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TP 3 LABORATORIO: DETERMINACIÓN DE LA DUREZA

DE AGUA

Fecha de entrega: 1 de abril de 2020

La dureza del agua está dada por la presencia de sales de Ca+2 y Mg +2, principalmente

carbonato de calcio y magnesio.

En el trabajo práctico vamos a aplicar la Volumetría por formación de complejos en la

«Determinación de la dureza de aguas de riego»

¿Alguna vez viste el «sarro» en la pava o en la ducha? Los depósitos que observás se

deben a la dureza del agua

¿Qué problemas de la producción agropecuaria pueden estar asociados a la dureza del agua?

Algunos ejemplos

Obturación de cañerías o mangueras para riego de cultivos intensivos, extensivos,

viveros, etc.

Pérdida del agua en la capacidad de formar espuma dificultando así las tareas de

higiene, por ejemplo en el tambo.

Pérdida de eficiencia en calderas y otros equipos de calentamiento/enfriamiento

debido a que los depósitos de sarro dificultan la transferencia de calor.

Mermas en la producción de las actividades pecuarias (bovina de carne y leche,

porcina, ovina, etc) debido a un menor consumo de agua por parte de los

animales.

Pérdida de eficiencia de algunos agroquímicos y fertilizantes debido a la

disminución de su solubilidad en agua

Agua blanda

Agua dura

¿Cómo se expresa la dureza del agua?

Por convención se expresa como ppm de CaCO3

¿Recordás qué significa ppm? ppm es «partes por millón» o sea mg/L

Para clasificar si un agua es dura, semidura o blanda existen tablas de referencia, y los límites van a variar según el destino del agua, es decir si es para consumo humano, consumo animal, agua de riego, etc. En el mundo existe una serie de clasificaciones del agua respecto a su dureza, siendo una de las más utilizadas la de la Organización Mundial de la Salud (OMS)

Otras clasificaciones establecen los siguientes límites:

Dureza total (ppm CaCO3) Tipo de agua

< 100 Blanda

100-300 Semidura

> 300 Dura

Observar que para clasificar si un agua es dura, semidura o blanda tenemos en cuenta sólo el valor de DUREZA TOTAL

Modo de operación: directa

1) DUREZA TOTAL El contenido de iones Ca+2 y Mg+2 recibe el nombre de “dureza total”. Entonces: Muestra: agua Analito: Ca+2 y Mg+2 Reacción: Analito + Valorante Productos Ca+2 y Mg+2 + EDTA de CaEDTA concentración MgEDTA conocida La relación estequeométrica del EDTA con el metal es 1:1, por lo tanto Molaridad=Normalidad

Complejos muy estables (quelatos)

Determinación de la dureza del agua

Se utiliza una volumetría por formación de complejos o complejovolumetría

pH=10

Es necesario tener en cuenta el pH en el que se lleva a cabo la reacción: La dureza total se realiza a pH 10 (es necesario agregar un buffer) para que: - El EDTA solo reaccione con el Ca+2 y el Mg+2 (que la reacción sea única) - El EDTA esté en la forma Y-4

- Buen funcionamiento del indicador

Determinamos dureza total en el laboratorio:

Medimos exactamente 100 mL del agua a analizar con un matraz aforado y lo colocamos luego en un erlenmeyer

100 mL agua (muestra) 5 mL buffer pH 10 (NH4Cl/NH4OH) Pizca de indicador (negro de eriocromo)

EDTA de concentración conocida Ej: 0,0457 N

Usamos un indicador metalocrómico, en el caso de dureza total usamos el negro de eriocromo. ¿Cómo funciona? Ver la teoría para más detalle, pero para recordar: El indicador forma un complejo con el metal que tiene un determinado color: (Metal-Negro de ericromo) Cuando el indicador queda en su forma libre, tiene otro color: (Negro de eriocromo libre)

¿Qué pasa durante la valoración? - Al principio en el erlenmeyer están los metales (calcio y magnesio) con

el indicador formando un complejo rojo vinoso - A medida que voy valorando con el EDTA, se forma complejo EDTA-

metal y se va liberando el indicador (se va a ir viendo violeta) - Cuando llego al punto final, todo el calcio y magnesio está formando

complejo con el EDTA y por lo tanto todo el indicador va a estar en su forma libre, observándose en el erelnmeyer un color azul.

