Laboratorio de Qumica AmbientalPrctica 5Determinacin de la Alcalinidad

1. Objetivos Aprender a determinar la alcalinidad de una muestra de agua haciendo uso de una metodologa estandarizada. Determinar la alcalinidad de al menos dos muestras de agua de diferente origen (lagos, ros y arroyos, agua potable, agua subterrnea, etc.).2. Introduccin

La alcalinidad es la medida de la capacidad del agua para neutralizar cidos. Los bicarbonatos que se forman por la accin del CO2 sobre materiales bsicos (ec.1), se integran a las aguas superficiales, representando la forma principal de alcalinidad:

(ec. 1)

Con valores de pH altos, las aguas naturales pueden contener cantidades considerables de alcalinidad de carbonato e hidrxido. La causa de un pH elevado puede ser por ejemplo la presencia de algas, las cuales al extraer CO2 del agua por fotosntesis aumentan el pH. La alcalinidad del agua sea alta o baja, no tiene efectos nocivos en los seres humanos; sin embargo, las aguas muy alcalinas tienen un mal sabor. La alcalinidad total se mide por titulacin con cido sulfrico hasta el punto final, con un pH aproximado de 4.3 (S, 1996)Debido a que la alcalinidad de la mayora de las aguas naturales est compuesta casi ntegramente deionesdebicarbonatoy de carbonato, las determinaciones de alcalinidad pueden dar estimaciones exactas de las concentraciones de estos iones. Desde un punto de vista operacional la alcalinidad (ms adecuadamente definida como alcalinidad total), es el nmero de moles de H+ necesarios para valorar 1 litro de muestra de agua hasta el punto final. Para una disolucin que contenga iones carbonato, bicarbonato, as como iones OH- y H+, se tiene por definicin:

Alcalinidad (total)= El factor 2 delante de la concentracin de ion carbonato se debe a que la presencia de iones H+ est controlada, en primer lugar por el ion Bicarbonato, que luego es convertido por un segundo ion hidrogeno a cido carbnico

3. Equipos materiales y reactivos

MATERIALESREACTIVOS

Bureta de 50ml4 muestras de agua: rio, estero, potable y pozo

Matraz graduado de 100 ml0.02N)

Vasos de precipitacin de 100 ml (destilada)

Soporte UniversalSoluciones estndar de pH 4, pH 7, y pH 10

Papel toalla

EQUIPOS

Electrodo para la medicin de pH en agua.

Agitador magntico

4. Procedimiento

Este procedimiento para la alcalinidad total como CaCO3 es una adaptacin de la tcnica descrita en los Mtodos Estndar, para el Anlisis de Agua y Aguas Residuales, en resumen una cantidad medida de muestra en un rango de 10 a 250 mL, se titula con cido para un pH de 4,5

Calibracin 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 solucin tampn de pH 7, si el pH-metro no lee ese pH, ajuste calibracin. 3. Coloque el electrodo dentro de la solucin tampn de pH 4, si el pH-metro no lee ese pH, ajuste calibracin.4. Repita los pasos 1, 2 hasta que no sea necesario un ajuste adicional.

Titulacin 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 3. Colocar el agitador magntico dentro del matraz que contiene la muestra problema.4. Encender el agitador de la plancha de calentamiento a una velocidad media. 5. Agregar porciones constantes de H2SO4 (0.02N) (por ejemplo: 0.5 ml), deje que se mezcle e introduzca el pH-metro y registre el valor de pH correspondiente a la adicin de H2SO4 (0.02N) y el volumen consumido a ese pH.6. Realizar una grfica pH vs Volumen consumido de H2SO4 y determinar Va (ml consumidos de H2SO4 en el punto de equivalencia). 7. Calcular la concentracin de carbonato en ppm.8. Repetir el procedimiento para 3 muestras problemas ms.

6. Datos Muestra 1: Agua de RioAnlisis Potenciomtrico12.4 ml (ml)pH

113.26.02

213.65.00

313.74.50

Muestra 2: Agua de EsteroAnlisis Potenciomtrico0 ml (ml)pH

146.00

25.75.01

36.14.44

Muestra 3: Agua PotableAnlisis Potenciomtrico22.7 ml (ml)pH

123.76.24

224.35.24

324.54.60

424.64.41

Muestra 4: Agua de PozoAnlisis Potenciomtrico24.5 ml (ml)pH

125.57.09

228.16.06

329.35.04

429.94.21

7. Grfica:

8. Clculos:

MUESTRA 1 AGUA DE RIO

= MUESTRA 2 AGUA DE ESTERO

=

MUESTRA 3 AGUA DE POTABLE

=

MUESTRA 4 AGUA DE POZO

= 8. Resultados

MUESTRAVolumen Consumido decido (ml)Volumen de la muestra (ml)Normalidad del cidoALCALINIDAD TOTAL (ppm)

