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PRACTICA Nº 5 DETERMINACION DE ALCALINIDAD (CARBONATOS Y BICARBONATOS), Apuntes de Química Aplicada

La alcalinidad en el agua tanto natural como tratada, usualmente es causada por la presencia de iones carbonatos ( CO3= ) y bicarbonatos ( HCO3- ), asociados con los cationes Na+, K+ Ca+2 y Mg+2 . La alcalinidad se determina por titulación de la muestra con una solución valorada de un ácido fuerte como el HCl, mediante dos puntos sucesivos de equivalencia, indicados ya sea por medios potencio métricos o por medio del cambio de color utilizando dos indicadores ácido-base adecuados. Es import

Tipo: Apuntes

2019/2020

Subido el 17/09/2020

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PRACTICA Nº 5 DETERMINACION DE ALCALINIDAD
(CARBONATOS Y BICARBONATOS)
1.- INTRODUCCION
La alcalinidad en el agua tanto natural como tratada, usualmente es causada por la presencia de
iones carbonatos ( CO3= ) y bicarbonatos ( HCO3- ), asociados con los cationes Na+, K+ Ca+2 y Mg+2 .
La alcalinidad se determina por titulación de la muestra con una solución valorada de un ácido
fuerte como el HCl, mediante dos puntos sucesivos de equivalencia, indicados ya sea por medios
potencio métricos o por medio del cambio de color utilizando dos indicadores ácido-base
adecuados.
Es importante conocer la alcalinidad del agua para realizar procesos de ablandamiento por
precipitación, para saber la cantidad de cal y sosa que se debe dosificar.
La alcalinidad significa la capacidad tampón del agua; la capacidad del agua de neutralizar.
Evitar que los niveles de pH del agua lleguen a ser demasiado básico o ácido. La alcalinidad
estabiliza el agua en los niveles del pH alrededor de 7. Sin embargo, cuando la acidez es alta en el
agua la alcalinidad disminuye, puede causar condiciones dañinas para la vida acuática.
En química del agua la alcalinidad se expresa en PPM o el mg/l de carbonato equivalente del calcio.
La alcalinidad total del agua es la suma de las tres clases de alcalinidad; alcalinidad del carbonato,
del bicarbonato y del hidróxido.
La alcalinidad se debe en mayor parte por el CO2 que absorbe el agua en su trayecto o estancada,
las reacciones que se dan son las siguientes:
La alcalinidad del agua es la medida de su capacidad para neutralizar ácidos. También se utiliza el
término capacidad de neutralización de ácidos (CNA), y representa la suma de las bases que pueden
ser valoradas. Esta alcalinidad de las agua naturales de debe principalmente a las sales de ácidos
débiles, aunque las bases débiles o fuertes también puede contribuir.
Los bicarbonatos son los compuestos que más contribuyen a la alcalinidad, puesto que se forman en
cantidades considerables por la acción del CO2 sobre la materia básica del suelo como podemos ver
en la reacción: Otras sales como
boratos, silicatos y fosfatos también pueden contribuir.
Además de estas sales se puede considerar ácidos orgánicos que son resistentes a la oxidación
biológica como es el caso del ácido húmico que forman sales que se adicionan a la alcalinidad.
Las agua naturales pueden ser alcalinas por cantidades apreciables de hidróxido y carbonatos, esto
sucede mucho en agua superficiales con algas. Estas toman el CO2 que está en forma libre y lo
combinan de tal forma que el pH puede aumentar a 9 y 10 debido a la siguiente reacción:
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PRACTICA Nº 5 DETERMINACION DE ALCALINIDAD

(CARBONATOS Y BICARBONATOS)

1.- INTRODUCCION

La alcalinidad en el agua tanto natural como tratada, usualmente es causada por la presencia de iones carbonatos ( CO 3 =^ ) y bicarbonatos ( HCO 3 -^ ), asociados con los cationes Na+, K+^ Ca+2^ y Mg+^. La alcalinidad se determina por titulación de la muestra con una solución valorada de un ácido fuerte como el HCl, mediante dos puntos sucesivos de equivalencia, indicados ya sea por medios potencio métricos o por medio del cambio de color utilizando dos indicadores ácido-base adecuados. Es importante conocer la alcalinidad del agua para realizar procesos de ablandamiento por precipitación, para saber la cantidad de cal y sosa que se debe dosificar. La alcalinidad significa la capacidad tampón del agua; la capacidad del agua de neutralizar. Evitar que los niveles de pH del agua lleguen a ser demasiado básico o ácido. La alcalinidad estabiliza el agua en los niveles del pH alrededor de 7. Sin embargo, cuando la acidez es alta en el agua la alcalinidad disminuye, puede causar condiciones dañinas para la vida acuática. En química del agua la alcalinidad se expresa en PPM o el mg/l de carbonato equivalente del calcio. La alcalinidad total del agua es la suma de las tres clases de alcalinidad; alcalinidad del carbonato, del bicarbonato y del hidróxido. La alcalinidad se debe en mayor parte por el CO2 que absorbe el agua en su trayecto o estancada, las reacciones que se dan son las siguientes: La alcalinidad del agua es la medida de su capacidad para neutralizar ácidos. También se utiliza el término capacidad de neutralización de ácidos (CNA), y representa la suma de las bases que pueden ser valoradas. Esta alcalinidad de las agua naturales de debe principalmente a las sales de ácidos débiles, aunque las bases débiles o fuertes también puede contribuir. Los bicarbonatos son los compuestos que más contribuyen a la alcalinidad, puesto que se forman en cantidades considerables por la acción del CO2 sobre la materia básica del suelo como podemos ver en la reacción: Otras sales como boratos, silicatos y fosfatos también pueden contribuir. Además de estas sales se puede considerar ácidos orgánicos que son resistentes a la oxidación biológica como es el caso del ácido húmico que forman sales que se adicionan a la alcalinidad. Las agua naturales pueden ser alcalinas por cantidades apreciables de hidróxido y carbonatos, esto sucede mucho en agua superficiales con algas. Estas toman el CO2 que está en forma libre y lo combinan de tal forma que el pH puede aumentar a 9 y 10 debido a la siguiente reacción:

