acidez y alcalinidad mi presentacion

Elaborado por Prof Julio Ceacutesar Mariacuten L Feb-2009

ALCALINIDAD

Laboratorio de Anaacutelisis Ambiental

La alcalinidad del agua es la medida de su capacidad para neutralizar aacutecidos

Se debe primariamente a las sales de aacutecidos deacutebiles (carbonatos boratos silicatos y fosfatos) aunque las bases deacutebiles o fuertes tambieacuten pueden contribuir al igual que los aacutecidos orgaacutenicos

Los bicarbonatos son los compuestos que maacutes contribuyen puesto que se forman en cantidades considerables por la accioacuten del CO2 sobre los materiales del suelo

CO2 + CaCO3 + H2O Ca+ + 2HCO3-

El amoniaco y los hidroacutexidos pueden colaborar en la alcalinidad total del agua

En aguas naturales la mayor proporcioacuten de alcalinidad se debe a tres iones hidroxilo (OH -) carbonato (CO3

=) y bicarbonato (HCO3-)

CO2 + H2O CO3= + 2H+

CO3= + H2O HCO3

- + OH-

HCO3- + H2O H2CO3 + OH-

Origen de carbonatos y bicarbonatos en agua dulceLos carbonatos y bicarbonatos presentes en cuerpos naturales de agua dulce se originan generalmente del desgaste y disolucioacuten de rocas en la cuenca que contienen carbonatos tales como la piedra caliza

Origen de carbonatos y bicarbonatos en agua de marEl CO2 atmosfeacuterico se difunde al agua de mar combinaacutendose quiacutemicamente con el agua para producir el ioacuten de bicarbonato y un ioacuten de hidronio tal y como ocurre en agua dulce

El bicarbonato se disocia para producir carbonato e hidronio El carbonatose combina con calcio para producir carbonato de calcio Este uacuteltimo se puede precipitar depositaacutendose en el lecho marino removiendo asiacute CO2 del agua de mar

La alcalinidad en el suelo se produce cuando hay escasez de agua y los complejos coloidales del suelo presentan una alto grado de saturacioacuten de bases al hidrolizarse da lugar a la dilucioacuten de OH sobres los H producidos en la disociacioacuten Ej Un suelo saturado de calcio

El mayor efecto de un pH alcalino es reducir la solubilidad de todos los micronutrientes (excepto molibdeno) especialmente hierro zinc y manganeso Tambieacuten el fosfato esta algunas veces disponible para algunas plantas por su precipitacioacuten en la solucioacuten del suelo por calcio o precipitacioacuten en carbonatos de calcio soacutelido

Las deficiencias de zinc en las hojas de esa edad o de cobre o de hierro en las hojas maacutes joacutevenes a menudo indica un suelo demasiado alcalino

ALCALINIDAD EN LOS SUELOS


ALCALINIDAD


Algunas aplicaciones

En las aguas residuales la alcalinidad representa un potencial amortiguador ya que se debe principalmente a sales de aacutecidos deacutebiles con base fuerte o a bases fuertes

Permite estimar el gasto de la materia acidificante necesaria para llevar una determinada cantidad de agua o liacutequido residual a un valor de pH deseado

Se hace necesario en los procesos de coagulacioacuten ablandamiento y control de corrosioacuten de las aguas ya que determina el tipo de material a utilizar y las dosis

En los ecosistemas naturales su evaluacioacuten aporta informacioacuten sobre los procesos de contaminacioacuten y eutroficacioacuten determinando de igual manera la supervivencia de los organismos vivos

Meacutetodos de anaacutelisis

Se determinada por el meacutetodo de titulacioacuten con una solucioacuten estaacutendar de aacutecido donde los iones hidroxilo presentes en la muestra resultantes de la disociacioacuten o hidroacutelisis de los solutos reaccionan con el aacutecido agregado

De esta manera es posible determinar la alcalinidad total (usando como indicador verde de bromocresol o indicador mixto verde de bromocresol-rojo de metilo pH 45) yo la alcalinidad fenolftaleiacutenica (usando como indicador fenolftaleiacutena o violeta de metacresol pH 83)

HCO3-

CO2

H2CO3

CO2=

5 7 8 9 10 1211640

100

80

60

40

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Porc

enta

je

pH

Variaciones del CO2 en funcioacuten del pH

Para un pH 83 (viraje de fenolftaleiacutena) quedaraacuten neutralizados todos los hidroacutexidos y los carbonatos se transformaraacuten en bicarbonato A pH 45 (viraje de naranja de metilo) los bicarbonatos pasan a la forma de aacutecido carboacutenico


ALCALINIDAD


Durante la titulacioacuten con aacutecido las reacciones se realizan en dos etapas

I) OH- + H+ H2O pH =7CO3

= + H+ HCO3- pH =83

II) HCO3- + H+ H2CO3 pH = 45

ml aacutecido x N aacutecido x 50000

mL muestraAlcalinidad total (CaCO3L) =


ALCALINIDAD


Meacutetodo de Titulacioacuten

Caacutelculos

Se observa una caiacuteda raacutepida en el pH con poca inflexiacuteon alrededor del punto de equivalencia de 83 En este punto la mayor parte del CO3 e ha convertido a HCO3 y el color de la fenolftaleiacutena cambia de rosado a incoloro

