 2115 con el valor máximo permitible de 300 mg/l
CaCO3; con los resultados obtenidos se puede dice que el agua no es de consumo ya que su PH es un poco
mayor que el básico, la alcalinidad , la dureza y la acidez se consideran altos.
Palabras claves: acidez, alcalinidad, dureza total, reactivos
ABSTRACT
In this report the results of the practice of chemical parameters of water are presented, which analyzed the
acidity, alkalinity, total hardness, calcium and magnesium, using various reagents for them, for this practice
the data of each parameter is taken and thus be able to determine if there are possible alterations or effects of
industrial processes or sources of catchment. The alkalinity has a value of 300mg / l CaCO3, which for drinking
water has a high range, which exceeds the range> 200; the acidity obtained 136 mg / l CaCO3, very high value
for natural waters, the total hardness obtained in practice was 740 mg / l CaCO3; the calcium hardness obtains
the 220 mg / l CaCO3 and the magnesium hardness the 520 mg / l CaCO3; the hardness obtained is considered
high given based on resolution 2115 with the maximum allowable value of 300 mg / l CaCO3; with the obtained
results it can be said that the water is not of consumption since its PH is a little bigger than the basic, the
alkalinity, the hardness and the acidity are considered high.
Keywords: acidity, alkalinity, total hardness, reactive
1
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I.
INTRODUCCIÓN
Lo parámetros químicos del agua experimentados en
magnésica, que es aquella que requiere mucho jabón
el laboratorio conciernen al pH, acidez, alcalinidad,
para
dureza total y dureza cálcica, su aplicación la
incrustaciones cuando se eleva la temperatura de una
asociamos a nuestra carrera como futuros ingenieros
muestra de agua, identificando la validez de los datos.
ejercer
su
acción limpiadora,
formando
ambientales permitiendo valorar de forma rápida el
II.
comportamiento de las unidades de tratamiento junto
con los parámetros físicos, pero también permite
METODOLOGIA
MATERIALES E INSUMOS
Ácido clorhídrico
Fenolftaleína
verde de bromocresol
Hidróxido de sodio al 0,02N
EDTA 0,01 M
Murexida
Negro de eriocromo T
Filtro
Bureta 50ml o 25ml
Gotero
Espátula
Erlenmeyer
Muestra de agua
determinar posibles alteraciones en otros procesos
industriales, así como la incidencia que ejercen sobre
las líneas de distribución y las unidades de
tratamiento.[1]
El agua es un recurso natural escaso, indispensable
para la vida humana y el sostenimiento del medio
ambiente, que, como consecuencia del rápido
desarrollo humano y económico y del uso inadecuado
que se ha hecho de ella como medio de eliminación,
Procedimiento de Acidez
Se midió 25ml de la muestra y se pasó a un
Erlenmeyer, se agregó 3 gotas de Fenolftaleína, se
agregó en una bureta el titulante y se empezó a titular
hasta visualizar el cambio de color.
Ph final=7,35
Titulante gastado=3,4ml
ha sufrido un alarmante deterioro.1 Durante décadas,
toneladas de sustancias biológicamente activas,
sintetizadas para su uso en la agricultura, la industria,
la medicina, etc., han sido vertidas al medio ambiente
sin reparar en las posibles consecuencias.[2]
En la práctica se pretende determinar los procesos de
Procedimiento de Alcalinidad
los parámetros químicos del agua, aplicando cada uno
Se midió 25ml de la muestra y se pasó a un
Erlenmeyer, se agregó 3 gotas de verde bromocresol,
se agregó en una bureta el titulante y se empezó a
titular hasta visualizar el cambio de color verdeamarillo.
Ph final=3.06
Titulante gastado=7,5ml
de los métodos de análisis, donde la acidez, para ver
cuál es la capacidad de donar protones de una muestra
de agua; la alcalinidad, que sirve para neutralizar los
iones de H+; Y dureza total, dureza cálcica y dureza
2
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ACIDEZ
La acidez de un agua es su capacidad cuantitativa para
reaccionar con una base fuerte hasta un pH designado.
