_QUIMICA(1) (1)

MANUAL DE LABORATORIO DE QUIMICA INORGNICA EXPERIMENTAL INDUSTRIAL

DEPARTAMENTO DE QUMICA

FACULTAD DE CIENCIAS Y HUMANIDADES

UNIVERSIDAD DE AMERICA

Documento Elaborado por Ing. Julia Amanda Tovar Barrios y Qco. Jayerth Guerra Rodrguez



MANUAL DE LABORATORIO DE QUMICA INDUSTRIAL INORGNICA

EXPERIMENTAL

Elaborado por

JAYERTH GUERRA RODRGUEZ JULIA AMANDA TOVAR BARRIOS

Bogot D .C. Enero de 2012






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QUMICA INORGNICA EXPERIMENTAL

TABLA DE CONTENIDO

Pagina

TABLA DE CONTENIDO ........... 2 CAPTULO 1. NORMAS DE SEGURIDAD . 3-5 CAPITULO 2. INTRODUCCIN.. 6-13

2.1. Introduccin a la qumica analtica 2.2. Precisin, exactitud y errores 2.3. Objetivos generales de la asignatura, Logros e

indicadores de logros.

CAPTULO 3. (Prcticas 1 y 2)

DETERMINACIN DE HIERRO POR ESPECTROFOTOMETRA PRECISIN Y EXACTITUD. 14-19 CAPTULO 4. (Prctica 3)

ANLISIS QUMICO CUALITATIVO CATIONES DEL GRUPO I Y II ........................................................... 20-28 CAPTULO 5. (Prctica 4) ANALISIS ORGANOLPTICO,

SLIDOS, ACIDEZ, DUREZA, CLORUROS, CONDUCTIVIDAD. ......................................................... 29-40 CAPTULO 6. (Prctica 5)

DETERMINACIN DE SULFATOS EN AGUAS POR MTODO ESPECTROFOTOMETRICO.................................... 42-45 CAPTULO 7. (Prctica 6)

DETERMINACIN DE LA DEMANDA QUMICA DE OXGENO DQO OXIGENO DISUELTO............................. 47- 58 CAPTULO 8. (Prctica 7) DETERMINACION DEL COBRE POR YODOMETRIA.59- 62

CAPTULO 9. (BIBLIOGRAFA) .. 63-64 ANEXOS . 65-88






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CAPTULO 1 NORMAS DE SEGURIDAD

1. Trabajar cuidadosamente para evitar accidentes que adems pueden

lesionar a sus compaeros. Avisar inmediatamente al profesor cualquier percance que le ocurra, por pequeo que sea.

2. El estudiante deber inspeccionar en que sitios del laboratorio se identifiquen y ubiquen los siguientes requerimientos:

Extintores.

Botiqun de emergencia.

Puertas de salida.

Duchas y duchas lava ojos.

Extractores de gases y/o cabinas de extraccin de vapores.

3. Experimentos que no estn en el manual del laboratorio nunca podrn efectuarse sin la aprobacin y consentimiento del profesor. Seguir las indicaciones cuidadosamente y leer las etiquetas de cada frasco para asegurarse de medir lo adecuado y usar estrictamente la cantidad pedida.

4. Todas las operaciones en que se desprenden humos o escapen gases deben hacerse en las cabinas destinadas para ese efecto o en sitios con mecanismos de extraccin de gases.

5. Para reconocer olores de las sustancias colocar la boca del frasco lejos

de su cara y abanicar con la mano los vapores.

6. Nunca inhalar fuertemente los olores.

7. Jams observar por encima un tubo de ensayo o un vaso en el que se est efectuando una reaccin porque el contenido podra salpicarle a los ojos.

8. Nunca dirigir hacia sus compaeros un tubo de ensayo que este calentndose o en el que se est efectuando una reaccin.

9. Nunca calentar un lquido en un recipiente cerrado.

10. Utilizar la pera o pipeteador para transvasar lquidos, nunca succionar con

la boca.