Agua de Rio1.30500.0226

Agua de Estero6.10500.02122

Agua Potable1.90500.0238

Agua de Pozo5.40500.02108

9. Anlisis de Resultados

En la muestra 1 que fue la de agua de Rio obtuvimos una alcalinidad total por presencia de carbonatos de calcio de 26 ppm, este valor comprende una alcalinidad baja, ya que probablemente este rio se encuentre en una regin en donde el el lecho rocoso est compuesto mayormente de granito y otras rocas gneas pobres en carbonatos que implican una baja capacidad amortiguadora, el agua potable como es de suponer present una baja alcalinidad total por presencia de carbonatos de calcio de 38 ppm, ya que una alcalinidad alta de carbonatos en el agua potable produce una rpida corrosin de las caeras metlicas, adems puede ser ms dura, ms salada y contener ms minerales, la muestra de agua de pozo se obtuvo una alcalinidad total por presencia de carbonatos de calcio de 108 ppm, caracterizndose en un rango de alcalinidad alto, debido las condiciones geolgicas en las que se encuentra, una alta alcalinidad se debe a que esta agua est en constante movimiento y circula en suelos limosos y arcillosos cuyos componentes mayoritarios son carbonatos y bicarbonatos, por ltimo la muestra de estero que present una alcalinidad total de 102 ppm esto se debe a que se necesita de una mayor cantidad de CaCO3 para neutralizar cidos provenientes de las principales fuentes de contaminacin del estero como aguas industriales, las aguas lluvias.

10. Observaciones

El volumen de cido sulfrico consumido mediante el mtodo del potencimetro no debe variar mucho para el tipo de muestra que se desee analizar. Los iones relacionados a la alcalinidad presentes en una muestra como resultado de la disociacin o la hidrlisis de solutos, reacciona con la adicin de un cido patrn. La alcalinidad como la acidez depende del valor del punto finaldel pH fijado 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 anlisis. Hacer caer el cido sulfrico lejos del electrodo, tratar de que caiga directamente en la solucin; adems se recomienda que tan solo deslice gota a gota el cido de la bureta, pues una gotita de cido influye considerablemente en el pH.12. Conclusiones Se logr determinar la alcalinidad total en trminos de ppm de Carbonato de Calcio de 4 muestras problemas de agua, haciendo uso de metodologa estandarizada, utilizando el cido sulfrico como titulante y provocando una disminucin del pH de la solucin hasta 4.3. La alcalinidad de los cuerpos de agua es muy importante y no depende de un solo parmetro, como ya se ha visto est en funcin del pH, dureza, sales disueltas en el agua, actividad metablica e incluso del lugar donde est situado el cuerpo de agua; sin nombrar las descargas de aguas residuales. 13. BibliografaH, G. (1999). Ingenieria ambiental. Mxico DF: Prentice Hall.S, A. (1996). Manual de procedimientos analticos para agua y efluentes. Mexico DF: Laboratorio de Dinama.http://www.epa.gov/grtlakes/lmmb/methods/alkali.pdf

14. Anexos 1) Cul es el rango normal de valores de alcalinidad para las muestras evaluadas en la presente prctica?Al realizar las comparaciones del caso, y segn lo investigado existen rangos aceptables de alcalinidad caracterizndose como baja, media y alta. El agua de Rio se encuentra en un rango de alcalinidad baja, al igual que el agua potable, mientras que las muestras que el agua de estero y de pozo estn en un rango alto de alcalinidad.RANGOALCALINIDAD (ppm)

BAJA100

2) Alguna de las muestras analizadas present un valor de alcalinidad fuera de lo normal?NO, todos los anlisis correspondieron a lo supuesto inicialmente, la alcalinidad aumenta ms rpidamente en lugares donde hay piedra caliza o rocas carbonadas debajo de los cuerpos de agua, en zonas altas, y donde la cada o el drenaje de lluvias cidas son elevadas como en el agua de pozo y en el agua de estero.3) Entre las muestras analizadas, Cual present un mayor nivel de alcalinidad? A qu se deber esto?Aquella muestra que present mayor alcalinidad fue la de Agua de Estero, con 122 ppm de CaCO3, esto se debe a que se necesita de una mayor cantidad de CaCO3 para neutralizar cidos provenientes de las principales fuentes de contaminacin del estero como aguas industriales, las aguas lluvias, las aguas negras que entran por va directa que envenenan el agua.4) Cul es la importancia de la Alcalinidad como parmetro de calidad de agua en la evaluacin de la salud de ecosistemas acuticos?La alcalinidad de aguas superficiales no slo representa el principal sistema amortiguador (tampn, buffer) del agua, sino que tambin es importante debido desempea un rol principal en la productividad de cuerpos de agua naturales, sirviendo como una fuente de reserva de CO2 para la fotosntesis, internacionalmente es aceptada una alcalinidad mnima de 20 mg de CaCO3/L para mantener la vida acutica, cuando las aguas tienen alcalinidades inferiores se vuelven muy sensibles a la contaminacin, ya que no tienen capacidad para oponerse a las modificaciones que generen disminuciones del pH (acidificacin), por ello se han propuesto clasificaciones de las aguas segn su capacidad amortiguadora (alcalinidad), lo que permite manejar descriptores categricos sencillos a ser utilizados en el anlisis de calidad de agua.