En el punto de equivalencia: meq Ca+2 y Mg+2 = meq EDTA

Volumen gastado de EDTA a pH 10(leo en la bureta) (mL) x N EDTA (meq/mL)

Fórmula de cálculo: Dureza total ppm (CaCO3) = (VpH10 x N)EDTA x Pmeq CaCO3 x 1000 / A

N° de meq de Ca+2 y Mg+2

mg/meq de CaCO3

¿Cuánto vale? 100 mg/meq

mL/L Alícuota (porción de muestra analizada, en nuestro caso 100mL)

2) DUREZA CÁLCICA Se debe sólo a la presencia de iones Ca+2 Lo que cambia con respecto a la determinación de dureza total es el pH al cual trabajamos. En este caso usamos pH 12, debido a que a dicho pH los iones Mg+2 precipitan y ya no intervienen en la formación de complejos con el EDTA. Mg+2 + 2 OH- Mg(OH)2 Entonces: Muestra: agua Analito: Ca+2 Reacción: Analito + Valorante Productos Ca+2 + EDTA de CaEDTA concentración conocida

Complejo muy estables (quelatos)

pH=12

Determinamos dureza cálcica en el laboratorio:

Medimos exactamente 100 mL del agua a analizar con un matraz aforado y lo colocamos luego en un erlenmeyer

100 mL agua (muestra) 20 gotas de NaOH 10% (para que el pH sea 12) Pizca de indicador (mureixida)

EDTA de concentración conocida Ej: 0,0457 N

Usamos un indicador metalocrómico, en el caso de dureza cálcica usamos la mureixida ¿Cómo funciona? El indicador forma un complejo con el metal que tiene un determinado color: (Metal-Mureixida) Cuando el indicador queda en su forma libre, tiene otro color: (Mureixida libre)

¿Qué pasa durante la valoración? - Al principio en el erlenmeyer está el calcio formando un complejo

con el indicador mureixida (recordar que el magnesio está precipitado como hidróxido de magnesio y por lo tanto no forma complejo con el indicador), lo que se visualiza con un color rosado

- A medida que voy valorando con el EDTA, se forma complejo EDTA-calcio y se va liberando el indicador

- Cuando llego al punto final, todo el calcio está formando complejo con el EDTA y por lo tanto todo el indicador mureixida va a estar en su forma libre, observándose en el erelnmeyer un violeta.

En el punto de equivalencia: meq Ca+2 = meq EDTA

Volumen gastado de EDTA a pH 12(leo en la bureta) (mL) x N EDTA (meq/mL)

Fórmula de cálculo: Dureza cálcica ppm (CaCO3) = (VpH12 x N)EDTA x Pmeq CaCO3 x 1000 / A

N° de meq de Ca+2

mg/meq de CaCO3

¿Cuánto vale? 100 mg/meq

mL/L Alícuota (porción de muestra analizada, en nuestro caso 100mL)

3) DUREZA MAGNÉSICA Se debe a la presencia de iones Mg+2 En este caso no es necesario hacer la determinación experimentalmente. Vamos a usar los datos obtenidos en Dureza Total y Dureza Cálcica En el punto equivalente de Dureza Total (pH10): meq EDTA = meq Ca+2 + meq Mg+2 En el punto equivalente de Dureza Cálcica (pH 12): meq EDTA = meq Ca+2 Entonces: meq Mg+2 = meq Ca+2 + meq Mg+2 - meq Ca+2 La fórmula de cálculo quedaría entonces Dureza magnésica: ppm MgCO3 = (V pH10 - V pH12) x NEDTA x Pmeq MgCO3 x 1000 / A

(V pH10 x N)EDTA (V pH12 x N)EDTA

meq Mg+2 mg/meq de MgCO3

¿Cuánto vale? 84,33 mg/meq mL/L

Alícuota (mL)

PARA PENSAR: ¿Puedo decir que DUREZA TOTAL= DUREZA CÁLCICA + DUREZA MAGNÉSICA?

NO

¡NO SE PUEDEN SUMAR LAS DUREZAS! LO QUE SE PUEDEN SUMAR SON LOS MILIEQUIVALENTES

¿PREGUNTAS?

Escribinos al facebook de Análisis Químico. Las consultas serán respondidas

en los días y horario de cursada y de consulta

Luego de la lectura de la ACTIVIDAD DE LABORATORIO de las páginas 79-81 de la Guía 2020: Determinación de dureza de aguas, resuelva los ejercicios 6, 7 y 8 de la página 82 y los ejercicios 22 y 23 de la página 87. Acordate de enviar el archivo a la dirección de mail analisisquimico.fcayfunlp@gmail.com indicando tu nombre y apellido, comisión y que se trata de trabajo práctico Ej. LorenzaCosta Comisión 1 TP Dureza

Ahora te invitamos a que realices las siguientes actividades: