I.-OBJETIVOS:

- Determinar la dureza Ca+2, Mg+2, total

- Determinara la alcalinidad del agua.

- Determinar cloruros

II.-FUNDAMENTO TEÓRICO:

1. AGUA: El agua es el nombre común que se aplica al estado líquido

del compuesto de hidrógeno y oxígeno H2O (agua químicamente

pura).Es esencial para la supervivencia de todas las formas conocidas

de vida.

1.1. Algunas Propiedades Del Agua

El agua es un disolvente muy potente, al que se ha catalogado

como el disolvente universal, y afecta a muchos tipos de

sustancias distintas. Las sustancias que se mezclan y se

disuelven bien en agua como las sales, azúcares, ácidos, álcalis,

y algunos gases (como el oxígeno o el dióxido de carbono,

mediante carbonación) son llamadas hidrófilas, mientras que

las que no combinan bien con el agua como lípidos y grasas se

denominan sustancias hidrofóbicas.

El agua es miscible con muchos líquidos, como el etanol, y en

cualquier proporción, formando un líquido homogéneo. Por otra

parte, los aceites son inmiscibles con el agua, y forman capas

de variable densidad sobre la superficie del agua.

El agua pura tiene una conductividad eléctrica relativamente

baja.

La densidad del agua líquida es muy estable y varía poco con

los cambios de temperatura y presión.

1.2 Agua, algunos usos

- Uso Doméstico Del Agua: Además de apreciar los seres humanos

el agua para su existencia precisan del agua para su propio aseo y

la limpieza. El consumo humano representa un porcentaje reducido

del volumen de agua consumido a diario en el mundo. Se estima

que un habitante de un consume alrededor de 5 litros diarios en

forma de alimentos y bebidas. Estas cifras se elevan

dramáticamente si consideramos el consumo industrial doméstico.

- Agua en la agricultura: La mayor parte del agua se destina a la

agricultura, y es utilizada para irrigar los cultivos. La agricultura es

un sistema de producción tan antiguo que se ha sabido adaptar a

los diferentes regímenes hídricos de cada país: Así, en zonas donde

se den abundantes precipitaciones suelen realizarse cultivos de

regadío, mientras que en zonas más secas son comunes los cultivos

de secano. Más recientemente, y en entornos más adversos, como

el desierto se ha experimentado con nuevas formas de cultivo,

centradas en minimizar el consumo de agua. En la actualidad una

de las vertientes más activas de la investigación genética intenta

optimizar las especies que el hombre usa como alimento. También

se ha empezado a hablar de agricultura espacial para referirse a los

experimentos destinados a difundir la agricultura por otros planetas.

- Agua Como Transmisor De Calor: El agua y el vapor son usados

como transmisores de calor en diversos sistemas de intercambio de

calor, debido a su disponibilidad, por su elevada capacidad calorífica,

y también por su facultad de enfriar y calentar. El vapor condensado

es un calentador eficiente debido a su elevado calor de vaporización.

Una desventaja del agua y el vapor es que en cierta manera son

corrosivos. En la mayoría de centrales eléctricas, el agua es utilizada

como refrigerante, la cual posteriormente se evapora y en las

turbinas de vapor se genera energía mecánica, permitiendo el

funcionamiento de los generadores que producen electricidad.

En la industria nuclear, el agua puede ser usada como moderador

nuclear. En un reactor de agua a presión, el agua actúa como

refrigerante y moderador. Esto aumenta la eficacia del sistema de

seguridad pasivo de la central nuclear, ya que el agua ralentiza la

reacción nuclear, manteniendo la reacción en cadena.

- Procesamiento De Alimentos: El agua desempeña un papel

crucial en la tecnología de alimentos. El agua es básica en el

procesamiento y las características de ella influyen en su calidad.

- Aplicaciones Químicas: Las reacciones orgánicas generalmente se

tiemplan con agua o con una solución acuosa que puede estar

compuesta por ácido, por una base o por un tampón químico. El agua

es generalmente eficaz para eliminar sales inorgánicas. En las

reacciones inorgánicas el agua es un solvente común, debido a que

no disuelve los reactivos en su totalidad, también es anfótera (puede

reaccionar en su estado ácido y base) y nucleófila. También se ha

observado que el agua causa una aceleración en la reacción de Diels-

Alder.