Con la adicioacuten de maacutes aacutecido se produce una disminucioacuten gradual del pH hasta que llegamos a otro punto de inflexioacuten alrededor del pH 45 Este punto corresponde a la conversioacuten de la mayor parte del HCO3 a H2CO3 y CO2 Aquiacute el color delindicador anaranjado de metilo cambia de amarillo a rosa salmoacuten

1- La alcalinidad de carbonato (CO3 se presenta cuando el volumen a pH 83 no es 0 sino menor que la total

2- La alcalinidad de hidroacutexido (OH-) se presenta si el volumen a pH 83 supera la mitad de la total

3- La alcalinidad de bicarbonato se presenta si el volumen a pH 83 es menor de la mitad de la total

P = alcalinidad de fenolftaleiacutena (pH 83) T = alcalinidad al anaranjado de metilo( PH= 45)


ACIDEZ


La acidez de un agua se debe a la presencia tanto de iones H+ libres (acidez actual dada por el pH) como a la de sustancias capaces de liberar protones directamente a partir de sus moleacuteculas como son las de los aacutecidos inorgaacutenicos deacutebiles (ej aacutecido carboacutenico) y orgaacutenicos (ej aacutecido taacutenico) o indirectamente como consecuencia de su reaccioacuten con el agua (ej CO2 sales hidrolizables Fe2(SO4)3 yo Al2(SO4)3)

CO2 + H2O HCO3- + H+

Al+3 + 3H2O Al(OH)3 + 3H+

La acidez de las aguas naturales proviene principalmente del CO2 el cual se puede originar de

- Absorcioacuten a partir de la atmoacutesfera (soacutelo cuando su presioacuten parcial es inferior a la de la atmoacutesfera)

- Oxidacioacuten bioloacutegica de sustancias orgaacutenicas particularmente la presente en aguas contaminadas En tales casos si la actividad fotosinteacutetica es limitada la presioacuten parcial del CO2 en el agua puede exceder a la de la atmoacutesfera y en este caso el gas se escaparaacute a la misma

ACIDEZ EN SUELO

En zonas Lluviosas el agua que percola disuelve las bases solubles y se pierden por lixiviacioacuten

ACIDEZ EN SUELO

En condiciones aacutecidas el aluminio presente en el suelo es fuente productora de acidezPorquee stos al fijarse a los coloides por causa de su mayor carga se adhieren con mas fuerza que el Hidroacutegeno

La La principal fuente de H+ en la mayoriacutea de los suelosde pH menor que 55 es la reaccioacuten de Al con el agua

Esta reaccioacuten libera H+ (acidifica) y a su vez incrementa la cantidad deAl+3 listo para reaccionar nuevamente

A medida que los iones baacutesicos como Ca+2 Mg+2 y K+ son removidos por la absorcioacuten de las plantas o se pierden por lixiviacioacuten pueden reemplazados por Al+3 Este proceso incrementa la actividad de H+ y reduce el pH del suelo en forma constante



La acidez mineral resultante de la presencia de aacutecidos minerales estaacute presente en muchos residuos industriales (ej industrias metaluacutergicas) y aguas naturales (ej escorrentiacuteas de minas)

Las sales de metales pesados (ej Al+3 y Fe+3) se pueden hidrolizar en agua para tambieacuten contribuir con la acidez mineral

FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+ + 3Cl-

Aplicaciones

Abastecimientos de agua contribuye a definir el meacutetodo de tratamiento (Aireacioacuten Vs neutralizacioacuten) y los equipos requeridos Ciertas aguas subterraacuteneas presentan caracteriacutesticas corrosivas por la presencia de CO 2 Ayuda a determinar los requerimientos quiacutemicos espacio de almacenamiento y costos del tratamiento

Desechos industriales muchos desechos deben ser neutralizados antes de ser descargados a los ecosistemas naturales o alcantarillas o someterse a tratamiento Determina la cantidad de quiacutemicos el tamantildeo de los dosificadores el espacio de almacenamiento y los costos

Ecosistemas naturales aporta informacioacuten sobre los procesos de contaminacioacuten y eutroficacioacuten determinando de igual manera la supervivencia de los organismos vivos Es un indicador sobre la capacidad amortiguadora del sistema


ACIDEZLaboratorio de Anaacutelisis Ambiental


Tanto el dioacutexido de carbono como la acidez mineral se pueden medir utilizando soluciones estaacutendar de reactivos alcalinos (generalmente NaOH)

Los aacutecidos minerales se pueden analizar por titulacioacuten hasta un pH de ~37 el punto final del naranja de metilo

La titulacioacuten de una muestra hasta el punto final de la fenolftaleiacutena (pH 83) mide la acidez mineral maacutes la acidez producida por aacutecidos deacutebiles (acidez total)