Por tanto, su valor puede variar significativamente con
el pH final utilizado en la valoración. Se puede deber
a la presencia entre otros, de dióxido de carbono no
combinado, de ácidos minerales o de sales de ácidos
fuertes y bases débiles. En muchas aguas naturales,
que se usan para propósitos potables, existe un
equilibrio entre carbonato, bicarbonato y dióxido de
carbono. Los contaminantes ácidos que entran a los
abastecimientos de aguas en cantidad suficiente,
pueden alterar el equilibrio carbonato - bicarbonato dióxido de carbono y se pueden estimar por titulación
con un álcali valorado a los virajes de pH de 3.7 y
8.3.[3]
Procedimiento de dureza total
Se midió 25ml de la muestra y se pasó a un
Erlenmeyer, se agregó 1ml del buffer más una pizca
de negro de eriocromo T, en una bureta se agregó se
el titulante (EDTA)y se empezó a titular hasta
visualizar el cambio de color. Morado-azul.
Ph final=3.06
Titulante gastado=37ml
Procedimiento dureza cálcica
Se midió 25ml de la muestra y se pasó a un
Erlenmeyer, se agregó 1ml de NaoH mas una pizca de
murexida, en una bureta se agregó se el titulante y se
empezó a titular hasta visualizar el cambio de color.
Morado-rosado
Ph final=10,62
Titulante gastado=11ml
ALCALINIDAD
La alcalinidad de un agua es su capacidad para
MARCO TEORICO Y
ESTADO DEL ARTE
De acuerdo al documento “Manual de métodos
analíticos para la determinación de parámetros
fisicoquímicos básicos en aguas- Carlos Severiche,
Marlon Castillo, Rosa acevedo”, los parámetros que
se llevan a cabo para la mejora de la calidad de las
aguas son muchos y diferentes, pero en este
documento se habla de aquellos parámetros químicos
que hacen parte de este proceso.
neutralizar ácidos y es la suma de todas las bases
pH
el hidróxido y la mitad del carbonato, mientras que el
III.
titulables. Por lo general se debe fundamentalmente a
su
contenido
de
carbonatos,
bicarbonatos
e
hidróxidos, aunque otras sales o bases también
contribuyen a la alcalinidad. Con el indicador de
fenolftaleína, el pH 8.3 está próximo al punto de
equivalencia para las concentraciones de carbonato y
dióxido de carbono y representa la valoración de todo
pH inferior (4-5) está próximo al punto de
El pH es una medida de la concentración de iones
hidrógeno, y se define como
𝑝𝐻 = −log⁡[𝐻 + ].
equivalencia para el ión hidrógeno y el bicarbonato y
permite determinar la alcalinidad total. [3]
Es una medida de la naturaleza ácida o alcalina de la
solución acuosa que puede afectar a los usos
específicos
del
agua.
La mayoría de aguas naturales tienen un pH entre 6 y
8. Su medición se realiza fácilmente con un pHmeter
bien calibrado, aunque también se puede disponer de
papeles especiales que, por coloración, indican el pH.
En función del pH se pueden discriminar las especies:
4.5 < pH < 8.3 bicarbonatos
8.3 < pH < 11.0 bicarbonatos y carbonatos
pH > 8.5 carbonatos
pH > 10.0 hidróxidos y carbonatos.
3
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DUREZA
En la práctica se define la dureza total del agua como
IV.