11. Por ningn motivo saborear las sustancias qumicas.

12. Cuando por accidente una sustancia qumica llega a su boca, inmediatamente avisar a su profesor y si la sustancia es cida se debe utilizar solucin acuosa de cido brico y si es alcalina solucin acuosa de bicarbonato de sodio y luego enjuagar con abundancia de agua. Si algn material corrosivo le afecta las manos o la ropa aplicar el mismo procedimiento.






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13. Si algo le cae en los ojos, proceder tal como se mencion en el punto 12.

14. En caso de una quemadura, una vez se proceda como se mencion en el

punto 13, aplicar una crema medicada apropiada.

15. En caso de cortadura pida ayuda al profesor o al monitor.

16. En caso de incendio proceder a cerrar las llaves del gas y no trate de dominar el fuego antes de ponerse a salvo.

17. No llegar embriagado al laboratorio.

18. Nunca tomar, comer o fumar en el laboratorio.

19. Su mechero puede causar fuegos serios, por lo tanto no debe estar

prendido sino solamente en el momento de ser usado.

20. Guardar su rea de trabajo siempre limpia y seca, aleje sus objetos personales pues ellos interfieren con su trabajo y pueden ser daados.

21. Si Ud. derrama lquidos limpie inmediatamente (preferiblemente con papel

adsorbente).

22. Al final de la jornada del trabajo, regresar los implementos usados a la monitoria perfectamente lavados.

23. Lavar sus manos SIEMPRE antes de salir del laboratorio.

24. Nunca colocar sustancias directamente sobre los platillos de la balanza.

Usar los vidrios de reloj, pesa sustancias o algn otro implemento apropiado.

25. Cuando se inflame una sustancia lquida contenida en un vaso o cpsula,

tape la boca de stos con un vidrio de reloj o malla de asbesto, para impedir la entrada de aire, con la cual se extingue el fuego.

26. En los trabajos con sustancias explosivas, inflamables y venenosas se

debe manejar la mnima cantidad posible.

27. Los residuos de SODIO y POTASIO se tratan con etanol, jams se deben depositar a la caneca o a las caeras de desage.

28. Todos los residuos slidos tales como papeles de filtro pedazos de vidrio

puntillas, fsforos, deben llevarse a las canecas.

29. Las sustancias solubles en agua se pueden disponer en los vertederos, previamente diluidas. EL CIDO NTRICO corroe las tuberas y por lo tanto no se deben arrojar en ellas. Todo desperdicio de cidos concentrados debe verterse en las canecas de arena.






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30. Nunca agregar agua al cido. Diluir ste adicionndolo lentamente al

agua con constante agitacin.

31. Las bases fuertes tambin deben diluirse de igual forma.

32. Nunca un cido concentrado con una base fuerte.

33. Siempre usar la pipeta enjuagarla antes de introducirla en otra solucin: haga lo mismo con la esptula despus de usarla.

34. Evitar el pnico cuando ocurra una anomala.

35. Una vez termine su prctica, cerciorarse de que los registros del agua y

del gas estn bien cerrados y los equipos elctricos desconectados.

36. Acostumbrarse al uso de las gafas de seguridad, lo mismo que los guantes especiales y la bata para laboratorio. Absolutamente cualquier persona

que est en el laboratorio debe portar estos elementos de seguridad, sin ellos no podr ni siquiera entrar al laboratorio.

37. Para cada experimento a realizar el estudiante, deber informarse de las

medidas de seguridad, sobre el manejo y la toxicidad de los reactivos, as como las recomendaciones especficas para su manipulacin (para el efecto revisar detalladamente cada reactivo a usar y hacer conciencia de los riesgos que esto implica, esto se puede lograr con una adecuada construccin de la ficha tcnica de seguridad que se debe incluir en el pre informe).

38. Los remanentes de reactivos utilizados no deben regresarse a los envases

originales, y deben manejarse con pipetas y esptulas limpias y secas.

39. Un accidente (por pequeo que sea) debe comunicarse de inmediato al profesor responsable en el laboratorio.

40. La gran mayora de los disolventes orgnicos son voltiles e inflamables y

al trabajar con ellos deber hacerse en lugares ventilados y nunca cerca de una llama. Los recipientes que los contienen deben mantenerse cerrados, en lugares frescos y secos.