La reaccioacuten de neutralizacioacuten es

2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O

Na2CO3 + CO2 + H2O 2NaHCO3

Puesto que la acidez es expresada como mgCaCO3L y que la solucioacuten titulante alcalina que se emplea es generalmente NaOH 002 N (002 = 150 en donde 50 es el peso equivalente del CaCO3) entonces 1 mL de NaOH 002 N equivale a 1 mg de CaCO3

mL NaOH x N NaOH x 50000

mL muestraAcidez total (CaCO3L) =

Interferencias Los gases disueltos que contribuyen a la acidez o alcalinidad como el CO2sulfuro de hidroacutegeno o amoniacoReducir al miacutenimo esos efectos mediante titulacioacuten hasta el punto final con prontitud despueacutes de abrir el recipiente de la muestra

evitando su agitacioacuten vigorosa o por mezcla la proteccioacuten de la muestra de la atmoacutesfera durante la valoracioacuteny dejar que se muestra no es maacutes caluroso de lo que era a la recogida

En la valoracioacuten potenciomeacutetrica materia grasa soacutelidos en suspensioacuten precipitados u otros desechosasunto podraacute cubrir el electrodo de vidrio y causar una respuesta lenta

En las muestras que contienen iones oxidables o hidrolizables como el hierro ferroso o feacuterricode aluminio y manganeso las velocidades de reaccioacuten a temperatura ambiente puede ser lo suficientemente lento paracausa a la deriva puntos finales


ACIDEZ EN EL SUELO Laboratorio de Anaacutelisis Ambiental

Meacutetodo de determinacioacuten de la acidez y el aluminio intercambiables suelos por el procedimiento de cloruro de potasio

Fundamento del meacutetodo Determinacioacuten de la acidez intercambiable por el meacutetodo de Barnhisel y Bertsch de cloruro de potasio donde hay una cantidad de acidez quepuede ser desplazada del complejo intercambiable del suelo

Material y equipo1048716 Material comuacuten de laboratorio(Titulacioacuten)1048716 Tubos de polietileno para centriacutefuga (100 ml)1048716 Agitador mecaacutenico de oscilatorio1048716 Centriacutefuga

Procedimiento1) Pesar 5 g de suelo en un tubo de polietileno2) Adicionar 50 ml de la solucioacuten de KCl 1 M3) Tapar el tubo y agitar mecaacutenicamente durante 30 minutos4) Destapar los tubos y centrifugar durante 10 minutos a 2 500 rpm5) Filtrar el sobrenadante a traveacutes de papel Whatman nuacutemero 42 o suequivalente recoger el filtrado en un vaso de precipitado de 100 ml6) Tomar una aliacutecuota de 40 ml con una pipeta volumeacutetrica y transvasarlaen un matraz Erlenmeyer de 125 ml7) Agregar cinco gotas de fenolftaleiacutena a 05 y titular con hidroacutexido desodio 01 M valorado hasta un punto final de rosa permanente8) Titular un blanco (igual volumen que muestra de cloruro de potasio 1 M)de la misma forma9) Despueacutes de registrar el gasto de NaOH agregar 2 ml de fluoruro depotasio 1 M a la misma solucioacuten problema y titular con HCl 01 Mvalorado hasta la desaparicioacuten del color rosa10) Despueacutes de 30 minutos agregar HCl 01 M valorado adicional hastaun punto final claro

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Origen de carbonatos y bicarbonatos en agua dulceLos carbonatos y bicarbonatos presentes en cuerpos naturales de agua dulce se originan generalmente del desgaste y disolucioacuten de rocas en la cuenca que contienen carbonatos tales como la piedra caliza








ALCALINIDAD










HCO3-

CO2

H2CO3

CO2=

5 7 8 9 10 1211640

100

80

60

40

20

Porc

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je

pH




ALCALINIDAD




= + H+ HCO3- pH =83

II) HCO3- + H+ H2CO3 pH = 45




ALCALINIDAD



Caacutelculos








ACIDEZ




Al+3 + 3H2O Al(OH)3 + 3H+




ACIDEZ EN SUELO


ACIDEZ EN SUELO









FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+ + 3Cl-

Aplicaciones


























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HCO3-

CO2

H2CO3

CO2=

5 7 8 9 10 1211640

100

80

60

40

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Porc

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= + H+ HCO3- pH =83

II) HCO3- + H+ H2CO3 pH = 45




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Caacutelculos








ACIDEZ




Al+3 + 3H2O Al(OH)3 + 3H+




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FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+ + 3Cl-

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H2CO3

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= + H+ HCO3- pH =83

II) HCO3- + H+ H2CO3 pH = 45




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Caacutelculos








ACIDEZ




Al+3 + 3H2O Al(OH)3 + 3H+




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FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+ + 3Cl-

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II) HCO3- + H+ H2CO3 pH = 45




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Al+3 + 3H2O Al(OH)3 + 3H+




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FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+ + 3Cl-

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Al+3 + 3H2O Al(OH)3 + 3H+




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FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+ + 3Cl-

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