la suma de las concentraciones de iones calcio y
Cálculos de acidez
𝑚𝑔
𝐴𝑥𝑁𝑥50000
𝐴𝑐𝑖𝑑𝑒𝑧 (
⁡𝐶𝑎𝐶𝑂3 ) = ⁡
𝐿
𝑉
magnesio expresado como carbonato de calcio en
mg/L. El método título métrico se basa en la capacidad
que
tiene
la
sal
sódica
del
ácido
etilendiaminotetraacético
(EDTA)
para
formar
ANÁLISIS, CALCULO Y
CUESTIONARIO
𝐴 = 𝑉𝑜𝑙. 𝑑𝑒⁡𝑡𝑖𝑡𝑢𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒⁡
𝑁 = 𝑁𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑⁡𝑑𝑒⁡𝑙𝑎⁡𝑠𝑙𝑛⁡(0,02𝑁)
𝑉 = 𝑉𝑜𝑙. 𝑑𝑒⁡𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎⁡(25𝑚𝑙)
complejos de quelato solubles al añadirse a soluciones
de algunos cationes metálicos. Al determinar la
Dureza Total, el pH de la solución debe estar
𝐴𝑐𝑖𝑑𝑒𝑧 =
𝐴𝑥𝑁𝑥50000
⁡
𝑉
𝐴𝑐𝑖𝑑𝑒𝑧 =
3.4𝑚𝑙𝑥0.02⁡𝑁𝑥50000
25⁡𝑚𝑙
alrededor de 10, para lo cual se adiciona la solución
tampón de dureza y como indicador el Negro de
Eriocromo T, que causa una coloración rojo vino. La
𝐴𝑐𝑖𝑑𝑒𝑧 =136mg/l CaCO3
adición de EDTA como titulante acompleja los iones
cálculos de alcalinidad
calcio y magnesio y en el punto final de la titulación,
la solución vira a color azul. [3]
𝑚𝑔
𝐴𝑥𝑁𝑥50000
𝐴𝑙𝑐𝑎𝑙𝑖𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 (
⁡𝐶𝑎𝐶𝑂3 ) = ⁡
𝐿
𝑉
Para la Dureza de Calcio se utiliza como alcalinizante
𝐴 = 𝑉𝑜𝑙. 𝑑𝑒⁡𝑡𝑖𝑡𝑢𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒⁡
el hidróxido de sodio para llevar el pH a un alto nivel
𝑁 = 𝑁𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑⁡𝑑𝑒⁡𝑙𝑎⁡𝑠𝑙𝑛⁡(0,02𝑁)
con el fin de precipitar el magnesio y poder determinar
𝑉 = 𝑉𝑜𝑙. 𝑑𝑒⁡𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎⁡(25𝑚𝑙)
el calcio, utilizando Murexida como indicador, que
forma con el EDTA un punto final de color violeta
definido.
𝐴𝑥𝑁𝑥50000
𝑉
7.5𝑚𝑙⁡𝑥⁡0.02⁡𝑁𝑥50000
𝐴𝑙𝑐𝑎𝑙𝑖𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑⁡ =
25⁡𝑚𝑙
𝐴𝑙𝑐𝑎𝑙𝑖𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 = ⁡
La Dureza de Magnesio se determina por diferencia
entre la Dureza Total y la de Calcio. El Calcio y el
Magnesio se determinan por cálculos provenientes de
𝐴𝑙𝑐𝑎𝑙𝑖𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 = 300 mg/l CaCO3
las Durezas de Calcio y Magnesio, respectivamente.
[3]
cálculos de dureza total
𝑚𝑔
𝐴𝑥𝑁𝑥50000
𝐷𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎⁡𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (
⁡𝐶𝑎𝐶𝑂3 ) = ⁡
𝐿
𝑉
4
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¿Por qué es importante medir pH, alcalinidad,
dureza y acidez en un cuerpo de agua?
𝐴 = 𝑉𝑜𝑙. 𝑑𝑒⁡𝑡𝑖𝑡𝑢𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒⁡
𝑁 = 𝑁𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑⁡𝑑𝑒⁡𝑙𝑎⁡𝑠𝑙𝑛⁡(0,02𝑁)
La alcalinidad hace referencia a la capacidad de esta
para neutralizar ácidos o su capacidad para reaccionar
con iones de hidrogeno; por otra parte, la acidez del
agua, hace referencia a su capacidad para neutralizar
bases o reaccionar con iones hidroxilo. El pH es el
coeficiente indicador del grado de acidez o basicidad
de una solución acuosa a partir de la concentración de
los iones de hidrógeno, el cual es medido mediante
electrometría de electrodo selectivo (pH metro). El pH
influye en algunos fenómenos que ocurren en el agua,
como la corrosión. El grado de disociación de ácidos
y bases es afectado por cambios de pH, debido a que
la toxicidad de algunos compuestos varía con respecto
a este. La alcalinidad es un parámetro que posee
relación con el pH, ya que proporciona la acción
buffer o amortiguadora de cambios de pH al agua y
mide la capacidad de esta para neutralizar ácidos. La
alcalinidad es importante determinarla para procesos
de ablandamiento, coagulación y control de la
corrosión; además es trascendental para cuerpos de
agua dado que determina la capacidad para mantener
procesos biológicos y productividad sostenida. La
dureza es un parámetro químico usado en aguas
naturales y potables para determinar la capacidad de
precipitar jabones; este parámetro se encuentra
relacionado con la alcalinidad y el pH. La dureza de
aguas naturales es producida por sales de calcio y
magnesio. Y es uno de los parámetros químicos más
importantes a la hora de medir la calidad del agua.