- El agua empleada como disolvente: En términos químicos, el

agua es un solvente eficaz porque permite disolver iones y moléculas

polares. La inmensa mayoría de las sustancias pueden ser disueltas

en agua. Cuando el agua es empleada como solvente se obtiene una

disolución acuosa; por lo tanto, a la sustancia disuelta se la denomina

soluto y al medio que la dispersa se lo llama disolvente.

En el proceso de disolución, las moléculas del agua se agrupan

alrededor de los iones o moléculas de la sustancia para mantenerlas

alejadas o dispersadas. Cuando un compuesto iónico se disuelve en

agua, los extremos positivos (hidrógeno) de la molécula del agua son

atraídos por los aniones que contienen iones con carga negativa,

mientras que los extremos negativos (oxígeno) de la molécula son

atraídos por los cationes que contienen iones con carga positiva.

- El uso del agua en la industria: La industria precisa el agua para

múltiples aplicaciones, para calentar y para enfriar, para producir

vapor de agua o como disolvente, como materia prima o para limpiar.

La mayor parte, después de su uso, se elimina devolviéndola

nuevamente a la naturaleza.

El agua es utilizada para la generación de energía eléctrica. La

hidroelectricidad es la que se obtiene a través de la energía

hidráulica. La energía hidroeléctrica se produce cuando el agua

embalsada previamente en una presa cae por gravedad en una

central hidroeléctrica, haciendo girar en dicho proceso una turbina

engranada a un alternador de energía eléctrica. Este tipo de energía

es de bajo coste, no produce contaminación, y es renovable.

El agua es fundamental para varios procesos industriales y

maquinarias, como la turbina de vapor, el intercambiador de calor, y

también su uso como disolvente químico. Otra de las aplicaciones

industriales es el agua presurizada, la cual se emplea en equipos de

hidrodemolición, en máquinas de corte con chorro de agua, y también

se utiliza en pistolas de agua con alta presión para cortar de forma

eficaz y precisa varios materiales como acero, hormigón, hormigón

armado, cerámica, etc. El agua a presión también se usa para evitar

el recalentamiento de maquinaria como las sierras eléctricas o entre

elementos sometidos a un intenso rozamiento.

2. PRINCIPALES ANÁLISIS PARA AGUAS INDUSTRIALES

El agua natural contiene cantidades más o menos grandes de

sustancias disueltas y suspendidas llamadas comúnmente impurezas

y que resultan nocivas para su uso a escala industrial. La calidad y la

cantidad de impurezas dependerán del uso final que se le quiera dar.

Las sustancias que contaminan el agua son arrastradas por las

tormentas y escorrentías desde las tierras de cultivo, los suelos sin

protección, las explotaciones mineras, las carreteras y los derribos

urbanos. Las sustancias que contaminan el agua para su uso

industrial son: los sólidos en suspensión, sustancias disueltas y los

gases, entre otros.

- Sustancias Sólidas suspendidas: comprenden los lodos, arena,

materia vegetal (pueden estimular el crecimiento de las plantas

acuáticas. Éstas, a su vez, interfieren con los usos a los que se

destina el agua y, al descomponerse, agotan el oxígeno disuelto y

producen olores desagradables) y residuos industriales.

- Sustancias sólidas disueltas: comprenden los bicarbonatos,

carbonatos, sulfatos, nitratos, cloruros, tanto de calcio como

magnesio y de sodio. Completa esta lista sustancias como sílice,

iones de potasio, hierro, magnesio y trazas de muchos otros. Las

sustancias orgánicas consisten principalmente en compuestos de

acido úrico contenidas en el terreno. La sílice se encuentra

normalmente en el agua en solución, pero si su cantidad es elevada,

en ciertas condiciones puede precipitar bajo la forma de gel coloidal

en suspensión.

- Gases disueltos y suspendidos: proceden normalmente por

contaminación de los gases que se encuentran en la atmosfera y que

están en contacto con ella y estos son oxigeno, dióxido de carbono,

nitrógeno y raramente metano y sulfuro de hidrogeno. Generalmente

la solubilidad de los gases aumenta con el aumento de la pureza del

agua misma, alcanzando su máxima solubilidad en el agua

condensada.

Todas estas impurezas contribuyen en mayor o menor cuantía en la

calidad del vapor, formación de incrustaciones y a la presencia de

corrosiones en las cuales se realiza distintos análisis como Ph,

conductividad, turbiedad, dureza, alcalinidad, SO4-2, NO3

-, Fe+1, Fe+3,

cloruros, entre otros.