41. Queda prohibida la visita de personas ajenas a la prctica que se realiza.






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CAPITULO 2 INTRODUCCIN

3.1. INTRODUCCIN A LA QUMICA ANALTICA

La Qumica Analtica es la ciencia que desarrolla y mejora mtodos e

instrumentos para obtener informacin sobre la composicin y naturaleza qumica de la materia. Dentro de la Qumica Analtica se incluye el Anlisis Qumico que es la parte prctica que aplica los mtodos de anlisis para resolver problemas relativos a la composicin y naturaleza qumica de la materia. Los mbitos de aplicacin de los anlisis qumicos son muy variados, en la industria destaca el control de calidad de materias primas y productos acabados; en el comercio los laboratorios certificados de anlisis aseguran las especificaciones de calidad de las mercancas; en el campo mdico los anlisis clnicos facilitan el diagnstico de enfermedades.

Dentro de la qumica analtica tambin pueden diferenciarse diversas reas segn la informacin que se desea obtener. As, la Qumica Analtica Cualitativa se centra en identificar la presencia o ausencia de un analito, mientras que la Qumica Analtica Cuantitativa desarrolla mtodos para

determinar su concentracin.

MTODOS DE ANLISIS

Mtodos clsicos, que se basaban en propiedades qumicas del analito (sustancia o grupos de sustancias objeto del anlisis). Se incluyen las gravimetras, las volumetras y los mtodos de anlisis cualitativos y cuantitativos clsicos (como lo son las marchas analticas de identificacin y cuantificacin de cationes y aniones en disolucin acuosa). Mtodos instrumentales, basados en propiedades qumico-fsicas. La clasificacin de los mtodos instrumentales se realiza con base a la propiedad que se mide (fotomtricos, espectrofotomtricos, electroqumicos, turbidimtricos, cromatogrficos, entre otros.). Mtodos de separacin. Se incluyen en este grupo los mtodos cuya finalidad es la separacin de compuestos para eliminar las interferencias y facilitar las medidas MUESTRAS Y MUESTREO SELECCIN Al seleccionar una muestra se procurara obtenerla con la misma composicin del material total que se est muestreando y que sus caractersticas se conserven en su totalidad desde el momento del muestreo hasta la entrega de resultados finales, en otras palabras que apliquen los criterios de representatividad y selectividad del muestreo.






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Material homogneo. El muestreo de gases o lquidos homogneos se hace fcilmente llenando los recipientes apropiados con la cantidad necesaria de muestra y teniendo en cuenta que para el caso de gases se debe contar con recipientes y aditamentos especiales que permitan un muestreo adecuado, ya que el tipo de muestra exige el uso de presin positiva o presin negativa y en consecuencia el empleo de bombas para tal fin. Materiales heterogneos. Si los materiales no son homogneos, en

cualquier parte del cuerpo del material que se va a muestrear se insertan, llenan y cierran recipientes adecuados que se puedan abrir y luego cerrar con facilidad; segn sean slidos, lquidos o gases. En el caso de los slidos, el material se debe desmoronar, moler y mezclar hasta que est relativamente homogneo. En stas condiciones, cualquier cantidad pequea que se tomara sera tericamente representativa del todo. Otra forma es separando una pequea cantidad del todo, ya sea en forma continua como de un transportador; o en forma intermitente, mtodo menos preciso. ALMACENAMIENTO

La muestra debe guardarse de manera que ni el recipiente, ni el aire, la humedad, impurezas, la luz o, el calor, alteren la composicin de la misma antes de que ella sea analizada. Generalmente los frascos de vidrio de color oscuro, hermticamente tapados, ofrecen una proteccin satisfactoria. El material del recipiente no debe reaccionar con la muestra. CAMBIOS QUMICOS DE LA MUESTRA Operaciones tales como la molienda, mezclado y el tamizado pude causar cambios de composicin de alguna parte de la muestra. Deben evitarse la prdida de humedad de los cristales y las reacciones de los metales xidos u otros materiales con el oxgeno, dixido de carbono o humedad del aire. Las altas temperaturas creadas por una molienda muy intensa pueden oxidar los compuestos ferrosos, deshidratar las sales y oxidar algunos sulfuros TRATAMIENTO DE LA MUESTRA Antes de efectuar un anlisis, y dependiendo del tipo de muestra objeto del anlisis, la muestra debe secarse, pesarse e identificar su carcter hidrosoluble o liposoluble. Secado. Las condiciones bajo las cuales se pesan las muestras deben ser lo

ms reproducibles posibles. Los slidos y lquidos no voltiles, por lo general se secan a 100 C. Luego se colocan en un desecador con un desecante estndar (generalmente se usa silica con indicador de humedad, carbonato de

calcio o sulfato de sodio anhidro) hasta que el equilibrio se alcance y la muestra se enfri. Luego se pesa la muestra lo ms rpidamente posible.






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Pesaje. Las herramientas tecnolgicas actuales permiten hacer que ste procedimiento sea lo ms rpido posible, especialmente para aquellas sustancias qumicas y/o muestras que sean muy higroscpicas, esto es que se pueda eliminar de manera inmediata el pesaje del recipiente en el cual se hace contener el reactivo o muestra y solamente tener en cuenta el correspondiente al producto pesado. Siempre que se pueda hacer, las muestras se pesan por diferencia. Si se necesita ms de una muestra, esto reduce el nmero de pesadas y en consecuencia los posibles errores.1 Disolucin de la muestra. El solvente universal es el agua. Las aleaciones

y minerales rara vez son solubles en agua y pueden requerir cidos, como el HCl, HNO3, HClO4 lcalis u otros tratamientos para su solucin. Para hacerlos solubles en agua algunos materiales como silicatos, cermicas, aleaciones requieren tratamientos a temperaturas altas con reactivos llamados fundentes.

3.2. PRECISION, EXACTITUD Y ERRORES La exactitud es la correccin de una medicin o determinacin, es la correspondencia entre cada medida obtenida y el valor real. Precisin corresponde a la reproducibilidad de los resultados de las

mediciones de una misma magnitud realizada en idnticas condiciones. Mientras ms se acerca un resultado a su valor verdadero, ms exacto es dicho resultado. Mientras ms cercanos son varios resultados entre s, ms precisos son, independientemente de su exactitud. :"Los resultados de una medida pueden ser muy precisos sin ser exactos. Es decir, de la precisin de una serie de medidas no se puede sacar conclusin segura de la exactitud. La mejor forma de asegurarse de la exactitud es usar distintas tcnicas de medicin, preferiblemente con distintos instrumentos de medicin. Si dos o ms tcnicas distintas o independientes arrojan resultados parecidos entonces stos se pueden considerar como parecidos tambin al valor real o sea que hay gran exactitud. Errores determinados. Estos son errores que ocurren en una determinacin

tras otra, con aproximadamente la misma magnitud. Ellos se deben a alguna inexactitud definida del procedimiento, tal como la alta solubilidad de un precipitado o el cambio de color de un indicador a un pH incorrecto. Por lo general, dos o ms mtodos diferentes de anlisis aplicados a la misma determinacin, tendern a reducir a un mnimo los errores determinados. Una titulacin en blanco (titulacin efectuada sobre una solucin que contiene todo menos el material reactivo que se est determinando) puede reducir un error determinado, si es que ste no puede ser corregido de alguno otra manera.

1 Ray Brumblay. Anlisis cuantitativo. CECSA. Cp. 3






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Los principales tipos de errores son:

Errores personales

Errores instrumentales

Errores del mtodo Los primeros se deben a que el que ha efectuado la medida se ha equivocado o bien ha trabajado con descuido. Estos son fcilmente descubiertos y remediados. Los segundos se deben a la mala calibracin de un instrumento o aparato o a fallas permanentes de los mismos. Como este tipo de error es sistemtico, es tambin descubierto tarde o temprano y se puede corregir. En el tercero hay ciertos mtodos de medicin o anlisis que de por si introducen algn error. Estos errores son inherentes al mtodo y se pueden apreciar haciendo la medicin de datos por mtodos diferentes, y si es posible, independientes. Errores indeterminados. Estos se conocen como errores accidentales. Se presentan en cantidades y frecuencias al azar. Los errores indeterminados se originan de que es un hecho fsico que toda medida conlleva cierto grado de incertidumbre, esto es pues, una consecuencia inevitable de "medir" Hay ciertas reglas basadas en anlisis estadsticos que permite desechar un dato dudoso de una serie de medidas. Tal dato presumiblemente tendra un error ms alto que los otros y por lo tanto es conveniente desecharlo. Una de las reglas ms usadas es la siguiente:

Por lo menos se deben tomar cuatro medidas independientes.