(Reacción que aumenta el pH por la producción de bicarbonatos, llevada a cabo por el proceso de fotosíntesis de las algas). 1.3 Importancia de la alcalinidad La alcalinidad del agua se debe entonces principalmente a sales de ácidos débiles y bases fuertes y, estas sustancias actúan como amortiguadoras para resistir la caída de pH resultante a la adición de ácidos. Este concepto se utiliza mucho en la práctica del tratamiento de aguas residuales. Internacionalmente es aceptada una alcalinidad mínima de 20 mg de CaCO3/L para mantener la vida acuática. Cuando tiene alcalinidades inferiores se vuelve muy sensible a la contaminación, ya que no posee la capacidad de oponerse a las modificaciones que generan disminuciones de pH (Acidificación). Se han propuesto clasificaciones de las aguas según su capacidad amortiguadora (alcalinidad), lo que permite manejar descriptores categóricos sencillos a ser utilizados en el analisis de calidad de agua. Clasificación de los cuerpos de agua según su alcalinidad total: 2.- METODO Método volumétrico (neutralización acido - base) 3.- INTERFERENCIAS El color de la muestra, alta concentración de cloro y la formación de precipitados al titular la muestra, interfieren, ya que pueden enmascarar el cambio de color del indicador. 4.- FUNDAMENTO En este método, la alcalinidad se determina por titulación de la muestra con una solución valorada de un ácido fuerte como el HCl, mediante dos puntos sucesivos de equivalencia, indicados por medio del cambio de color de dos indicadores ácido-base adecuado. CO 3 -HCO 3 y HCO 3 -H 2 CO 3

2ª fase Después de que vire la fenolftaleína añadimos unas gotas del indicador anaranjado de metilo y en el momento en que el pH baje a 4,4 el indicador pasará de color naranja a rojo (Si se observa que el indicador vira de una manera excesivamente gradual difícil de identificar con el ojo humano podemos calentar la muestra para aumentar la vistosidad del cambio de color). Anotamos el volumen consumido del acido. Este método, es aplicable para la determinación de la alcalinidad de carbonatos y bicarbonatos, en aguas naturales, domésticas, industriales y residuales. La medición de la alcalinidad, sirve para fijar parámetros del tratamiento químico del agua, así como ayudarnos al control de la corrosión y la incrustación en los sistemas que utilizan agua como materia prima o en su proceso. 5.- OBJETIVOS Determinación de la alcalinidad en una muestra de agua 6.- MATERIAL Y EQUIPO  balanza analítica  matraz volumétrico de 100ml  vaso precipitado  bureta de 25ml  pipetas de 5 y de 25 ml 6.1.- REACTIVOS  acido clorhídrico 0.001N  carbonato de sodio 0.01N  fenolftaleína 0.25%  naranja de metilo 0.25% 7.- PROCEDIMIENTO 7.1.- ESTANDARIZACION Colocar 25ml de la solución de carbonato de sodio 0.01N en un matraz erlenmeyer de 125ml. Agregar 3 gotas de fenolftaleína. La muestra adquiere un color rosado, titular con solución de HCl hasta que desaparezca el color rosado.

Con los datos registrados calculamos la concentración de HCl

N 2 =

N 1 V 1

V 2

7.2.- DETERMINACION

  1. colocar 5ml de muestra de agua en un matraz erlenmeyer de 125ml.
  2. Agregar 3 gotas de indicador fenolftaleína. La muestra adquiere un color rosado titula con acido HCl 0.01N hasta un vire incoloro, si no aparece el color rosa, reportar carbonatos igual a cero
  3. Calcular carbonatos
  4. Agregar 3 gotas de azul de naranja de metilo al mismo matraz apareciendo un amarillo. Continuar titulando con HCl 0.01N hasta la aparición de un naranja.
  5. Calcular bicarbonatos 8.- CRITERIO DE EVALUACIÓN Según la norma boliviana la alcalinidad total aceptable es de 370mg/L de CaCO 3 9.-REPORTE DE RESULTADOS Volumen de muestra (ml) ………………………… Volumen gastados de HCl ………….……………… Concentración del titulante …………………………… Concentración carbonatos (m g/L) …………………………… Concentración bicarbonatos (m g/L) …………………………. 10.- CALCULOS

N 1 V 1 = N 2 V 2

N 1 =

N 2 V 2

V 1

N 2 =

0,01 N ∗1,1 ml

20 ml

=0,00055 N = Eq / l

eq

l

∗ 1000 meq

1 eq

=0,55 meq / l

meq

l

∗ 1 mol

1 meq

∗ 60 gCH 3 COOH

1 molCH 3 COOH

∗ 1000 mg

1 g

= 33000 mg / l

mg

l

∗ 1 g

1000 mg

∗ 1 l

1000 ml

6.-CONCLUSIONES

El punto final la titulación se puede determinar cualitativamente uniendo las soluciones de ácido acético e hidróxido de sodio hasta producirse el color rosado pálido, en donde se encuentran cantidades iguales de equivalentes de ácido y base. Al tener conocimiento de la concentración desconocida, se determina el porcentaje masa / vol. como en nuestro caso se determino la acides en una muestra de vinagre en la que se obtuvo una concentración de 0,55meq/l