1. ACIDEZ Y ALCALINIDAD:

La acidez del agua indica el predominio del ión hidrogeno sobre

el hidroxilo, La causa más común de acidez en aguas es el CO2, el

cual puede estar disuelto en el agua como resultado de las

reacciones de los coagulantes químicos usados en el tratamiento,

o de la oxidación de la materia orgánica, o por disolución de CO2

atmosférico (ya que éste es ligeramente soluble en agua). La

causa más común de acidez en aguas es el CO2, el cual puede

estar disuelto en el agua como resultado de las reacciones de los

coagulantes químicos usados en el tratamiento, o de la oxidación

de la materia orgánica, o por disolución de CO2 atmosférico (ya que

éste es ligeramente soluble en agua). la reacción química del

dióxido de carbono y el agua produce el acido carbónico

La alcalinidad del agua es una medida de su capacidad para

neutralizar la acidez. En aguas naturales la alcalinidad es debida

generalmente a la presencia de tres clases de iones bicarbonatos,

carbonatos, hidróxidos (los hidroxilos no están usualmente

presentes en el agua natural)

Hay tres clases de alcalinidad

Para lograr una distinción entre las tres y determinar la cantidad

presente en cada una de ellas, una tritación con ácido estándar es

hecha usando dos indicadores.

Fenoltaleina: (C20H14O4): es de color grosella (también

llamado sulferino) sólo en presencia de hidróxido o carbonato

normal. El cambio de color grosella a incoloro se verifica a un

Ph menor o igual a 8.2. La alcalinidad en la fenoltaleina esta

debida ó al hidroxilo ó carbonato normal ó ambas.

Anaranjado de metilo: [(CH3)2NC5H4N: NC6H4SO3Na] es

amarillo en presencia de cualquiera de los tres tipos de

alcalinidad, pero es rojo en presencia de medio acido. El cambio

de color ocurre a un ph de aproximadamente 4.4. L alcalinidad

en el anaranjado de metilo es debido a una de las tres formas

de alcalinidad ó a la alcalinidad hidróxida ó al carbonato normal

juntas ó al carbonato normal ó al bicarbonato juntas

P= alcalinidad a la fenoltaleina, se titula con acido sulfúrico

0.002N

M= alcalinidad parcial o mostrada por el anaranjado de

metilo sin que a parezca la fenoltaleina

T= alcalinidad total

Hay 5 formas de alcalinidad en una muestra

1. Sólo hidróxida

2. Hidróxida y carbonato normal

3. Sólo carbonato,

4. Carbonato normal y bicarbonato

5. Solo bicarbonato

Estas 5 formas pueden distinguirse y cuantificarse de acuerdo a

los resultados de tritación con acido de la siguiente manera:

CASO RELACION CONDICION TOTAL

1 P = T P = T 0 0 T

2 P > T/2 y

2P –

T

2 (T- P) 0 T

3 P = T/2 0 2P = T 0 T

4 P < T/2y

0 2P T- 2P T

5 P = 0 0 0 T T

2. DUREZA : Es la característica del agua, debida

principalmente a su contenido de carbonatos y sulfatos, y

ocasionalmente, por nitratos y cloruros tanto de calcio y magnesio,

haciendo que el jabón forme grumos en el agua, que se consuma

más jabón, que se depositen incrustaciones en las calderas y que

produzca efectos perjudiciales en algunos procesos industriales y a

veces sabores indeseables

La dureza generalmente se determina a partir del contenido de calcio

y magnesio en el agua y se expresa como carbonato de calcio

equivalente CaCO3

- Dureza Temporal: debida principalmente por la presencia de

bicarbonatos de calcio y magnesio que puede ser removida por

ebullición

- Dureza Permanente: debida principalmente por la presencia de

sulfato de calcio y es aquella que permanece depuse de la

ebullición y precipita a temperaturas superiores a 300 ºC

- Dureza de Carbonatos: también se le llama alcalina ya que

todas sus sales disueltas dan al agua característica alcalina

- Dureza de no Carbonatos: también llamada neutra ya que sus

sales disueltas en agua no producen en esta reacción alcalina ni

acida.

La dureza total de agua es la suma total de los iones

alcalinostérrios (iones de magnesio y calcio fundamentalmente)

fijados en forma de carbonatos, sulfatos, cloruros, nitratos y

fosfatos expresados en ppm de CaCO3. El método EDTA permite la

determinación fácil y exacta de la dureza total, el aditivo es la sal

disódico del ácido etilendiamintetraacético (vercenato diácido

disódico), que forma iones complejos, solubles con los iones calcio

y magnesio para formar iones complejos.

