Laboratorio de Química AmbientalPráctica 4

Determinación del pH y la Capacidad Buffer de un Cuerpo Hídrico

Nombre:

Yajaira Elizalde Sigcho

Objetivos

Determinar la variación de pH de un cuerpo de agua al agregarle ácido.

Llevar hasta un pH de 2 a cada muestra problema, tomando registros de volumen de Ácido Sulfúrico consumido por cada unidad de pH observado.

Introducciòn

El conocimiento del sistema carbónico nos ayuda a entender cómo es que la mayor parte de las aguas naturales son capaces de resistir los cambios de pH cuando se agrega o se forma material acido o alcalino. En las aguas naturales esta capacidad amortiguadora se atribuye sobre todo a la presencia de especies del sistema carbónico. Las bases como HCO3−¿¿,CO3

−2y OH−¿¿ confieren al agua la capacidad para resistir cambios de pH cuando se agrega un ácido fuerte. Los ácidos como H 2CO3 (CO2 ), HCO3

−¿ ,¿ H 3O

+¿¿ proporcionan amortiguamiento contra la adición de bases fuertes. Un amortiguador o (buffer) es una solución que ofrece resistencia a los cambios de pH que se agrega a la solución o se forma en ella un material acido o alcalino, en el intervalo de pH de 6 a 9, que es característico de la mayor parte de las aguas naturales, solo los ácidos y las bases débiles, tienen esta capacidad. En agua natural con (pH alrededor de 7) que contiene CO2 libre y alcalinidad de bicarbonatos ¿, las reacciones del CO2 y el HCO3

−¿ ¿ y la disociación del agua misma ilustran como se produce el amortiguamiento. (J. Glynn Henry, 1999)Como se mencionó anteriormente la capacidad tampón o buffer, se enfoca en la habilidad de mantener un pH estable cuando se añade ácidos o bases, el pH y el tampón dependen uno del otro, si el agua posee una cierta capacidad tampón, esta capacidad puede interactuar con el ácido absorbiéndolo cada vez que se vaya agregando el ácido sin modificar el pH, sin embargo esta

capacidad está limitada, una vez que la capacidad tampón se ha agotado el pH cambiará más deprisa cada vez que se vaya añadiendo más acido.

3. Equipos materiales y reactivos

MATERIALES REACTIVOS

Bureta de 50ml 4 muestras de agua: rio, estero, potable y pozo

Matraz graduado de 100 ml H 2SO 4¿0.02N)

Vasos de precipitación de 100

ml

H 2O (destilada)

Soporte Universal Soluciones estándar de pH 4, pH 7, y pH 10

Papel toalla

EQUIPOS

Electrodo para la medición de pH en agua.

Agitador magnético

4. Procedimiento

Calibración del pH-metro

1. Llevar tampones de pH 7.0 y 4.0 a 25EC ± 5 ° C. Ajuste la perilla de control de temperatura a 25EC.

2. Coloque el electrodo dentro de la solución tampón de pH 7, si el pH-metro no lee ese pH, ajuste calibración.

3. Coloque el electrodo dentro de la solución tampón de pH 4, si el pH-metro no lee ese pH, ajuste calibración.

4. Repita los pasos 1, 2 hasta que no sea necesario un ajuste adicional.

Titulación de la muestra de agua con (0.02N)

1. Agregar 50 ml de H2SO4 (0.02N) en una bureta.

2. Colocar 50 ml de muestra problema en un matraz Erlenmeyer o en un vaso

de precipitación.

3. Medir el pH inicial de la muestra problema.

4. Colocar el agitador magnético dentro del matraz que contiene la muestra

problema.

5. Encender el agitador de la plancha de calentamiento a una velocidad media.

6. Agregar porciones constantes de H2SO4 (0.02N) (por ejemplo: 0.2-0.3 ml),

deje que se mezcle e introduzca el pH-metro y registre el valor de pH

correspondiente a la adición de H2SO4 (0.02N) y el volumen consumido a un

pH aproximado de 2.