𝑉 = 𝑉𝑜𝑙. 𝑑𝑒⁡𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎⁡(25𝑚𝑙)
𝐴𝑥𝑁𝑥50000
𝑉
37𝑚𝑙⁡𝑥0.01𝑥50000
𝐷𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎⁡𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 =
25⁡𝑚𝑙
𝑑𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎⁡𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = ⁡
𝐷𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎⁡𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 740 mg/l CaCO3
Cálculos de cálcica
𝑚𝑔
𝐴𝑥𝑁𝑥50000
𝐷𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎⁡𝑐𝑎𝑙𝑐𝑖𝑐𝑎 (
⁡𝐶𝑎𝐶𝑂3 ) = ⁡
𝐿
𝑉
𝐴 = 𝑉𝑜𝑙. 𝑑𝑒⁡𝑡𝑖𝑡𝑢𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒⁡
𝑁 = 𝑁𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑⁡𝑑𝑒⁡𝑙𝑎⁡𝑠𝑙𝑛⁡(0,02𝑁)
𝑉 = 𝑉𝑜𝑙. 𝑑𝑒⁡𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎⁡(25𝑚𝑙)
𝐷𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎⁡𝐶𝑎𝑙𝑐𝑖𝑐𝑎⁡ =
11⁡𝑚𝑙⁡𝑥0.01⁡𝑀𝑥500000
25𝑚𝑙
𝐷𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎⁡𝐶𝑎𝑙𝑐𝑖𝑐𝑎⁡ =220 mg/l CaCO3
cálculos de dureza magnésica
𝐷. 𝑚𝑎𝑔𝑛𝑒𝑠𝑖𝑐𝑎 = 𝑑𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎⁡𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 − 𝑑𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎⁡𝑐𝑎𝑙𝑐𝑖𝑐𝑎
𝐷. 𝑚𝑎𝑔𝑛𝑒𝑠𝑖𝑐𝑎 = 740 − 220 = 520
¿Qué indica la dureza en un cuerpo de agua
natural?
La dureza es un parámetro químico usado en aguas
naturales y potables para determinar la capacidad de
precipitar jabones; este parámetro se encuentra
relacionado con la alcalinidad y el pH. La dureza de
aguas naturales es producida por sales de calcio y
magnesio. La dureza del agua es uno de los
parámetros químicos más importantes a la hora de
calificar la calidad de un agua.
Investigar cuales son las consecuencias en seres
vivos, por elevados valores de cada parámetro.
En las plantas un pH elevado puede causar clorosis, en
los humanos causa enfermedades como vómitos,
diarrea y en animales principalmente en los peces
comienzan a mostrar lesiones en la piel y dificultades
respiratorias
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capaces de eliminar más de cinco miligramos por litro
(5 mg/l) de hierro disuelto. Los ablandadores pueden
operar de forma automática, semiautomática, o
manual. Cada tipo tiene una ratio de actuación.
Un ablandador de agua colecta los minerales que
causan la dureza y los contiene en un tanque colector
y este es de vez en cuando limpiado de su contenido.
Intercambiadores iónicos son a menudo usados para
ablandar el agua. Cuando un intercambiador iónico es
aplicado para ablandar el agua, este reemplazará los
iones de calcio y magnesio por otros iones, por
ejemplo, sodio y potasio. Los intercambiadores
iónicos son añadidos desde un tanque de
intercambiadores de iones que contiene sales de sodio
y potasio. (NaCl y KCl)
Investigar la importancia del pH sobre cuerpos de
agua y la influencia que tiene en otros parámetros.
La calidad del agua y el pH son a menudo
mencionados en la misma frase. El pH es un factor
muy importante, porque determinados procesos
químicos solamente pueden tener lugar a un
determinado pH. Por ejemplo, las reacciones del cloro
solo tienen lugar cuando el pH tiene un valor de entre
6,5 y 8. El pH influye en algunos fenómenos que
ocurren en el agua, como la corrosión. El grado de
disociación de ácidos y bases es afectado por cambios
de pH, debido a que la toxicidad de algunos
compuestos varía con respecto a este.
¿Qué es el ablandamiento del agua y como
funciona un ablandador en el agua?
¿Qué es un agua incrustante y un agua corrosiva?