El ácido etilendiamintetraacético (EDTA) se comporta, en realidad

como un acido bibásico fuerte. El ión vercenato diácido reacciona

con los iones de calcio y magnesio para formar iones complejos. La

muestra se lleva a ph 10 empleando solución buffer ó reguladora

de cloruro de amonio- hidróxido de amonio y luego agregando

unas gotas de una solución alcohólica de negro de ericromo como

indicador. El indicador forma un compuesto débilmente disociado,

rojo vino con los iones de magnesio.

Dureza Total = (dureza magnesica) + (Dureza calcica)

3. CLORUROS: PRECENSIA DE CATIONES Ag+1, Pb+1, etc se

determina usando como indicador cromato de potasio al 5% y se

titula con AgNO3 0.1 N

III.-MATERIALES Y EQUIPOS:

Vasos de precipitación Pipetas Soportes Matraz erlenmeyer Probeta de 10 ml Bureta

Materiales:

Soporte Vasos de precipitación

Pipetas Probeta

Matraz erlenmeyer

Bureta

IV.-REACTIVOS

H2SO4(ac) NaOH(ac) K2CrO4(ac) Buffer ph=10 Negro ericromo-T Murexida Fenolftaleina Anaranjado de metilo EDTA

V.- PROCEDIMIENTO

EXPERIENCIAS

1. Determinación de la Dureza:

a) Dureza Total

- Colocar una muestra de agua de 10 ml. en un

Erlenmeyer.

- Colocarle 1 a 2 ml. de buffer 10.

- Añadir una pisca de indicador Negro de Dicromo T: si el

agua vira a Rojo tiene dureza.

- Titular con EDTA hasta que la muestra vire a color Azul

Pálido.

- Anotar el gasto y realizar los cálculos respectivos.

b) Dureza Cálcica

- Colocar una muestra de agua de 10 ml. en un

Erlenmeyer.

- Añadir 1 a 2 ml. de NaOH 5N.

- Añadir una pisca de Murexida hasta que el color dé Rojo.

- Titular con EDTA hasta que vire a Lila.

- Anotar el gasto y realizar los cálculos respectivos.

c) Dureza Magnésica

- Se determina al restar la Dureza Total menos la Dureza

Cálcica.

2. Determinación de la Alcalinidad:

a) Alcalinidad Tipo P o F:

- Colocar una muestra de agua de 10 ml. en un

Erlenmeyer.

- Agregar 2 a 3 gotas de Fenolftaleína.

- Se vira a rojo grosella. La alcalinidad se debe a (OH)- o

(HCO3)-

- Titular con H2SO4 0.02N.

- Anotar el gasto y realizar los cálculos respectivos.Si no

hay cambio a la fenolftaleína en gasto tipo P o F= 0ml de

H2SO4

b) Alcalinidad Tipo M:

- En el mismo depósito colocar 2 a 3 gotas de anaranjado

de metilo.

- Titular nuevamente con H2SO4 0.02N hasta un color

anaranjado.

- Anotar el gasto y realizar los cálculos respectivos.

3. Determinación de Cloruros:

- Colocar una muestra de agua de 10 ml. en un Erlenmeyer.

- Agregar 1 a 2 ml. de Cromato de Potasio 5%. (indicador

K2CrO4)

- Titular con AgNO3 0.01 N, hasta que vire a Rojo Ladrillo.

- Anotar el gasto y realizar los cálculos respectivos.

CÁLCULOS:

DETERMINACIÓN DE DUREZA

DUREZA TOTAL DUREZA CÁLCICA

Vg = 1.8 ml. Vg = 1.8 ml.

DETERMINACIÓN DE ALCALINIDAD

ALCALINIDAD TIPO “P” O “F” ALCALINIDAD TIPO “M”

Vg = 0 ml. Vg = 2.6 ml.

DETERMINACIÓN DE CLORUROS

Vg = 1.3 ml.

