Determinación de la alcalinidad a la fenolftaleína y alcalinidad total en una muestra de agua residual Pamela Estefanía Silva Vieira - Jean Carlo Campaña Guevara
Laboratorio de Química Analítica, Analíti ca, Facultad Facultad de Ciencia e Ingeniería Ingenierí a en Alimentos, Universidad Técnica de Ambato
esumen
La alca alcali lini nida dad d es la capa capaci cida dad d del del agua agua para para neut neutra rali liza zarr ácid ácidos os está está determinada por por el contenido de carbonatos, carbonatos, bicarbonatos e !idr"#idos$ !idr"#idos$ %ara la determinaci"n de la alcalinidad contenidos de las especies i"nicas, se realizan titulaciones con bases o ácidos &uertes !asta llegar a un punto de e'uivalencia$ (e valor valor" " una una muest muestra ra de soluci soluci"n "n concen concentra trada da básica básica con una una soluci soluci"n "n concentrada ácida de )Cl *,*++-, utilizando como indicador, &enol&taleína ro.o de metilo, !asta obtener un punto /nal de la reacci"n con un volumen promedio de 0,+ ml con &enol&taleína 0+,1 ml con ro.o de metilo de )Cl2 dando como resultado una cantidad de CaC34 de 5,*56+ mg7L en las alícuotas, lo cual representa el porcenta.e presente en la muestra de agua residual tomada para el análisis$
alcalinidad8&enol&taleina8bicarbonatos8carbo na8bicarbonatos8carbonatos8!idr" natos8!idr"#idos #idos Pala!ras clave" alcalinidad8&enol&talei
#ntroducción
La alcalinidad es la capacidad amortiguadora es un &actor e#tensivo$ También También se pued puede e cons consid ider erar ar 'ue 'ue es la capa capaci cida dad d de una una mues muestr tra a de agua agua para para absorb absorber er el i"n !idr" !idr"nio nio tomand tomando o en cuenta cuenta tambié también n los moles moles del ácido ácido monopr"tico por litro necesarios para reaccionar completamente con la base presente en el agua$ Como la alcalinidad generalmente se debe al carbonato, bicarbonato e !idr"#ido 9:uglas A$, 0++6;$
:ado 'ue la alcalinidad de aguas super/ciales está determinada generalmente
:ado 'ue la alcalinidad de aguas super/ciales está determinada generalmente por el contenido de carbonatos, bicarbonatos e !idr"#idos, ésta se toma como un indicador de dic!as especies i"nicas$ nmente asociados o pareados con iones positivos de calcio, magnesio, potasio, sodio otros cationes$ =l bicarbonato constitue la &orma 'uímica de maor contribuci"n a la alcalinidad 9?ia@o, 0+4;$ La titulaci"n para determinar la alcalinidad se e&ect>a en dos etapas sucesivas, de/nidas por los puntos de e'uivalencia para los bicarbonatos el ácido carb"nico, los cuales se indican electr"nicamente por medio de indicadores$ =l método clásico para el cálculo de la alcalinidad total de las distintas &ormas de alcalinidad 9!idro#idos, carbonatos bicarbonatos; consiste en la observaci"n de las curvas de titulaci"n para estos compuestos, suponiendo 'ue la alcalinidad por !idr"#idos carbonatos no pueden coe#istir en la misma muestra 9?eussel, 0++;$ Con este tipo de volumetría se puede determinar la alcalinidad o capacidad de !idrolisis del agua la alcalinidad de distintos compuestos, 'ue se de/ne como una medida cuantitativa de la capacidad para neutralizar ácidos 9?igola, 0++;$ =l ob.etivo de esta práctica es determinar la alcalinidad total de un agua residual sus componentes de carbonatos$ $ateriales y m%todos
