Análisis de la Calidad del Agua: Determinación de Parámetros Fisicoquímicos

1. ANÁLISIS BÁSICO DEL AGUA

El análisis de las propiedades físicas y químicas del agua se basa en la aplicación de principios y técnicas para medir diversas propiedades que describen la composición y comportamiento del agua. Es de vital importancia por varias razones: por salud pública, garantiza la seguridad del agua para el consumo humano al detectar la presencia de contaminantes como metales pesados, compuestos orgánicos y patógenos, así como la protección del medio ambiente, permitiendo evaluar el impacto ambiental de actividades humanas y detectar posibles contaminantes que podrían afectar los ecosistemas acuáticos y terrestres.

Aparatos y reactivos: pH-metro, conductímetro, turbidímetro, medidor TDS y oxímetro.

2. DETERMINACIÓN DE CLORUROS EN AGUA

Se trata de un método volumétrico, volumetría de precipitación basada en el método de Mörh, sobre una muestra ligeramente alcalina (pH 7) pH=7 → 10, en caso de necesitar ajustar el pH o alcalinizar la muestra utilizaremos una base (hidróxido sódico) NaOH. En la volumetría se añade nitrato de plata (AgNO₃) como agente valorante con dicromato potásico (K₂CrO₄) como indicador, los iones cloruro Cl^- precipitarán con el ion plata Ag⁺ formando un complejo insoluble de color blanco. Cuando todo el producto ha precipitado debido a la presencia del indicador se forma cromato de plata (Ag₂CrO₄), que es menos insoluble y nos señala el fin de la valoración.

Aparatos y reactivos: pHmetro, indicador dicromato y nitrato de plata (bureta).

Procedimiento:

1. Tomamos 10 ml con ayuda de una pipeta aforada de 25 ml y una prepipeta de nuestra muestra de agua problema.
2. Vertemos los 10 ml en el matraz Erlenmeyer y a continuación vertemos en el matraz 20 ml de agua destilada. Añadimos 4 o 5 gotas de indicador dicromato potásico. Añadimos fenolftaleína.
3. HCl en la bureta.

COLOR → cambia de color a blanco y luego a rojo (ladrillo)

Cálculos: C₁ x V₁=C₂ x V₂ → resultado en M (mol/L) pasar a mg/L

3. DETERMINACIÓN DE LA DUREZA DEL AGUA

La determinación de la dureza del agua (iones Ca²⁺ y Hg) se lleva a cabo mediante una volumetría complexométrica o de formación de complejos, en la que se emplea como valorante el ácido etilendiaminotetracético (EDTA) y usando como indicador murexida y eriocromo-T. La volumetría para la determinación del calcio se realiza a pH entre 12 y 13, para el caso de la determinación de Mg la volumetría se realiza a pH 10. En las volumetrías de formación de complejos un ión metálico reacciona con un ligado para formar un complejo.

Aparatos y reactivos: EDTA, Murexida, NaOH, Eriocromo-T y buffer.

Procedimiento:

Para el Ca:

• Vertemos los 20 ml en el matraz Erlenmeyer (10 ml de agua problema o control y 10 ml de agua destilada) ya con el pH ajustado con NaOH y a continuación le adicionamos Murexida. EDTA en bureta.

COLOR → (Añadir cambio de color)

Para el Mg:

• Vertemos los 20 ml en el matraz Erlenmeyer (10 ml de agua problema o control y 10 ml de agua destilada) y a continuación le adicionamos Eriocromo-T y 2 ml de Buffer. EDTA en bureta.

COLOR → (Añadir cambio de color)

Cálculos: C₁ x V₁=C₂ x V₂ → resultado en M (mol/L) pasar a mg/L

• Ca²⁺: gastado en Ca²⁺ LÍMITE 100
• Mg²⁺: resta entre gastado en Mg y Ca LÍMITE 30
• CaCO₃: gastado en Mg²⁺ LÍMITE 500

4. DETERMINACIÓN DE CO₂ EN AGUA

El dióxido de carbono, disuelto en agua da lugar al llamado equilibrio carbónico, de gran importancia en la química del agua. La determinación de dióxido de carbono se fundamenta en una volumetría (técnica volumétrica) basada en la reacción de CO₂ libre en el agua con el NaOH formando bicarbonato HCO₃.

Aparatos y reactivos: NaOH, Fenolftaleína, HCl.

Procedimiento:

1. Tomamos 25 ml con ayuda de una pipeta aforada de 25 ml y una prepipeta de nuestra muestra de agua problema.
2. Vertemos los 25 ml en el matraz Erlenmeyer y a continuación con ayuda de una pipeta de 1 ml y una prepipeta vertemos en el matraz 1 ml de NaOH.
3. Añadimos fenolftaleína. HCl en la bureta.

COLOR → (Añadir cambio de color)

Cálculos: C₁ x V₁=C₂ x V₂ → resultado en M (mol/L) pasar a mg/L

5. DETERMINACIÓN DE LA ALCALINIDAD EN EL AGUA

La alcalinidad del agua es también conocida como la capacidad de buffer o tampón, en general la alcalinidad del agua se debe a la presencia de carbonatos, bicarbonatos y ácido carbónico, en menor concentración se debe a la presencia de hidróxidos (-OH). La alcalinidad del agua se expresa en mEq/L o ppm o mg/L. La determinación de la alcalinidad del agua se realiza, mediante una volumetría doble, esta volumetría se realiza con ácido clorhídrico como valorante, dos indicadores, un primer indicador que se fenolftaleína y un segundo indicador que era naranja de metilo. La alcalinidad de alguna está relacionada con el pH.