1. Determinación de Dureza:

A) Dureza Total:

Dureza total =1.8∗100010

= 180ppm

B) Dureza Cálcica:

Dureza cálcica =1.8∗100010

= 180ppm

C) Dureza Magnésica:

Dureza Magnésica = Dureza Total - Dureza Cálcica

Dureza Magnésica = 180 – 180

Dureza Magnésica = 0

2. Determinación de Alcalinidad:

A) Tipo P o F:

(ppm CaCO3)p =0∗100010

= 0

B) Tipo M:

(ppm CaCO3)M =2.6∗100010

= 260ppm

Alcalinidad Total = 260

Estamos en el Caso Nº 05 P=0

OH-1 = 0

CO3-2 = 0

HCO3-1 = 260

VI.- CONCLUSIONES:

El agua para el uso industrial debe estar conforme a las

especificaciones de dureza. El agua dura logra producir alguna

lección en tuberías producto de los iones de magnesio y calcio.

Se determinó la dureza Ca+2, Mg+2, total, la alcalinidad del agua

y los cloruros.

Los solutos que se encuentran en el agua, tales como las sales

afectan las propiedades físicas del agua y también alteran el

punto de ebullición y de congelación del agua.

Los solutos del agua también afectan la actividad de esta, y a

su vez afectan muchas reacciones químicas y el crecimiento de

microorganismos en los alimentos.

Se debe tener en cuenta que existe relación de la dureza con la

conductividad para facilitar un cálculo aproximado:

conductividad(µ.S/cm) /2 ≅ dureza(ppm)

Gracias a la titración se puede saber cuales son los factores que

intervienen en la dureza del agua (HCO3- , OH- , CO3

-2).

VII.- RECOMENDACIONES:

La conducta correcta en el laboratorio demuestra la seriedad del

estudiante frente al trabajo experimental por ello se recomienda las

siguientes normas de seguridad:

1. Siempre que quiera introducir un tubo de vidrio en un tampón

de goma o sacarlo de él, humedézcalo con un poco de agua,

aceite, vaselina o glicerina; es aconsejable en estos casos,

proteja sus manos con un trapo. Si no puede realizar lo que se

propone, avise al docente.

2. La mayor parte de los productos químicos son venenosos en

mayor o menor grado, por lo tanto leer cuidadosamente el

rótulo de los frascos de reactivos antes de utilizar su contenido.

Evite olerlo o degustarlos, para oler un vapor, agite su mano

para llevarlo hacia su nariz. Siempre trabaje usando la campana

extractora cuando los vapores sean tóxicos; sustancias

químicas tales como ácidos de alta concentración (clorhídrico,

sulfúrico, acético, etc.) deben manejarse siempre bajo la

campana de extracción.

3. Nunca eche de nuevo reactivos sobrantes al frasco.

4. Nunca calentar productos inflamables directamente a la llama,

debiendo trabajar lejos de cualquier llama o chispa. Muchos de

los solventes usados son inflamables. Los solventes deben

mantenerse lejos de los mecheros encendidos. Los más

comunes son: metanol, etanol, acetona, éter de petróleo y

diclorometano.

5. Al preparar disoluciones de ácidos en agua, añadir el ácido al

agua, vertiéndolo poco a poco y agitando.

6. Los agentes oxidantes fuertes y los productos fácilmente

oxidables (agentes reductores) deben mezclarse con gran

cuidado y en cantidades pequeñas.

7. Nunca se debe añadir ácido nítrico a un matraz que contenga

alcohol o cualquier otro producto fácilmente oxidable. La

reacción entre ácido nítrico y un agente reductor orgánico suele

ser muy violenta e ir acompañada de una explosión peligrosa.

VIII.- REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Armas, Carlos. Técnicas y Experimentos en química. Trujillo.

SKOOG, D y WEST, D, HOLLER F. Química Analítica. 4 Ed. Mc Graw-Hill.

México. 1990.

APHA, AWWA, WPCF, Métodos estándar para el examen de

aguas y aguas de desecho. Editorial Interamericana, México

D.F. 1963. 11ª edición.

Prácticas de laboratorio de fisicoquímica, UNI-Lima-Perú

Páginas Web:

http://es.wikipedia.org/wiki/

Agua#El_uso_dom.C3.A9stico_del_agua

http://www.monografias.com/trabajos5/anagua/anagua.shtml

http://docs.google.com/viewer?

a=v&q=cache:5mkEqU7dGPUJ:www.des_ia.umich.mx/~des_ia/

fades06/

C11.pdf+acidez+y+alcalinidad+del+agua&hl=es&gl=pe&pid=

bl&srcid=ADGEEShyEWwXjuVkpuOvCQv26WtvfF6ZI2o0H_1PTNf

3hPUiZiPQvH0rKuAcp5m_zTz2O_AH0j3KkJAbmvSboZXTD

www.docencia.udea.edu.com