7. Realizar una gráfica pH vs Volumen consumido de H2SO4.

8. Repetir el procedimiento para 3 muestras problemas más.

6. Datos

Muestra 1: Agua de Rio

(#

)

V consumido H 2SO4 (ml) pH

0 0 6.87

1 0.5 6.28

2 1.1 5.38

3 1.5 4.06

4 2 3.65

5 2.3 3.51

6 2.5 3.42

7 3 3.27

8 4 3.08

9 5 2.96

10 7 2.82

11 9 2.72

12 11 2.64

13 14 2.55

14 16 2.51

15 18 2.46

16 20 2.43

17 21 2.42

Muestra 2: Agua de Pozo

Muestra 3: Agua de Estero

(#

)

V consumido H 2SO4 (ml) pH

1 0 8.09

2 0.5 7.41

3 1 7.03

4 2 6.66

5 3 6.28

6 4 5.90

7 5 5.22

8 6 3.67

9 6.2 3.54

10 6.5 3.42

11 7 3.30

12 7.5 3.19

13 8 3.12

14 8.5 3.03

15 10.1 2.88

16 11.1 2.81

17 12.1 2.75

18 13 2.71

19 15 2.63

20 16 2.60

21 20.5 2.49

22 29 2.37

Muestra 4: Agua de Grifo

(#) VOLUMEN (mL)

pH

1 0 7,012 0,1 6,963 0,4 6,884 0,5 6,655 2 6,366 3 6,117 5 5,58 7 3,679 9,2 3,12

10 11 2,9311 12 2,8612 13 2,7913 16 2,6914 18 2,6215 19 2,5616 22 2,4917 25 2,4318 28 2,3919 30 2,36

(#) VOLUMEN (mL)

pH

1 0 7,252 0,9 7,153 2 6,864 2,9 6,225 3 6,046 3,4 3,777 3,8 3,568 4,2 3,439 4,4 3,32

10 4,8 3,2411 5,1 3,1812 5,4 3,1313 5,7 3,0514 6,8 3,0115 7 2,9916 7,6 2,917 7,7 2,8218 8,1 2,76

7. Gráficas:

Muestra 1: Agua de Rio

0 5 10 15 20 250

1

2

3

4

5

6

7

8

Volumen (ml) de H2SO4, 0.02N consumido

pH

Muestra 4: Agua de Pozo

0 5 10 15 20 25 30 350

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Volumen (ml) de H2SO4, 0.02N consumido

pH

Muestra 3: Agua de Estero

0 5 10 15 20 25 30 350

1

2

3

4

5

6

7

8

Volumen (ml) de H2SO4, 0.02M consumido

pH

Muestra 4: Agua de Grifo

0 1 2 3 4 5 6 7 8 90

1

2

3

4

5

6

7

8

Volumen (ml) de H2SO4, 0.02M consumido

pH

9. Análisis de Resultados

La capacidad tampón de las muestras de agua lograron estancar el pH a un

valor cercano a 2 como se supuso inicialmente, en todos los casos se

estabilizan entre 2.3 - 2.7, en todas las gráficas se identifica la caída de

presión y su posterior tendencia a la estabilización. En la muestra de Rio,

gran parte de la capacidad tampón es debido al contenido de carbonatos y

bicarbonatos, en la muestra de agua de pozo se pudo evidenciar con mayor

facilidad la capacidad tampón, ya que se adicionó en la etapa final un

volumen de hasta 9 ml cuyo cambio de pH fue una variante de 0.12 es decir,

difícilmente hubo cambio, teniendo esta muestra de agua una mayor

capacidad tampón, es decir mayor contenido de carbonatos y bicarbonatos.

10. Observaciones

En las etapas iniciales, los volúmenes agregados se mantenían de 2-3 ml

y se podía diferenciar un pH muy variable.

A medida que se agregaba el ácido, en las etapas finales, el pH

difícilmente variaba y se mantenía cercano a 2.

11. Recomendaciones

Revisar que el pH-metro este correctamente calibrado, antes de utilizarlo.

Limpiar el sensor correctamente previo a su uso.

Endulzar el vaso de precipitacion antes de agregar la muestra de análisis.

Hacer caer el ácido sulfúrico lejos del electrodo, tratar de que caiga

directamente en la solución; además se recomienda que tan solo deslice

gota a gota el ácido de la bureta, pues una gotita de ácido influye

considerablemente en el pH.

12. Conclusiones

Se logró determinar la capacidad tampón de 2 muestras provenientes de

distintos ambientes acuíferos, indudablemente el sistema bicarbonato y

carbonato es quien regula el pH, cuando se rompe el equilibrio debido a la

cantidad de ácido añadido, los parámetros físico-químicos que acompañan

a evaluaciones de calidad del agua se ven afectadas, un ejemplo de ello

son los efluentes industriales vertidos sobre los cauces naturales.

13. Biblioteca

J. Glynn Henry, G. W. (1999). Ingeniería Ambiental. En G. W. J. Glynn Henry, Ingeniería Ambiental (Primera Edición ed., Vol. 1, pág. 163). México, México: Prentice Hall.