Aparatos y reactivos: Naranja de metilo, Fenolftaleína, HCl.

Procedimiento:

1. Tomamos 25 ml con ayuda de una pipeta aforada de 25 ml y una prepipeta de nuestra muestra de agua problema.
2. Vertemos los 25 ml en el matraz Erlenmeyer y añadimos 3 gotas de fenolftaleína: si no cambiase de color se añaden 3 gotas de naranja de metilo.
3. HCl en la bureta.

COLOR → (Añadir cambio de color)

Cálculos:

mEq/L CO₃ = (N x V₁ x 1000)/25

mEq/L HCO₃= ((V₂-V₁) x N x 1000)/25

Peq x mEq/L = mEq/L x 61

6. ÍNDICE DE LANGELIER

El Índice de Langelier permite conocer la calidad del agua proporcionando información sobre el carácter incrustante o agresivo del agua.

• Si el índice es 0: el agua está perfectamente equilibrada. No existe formación de incrustaciones ni eliminación de las mismas.
• Si el índice es negativo: indica que el agua es corrosiva. Agua no saturada con respecto a carbonato cálcico (CaCO₃). El agua no saturada posee la tendencia de eliminar láminas de carbonato cálcico (CaCO₃) presentes que protegen las tuberías y equipos.
• Si el índice es positivo: indica que el agua es incrustante. Agua sobresaturada con respecto al carbonato cálcico (CaCO₃). Posible formación de incrustaciones.

Fórmula → pH + TF + HF + AF – 12,5

En la determinación del Calcio de qué color a qué color cambia? Y en la del magnesio?

Calcio: cambia de granate a violeta.

Magnesio: cambia de violeta a azulado

¿Alguien sabe cuál es el parámetro de referencia de la alcalinidad?

(Añadir respuesta)

Chavales cuál era la fórmula para el calcio y para el magnesio? 2,5x Ca + 4,1 x Mg

Para saber el magnesio tienes que coger restar lo que has gastado en la volumetría de magnesio menos lo que has gastado de calcio... coger la fórmula V₁ x C₁ = V₂ x C₂

Cálculo, expresión de los resultados e interpretación determinación cloruro

• Resultados: muestra control ———> 0,8 ml muestra problema ———> 1 ml

• Cálculos: muestra problema ———> V₁ x C₁ = V₂ x C₂

1 x 0,1 = 10 x C₂

C₂ = 1 x 0,1 = 0,01N

————

10

0,01 M = mol/L

• 0,01 mol/L x 35,5 g/mol = 0,355 mg/L ———> 355 mg/L

muestra control ———> V₁ x C₁ = V₂ x C₂

0,8 x 0,1 = 10 x C₂

C₂ = 0,8 x 0,1 = 0,08N

————

10

• 0,08 mol/L x 35,5 g/mol = 2,84 mg/L ———> 284 mg/L

Cálculo, expresión de los resultados e interpretación DUREZA

Agua problema Ca²⁺ → 3.3 ml Mg²⁺ → 4 ml

Agua control

Ca²⁺ → 1 ml Mg²⁺ → 1,2 ml

3.3ml x 0.01M = 10 x C₂ → C₂ = 0.0033M

0.0033 g/L x 40 g/mol = 0.132 g/L → 132 mg/l Ca²⁺

NO CUMPLE LÍMITE DE 100 mg/l

4 - 3.3 = 0.7 ml

0.7 ml x 0.01 M = 10 x C₂ → C₂ = 0.0007 M

0.0007 g/L x 24 g/mol = 0.0168 g/l → 16,8 mg/l Mg²⁺

CUMPLE LÍMITE DE 30 mg/l

4 ml x 0.01 M = 10 x C₂ → C₂ = 0.004 M

0.004 g/L x 100 g/mol = 0.4 g/L → 400 CaCO₃

CUMPLE LÍMITE DE 500 mg/l

Cálculo, expresión de los resultados e interpretación: CO₂

1. Agua problema
   • Ángela: 13.5 - 1 = 12.5 ml
   • Paloma: 12 - 1 = 11 ml

Media = 11.45 ml

C₁ x V₁ = C₂ x V₂ → 11.75 ml x 0.1 = C₂ x 25 → C₂ = 0.047 M

0.047 ml/l x 36.46 g/mol = 1.717 mg/l = 1714 mg/l

2. Agua control
   • Ángela: 13 - 1 = 12 ml

C₁ x V₁ = C₂ x V₂ → 12 ml x 0.1 = C₂ x 25 → C₂ = 0.048 M

0.048 ml/l x 36.46 g/mol = 1.75008 mg/l = 1750 mg/l

• Paloma: 12.4 - 1 = 11.4 ml

C₁ x V₁ = C₂ x V₂ → 11.4 ml x 0.1 = C₂ x 25 → C₂ = 0.045 M

0.045 ml/l x 36.46 g/mol = 1.6407 mg/l = 1640.7 mg/l

CO₂ ambiente → 1278 ppm (límites en sitio cerrado < 800 ppm y si > 1000 ventilar) NO CUMPLE LÍMITES

CO₂ agua → 1-30 ppm NO CUMPLE LÍMITES SEGÚN NUESTROS CÁLCULOS

Cálculo, expresión de los resultados e interpretación: ALCALINIDAD

1. Agua problema
   • Ángela: 1,5 ml
   • Paloma: 1,4 ml

Media = 1,45 ml

mEq/LCO₃ = NxV₁x1000 ——————

25

mEq/LHCO₃ = (V₂ - V₁) x N x 1000 = 1,45 x 0,1 x 1000 = 5,8

————————— ———————

25 25

Peq x mEq/L = 5,8 x 61 = 353,8 mg/l