%reparaci"n de la muestra =l &actor de diluci"n 0*0**$ (e coloc" 0*ml de la muestra problema 9agua residual; en un matraz volumétrico de 0**ml se a@adi" agua destilada !asta la marca de a&oro del matraz$ Titulaci"n de la muestra =n un matraz =rlenmeer se coloc" una alícuota de B1ml de muestra problema preparado anteriormente, después se le agreg" tres gotas de &enol&taleína$ (e arm" el aparato de titulaci"n utilizando una bureta de 1*ml llena de cido clor!ídrico *$*++- un soporte universal$ %osteriormente se adicion" cido clor!ídrico *$*++- dentro del matraz =rlenmeer 'ue contenía la muestra
problema !asta la desaparici"n del color rosa$ =n el mismo matraz se coloc" 4
problema !asta la desaparici"n del color rosa$ =n el mismo matraz se coloc" 4 gotas de ro.o de metilo se procedi" a titular con cido clor!ídrico *$*++!asta la aparici"n de un color ro.izo$ =l mismo procedimiento se realiz" dos veces más$ C&lculos y esultados
(eg>n 9Deber, B**0;$ =n una disoluci"n acuosa 'ue se comporta como una base, esta puede aceptar protones para determinar la alcalinidad de la disoluci"n , además, su contenido en carbonato, se realiza una valoraci"n o titulaci"n con un ácido &uerte, tal como una disoluci"n de )Cl$ =n la muestra analizada se utiliz" )Cl de concentraci"n *,*++ -$ =n estos procesos es necesario la utilizaci"n de indicadores de p) 'ue demuestre un punto de e'uivalencia de las reacciones 'ue se producen en las neutralizaciones$
'a!la ()* :atos iniciales obtenidos $uestr a
Cantidad de muestra +ml,
Volumen Cl gastado +ml, .enolftale ína
o/o de $etilo
Volumen total de Cl gastado
0
B1
0,
06,*
0,
B
B1
B,*
06,B
0+,B
%romed io
B1
0,+
06,0
0+,*
Ela!orado por" Eean Campa@a, %amela (ilva .uente" Laboratorio de Química Analítica I
La alcalinidad es una medida de la capacidad 'ue mantiene una muestra de agua de actuar como base por reacci"n con protones, sirve para amortiguar el p) como dep"sito para el carbono inorgánico +$ana0an1 2334,$ La alcalinidad es de/nida como alcalinidad total 'ue determina la cantidad de especies i"nicas presentes como los carbonatos, bicarbonatos e !idr"#idos en sistemas acuosos$ =n la determinaci"n de la alcalinidad de aguas residuales es mu utilizada la alcalinidad a la &enol&taleína, 'ue indica o muestra una
cantidad de las concentraciones de ion carbonato otros aniones básicos
cantidad de las concentraciones de ion carbonato otros aniones básicos similares$
$uestra ()*
[ (VT ∗CHCl )−( 2 VFenolftaleína ∗CHCl ) ] mg CaCO 3 = ∗1000∗ PMCaC O3 L V alícuota VT = Volumendefenolftaleína + Volumen derojo de metilo
CHCl =Concentración del HCl gastado
[( 18,8 )( 0,0998 )−( 2 ( 1,8 ) ( 0,0998 ) )] mg CaCO 3 = ( 1000)( 100 ) 25 L mg CaCO 3 =6067,8 L
mg CaCO 3 = X ∗ FD L FD= Factor de dilución
(
10 mg CaCO 3 =( 6067,8 ) 10000 L mg CaCO3 L
)
6,068
=
'a!la ()2 Cantidad de CaC3 4 en la muestra de agua residual $uestr a
Cantidad de CaC56
0
5,*5
B
5,*5
%romed io
5,*56+
Ela!orado por" Eean Campa@a, %amela (ilva .uente" Laboratorio de Química Analítica I