Agua incrustante: agua que tiene en disolución un
exceso de carbonato de cal por el ácido carbónico libre
que también esta disuelto en ella; al desprenderse el
gas del aire libre, el carbonato de cal se deposita en los
objetos sumergidos en el agua. Agua con tendencia a
formar incrustaciones calcáreas.
Cuando el agua contiene una cantidad significante de
calcio y magnesio, es llamada agua dura. El agua dura
es conocida por taponar las tuberías y complicar la
disolución de detergentes en agua.
El ablandamiento del agua es una técnica que sirve
para eliminar los iones que hacen a un agua ser dura,
en la mayoría de los casos iones de calcio y magnesio.
En algunos casos iones de hierro también causan
dureza del agua. Iones de hierro pueden también ser
eliminados durante el proceso de ablandamiento. El
mejor camino para ablandar un agua es usar una
unidad de ablandamiento de aguas y conectarla
directamente con el suministro de agua.
Los ablandadores de agua son específicos
intercambiadores de iones que son diseñados para
eliminar iones, los cuales están cargados
positivamente. Los ablandadores mayormente
eliminan los iones de calcio (Ca2+) y magnesio
(Mg2). Calcio y magnesio son a menudo referidos
como “minerales duros”.
El agua depositará sobre las paredes de las tuberías o
de los aparatos de producción de agua caliente
sanitaria sedimentos duros y adherentes (calcita,
aragonito y con mucha menor frecuencia vaterita).
Agua incrustante: a partir de +0,5 a +1,5
Medida correctora: reducir pH o Alcalinidad
Agua corrosiva: es "agresiva" por su naturaleza, y
como se ha explicado, tiende a disolver el cemento y
los metales con cierta rapidez, ocasionando problemas
múltiples como roturas en intercambiadores de calor,
agujeros en filtros de acero, disolución de las juntas
del gresite, etc.
V.
CONCLUSIONES
En conclusión, se puede decir que estos métodos son
utilizados para determinar ciertas características que
presenta el agua en condiciones no muy buenas; con
Los ablandadores son algunas veces incluso aplicados
para eliminar hierro, cuando el hierro causa la dureza
del agua. Los mecanismos de ablandamiento son
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5. Pozo OJ, Guerrero C, Sancho JV, Ibáñez M,
estos se puede atribuir el origen del agua; debido a
información suministrada en el laboratorio de química
ambiental, la muestra de agua la cual posee una alta
carga inorgánica y orgánica, junto con la variación en
la acidez, alcalinidad, dureza total, dureza cálcica, y
dureza magnésica, lo que quiere decir que la calidad
del agua no es la mejor y por lo cual no es apta para el
consumo humano sin antes pasar por unos procesos de
tratamientos de agua.
Pitarch E, Hogendoorn E, Hernández F
(2006) J. Chromatogr. A 1103, 83
6. Pozo OJ, Guerrero C, Sancho JV, Ibáñez M,
Pitarch E, Hogendoorn E, Hernández F
(2006) J. Chromatogr. A 1103, 83.
7. [4]Alonso MC, Pocurull E, Marcé RM,
Borrull F, Barceló D (2002) Environ.
Toxicol. Chem. 21, 2059.
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Bertel, Rosa Acevedo barrios, Manual de
métodos analíticos para la determinación de
parámetros fisicoquímicos básicos en aguas –
Fundación Universitaria Andaluza Inca
Garcilaso.
Disponible
en
línea:
http://www.eumed.net/librosgratis/2013a/13
26/1326.pdf
4. Samboni Ruiz, <revisión de parámetros
fisicoquímicos como indicadores de calidad y
contaminación del agua>, ingeniera e
investigación; vol.27, núm. 3 (2007), 2010.
Sacado
de
la
pág.:
http://www.bdigital.unal.edu.co/18917/#stha
sh.nG46ZRnj.dpuf
7
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ANEXOS
fotografía 1 : resultado de la titulación, dureza total
Fuente 1 : Autor
fotografía 2: muestra sin titular dureza total
Fuente 2 : Autor
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fotografía 3: resultado de la titulación alcalinidad
Fuente 3 : Autor
Fotografía 4: Resultados de la titulación de dureza cálcica
Fuente 4 : Autor
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Fotografía 5: Libro consultado
Fuente 5 : Autor
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