Al valorar el ion carbonato 9C34 B8; se usa &enol&taleína$ =ste indicador de p) cambia de color en el rango de p) comprendido entre +, de manera 'ue indica un punto /nal alcalino +igola1 *787,$ =n este caso se alcanz" al titular la soluci"n con 0,+ ml apro#imadamente de )Cl de concentracion *,*++ conocida con anterioridad$ Además se utiliza el ro.o de metilo como indicador en la valoraci"n de aguas residuales para determinar la alcalinidad total, debido a 'ue no cambia de color !asta 'ue la disoluci"n se torne ligeramente en ácida, es decir, 'ue mantenga un p) constante de 5 o apro#imado seg>n +9aird1 233*,, en el cual el ion carbonato se trans&orma a bicarbonato el bicarbonato a ácido carb"nico$ La alcalinidad se re/ere a las proporciones de las especies i"nicas de bi"#ido de carbono son alteradas signi/cativamente por cambios en p)$ A un p) G 5, C3B es la especie dominante$ A valores de p) entre 6 +, )C3 48 predomina, mientras 'ue C34 B8 comienza a aumentar su concentraci"n signi/cativamente a valores de p) H +$ +arris1 2334, indica 'ue la cantidad apro#imada en una muestra de agua residual de carbonatos bicarbonatos es de 5, realizando los cálculos dan como resultado un valor de 5,*56+ de CaC3 41 por lo tanto se demuestra 'ue en la muestra utilizada para el análisis se encuentra una cantidad razonable de carbonatos 'ue &ueron titulados en el proceso anterior$ Conclusiones
(e determin" la alcalinidad total de muestras de aguas residuales las cuales están relacionadas con el contenido de carbonatos, bicarbonatos e !idr"#idos, ésta se toma como un indicador de dic!as especies i"nicas$ La alcalinidad se e#presa en mg7L CaC3 4 se di&erencia de la basicidad de la capacidad amortiguadora en 'ue es la capacidad para aceptar protones mientras 'ue la basicidad se mani/esta por valores elevados de p) la capacidad amortiguadora es la cantidad de ácido o base 'ue admite un amortiguador su&riendo un cambio en p) en una unidad$ =n la práctica se obtuvo un valor apro#imado de 5,*56+ de CaC3 4$
9i!liografía
aird, C$ 9B**0;$ Química ambiental$ ?everte$ ?ecuperado a partir de !ttps77booJs$google$com7booJsKidbgUa)U'M%NICOpgis0 :uglas, A$, O (Joog, :$ 90++6;$ -etodos normalizados para el análisis de aguas potables residuales$ ?ecuperado a partir de !ttps77booJs$google$es7booJsKidCU6DvP0JMQCOpg(L08 %A0Od''uimicaanaliticasJoogO!lesOsaROeiBi:Sdm!)Pugg(L mbgOved*CCoQ5A=AAvonepageO''uimicaVB*analitica VB*sJoogO&&alse )arris, :$ C$ 9B**5;$ Análisis químico cuantitativo $ ?everte$ ?ecuperado a partir de !ttps77booJs$google$com7booJsKid)8WvXNdL6*COpgis0 -ana!an, ($ =$ 9B**5;$ Introducción a la química ambiental $ ?everte$ ?ecuperado a partir de !ttps77booJs$google$com7booJsK id1
Conclusiones
(e determin" la acidez de sustancias como la lec!e, .ugo de &ruta aspirina (e reconoci" 'ue la e#actitud en las mediciones de vol>menes cálculo de concentraciones permite un me.or resultado al /nalizar la práctica a 'ue se obtienen sustancias especí/cas sin valores e#agerados 'ue sobrepasen el límite te"rico 'ue causen un gasto de reactivos sin necesidad$ Además permite tomar datos para cálculos prácticas &uturas me.orar las soluciones preparadas en las valoraciones$ 9i!liografía
aird, C$ 9B**0;$ Química ambiental$ ?everte$ ?ecuperado a partir de !ttps77booJs$google$com7booJsKidbgUa)U'M%NICOpgis0 )arris, :$ C$ 9B**5;$ Análisis químico cuantitativo$ ?everte$ ?ecuperado a partir de !ttps77booJs$google$com7booJsKid)8WvXNdL6*COpgis0 -ana!an, ($ =$ 9B**5;$ Introducción a la química ambiental$ ?everte$ ?ecuperado a partir de !ttps77booJs$google$com7booJsK id1
pH en el punto final de la titulación (25 ml de NaOH gastados)
√
Kw∗[ ] Ka [ OH ] ¿
−¿=
−14 ¿ 1∗1 0 ¿
[ 0.15 M ] ¿ ¿ −¿=√ ¿
[ OH ]¿
−¿=1,94 ∗1 0−6
[ OH ]¿
−6
!OH =− log [ 1,94 ∗10 ] !OH =5.71
!H = 14 −5,71 =8,29