Se computa el promedio y la desviacin promedia sin incluir el dato dudoso.

Si la diferencia entre el dato dudoso y el promedio es mayor que cuatro veces la desviacin promedia, se desecha el dato en duda. Tenemos un ejemplo suponiendo que al tratar de encontrar la molaridad de una solucin de cido clorhdrico obtuvimos los siguientes datos a) 0.10271 M b) 0.10275 M c) 0.10282 M d) 0.10274 M El tercer dato parece dudoso por lo tanto primero se obtiene el promedio y la desviacin promedia utilizando los otros tres datos.






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a) 0.10271

b) 0.10275 c) 0.10274 0.30820/3 = 0.10273 que es el promedio a) 0.10271 - 0.10273 = 0.00002 b) 0.10275 - 0.10273 = 0.00002 c) 0.10274 - 0.10273 = 0.00001 0.00005/3 = 0.00002 que es la desviacin promedia La diferencia entre el dato dudoso y el promedio es: 0.10282 - 0.10273 = 0.00009 Cuyo valor es mayor que 4 x 0.00002 = 0.00008 por lo tanto se debe desechar el tercer dato. MATEMTICA DE LOS ERRORES. Promedio o valor medio. Este valor se obtiene sumando todos los resultados de las diferentes determinaciones y dividiendo la suma entre el nmero de ellas.

n

XXXX n

...21

Donde

datosdetotalNmeron

DatosX

promedioValorX

Desviacin. La diferencia entre cualquier resultado de un anlisis y el valor

medio o promedio de una serie de resultados, se llama desviacin del valor medio. Si el valor del resultado es mayor que el valor medio, la desviacin es positiva, o negativa si el resultado es menor que el promedio.

dXX 1

Donde

desviacind






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Desviacin promedio. El promedio de los valores absolutos de las desviaciones, es la desviacin promedio. Su magnitud relativa es indicativa de la precisin de una serie de determinaciones. Mientras ms pequea es la desviacin promedio, mayor es la precisin.

n

ddddd

n ....321

Donde d es la desviacin promedio 1d y las literales subsiguientes

representan los valores absolutos de las desviaciones de las determinaciones individuales, n es el nmero de determinaciones. Desviacin estndar. Esta difiere de la desviacin promedio. Las

desviaciones se elevan al cuadrado, los cuadrados se suman y la suma se divide entre n-1, siendo n el nmero de desviaciones. El resultado de esta operacin es un nmero cuya raz cuadrada se llama desviacin estndar.

1

... 2232

2

2

1

n

ddddds nestndar

Error absoluto. La diferencia entre el valor real y el valor del resultado de una medida se llama error absoluto. Este puede ser negativo indicando un defecto en la medida o positivo indicando un exceso.

XX REALABSOLUTOERROR ____

Error relativo. Es la magnitud de un error o desviacin el valor verdadero en relacin con el valor verdadero.

REALVALOR

ABSOLUTOERRORRELATIVOERROR

. Porcentaje de error. Corresponder al error relativo multiplicado por 100.

10000 RELATIVOERRORERRORDE

Debe insistirse que la exactitud de una medida depende de que tanto nos podamos acercar al valor real; entre ms lo hagamos mayor ser la exactitud y menos el error.






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En la mayora de los casos como no se conoce el valor real de una medida se toman con el instrumento varias medidas individuales a partir de las cuales se calcula el promedio aritmtico. Como hay igual probabilidad que las medidas Individuales resulten altas o bajas, el promedio nos representa el "mejor valor", entre toda una serie de medidas. Conociendo este valor "mejor" se pueden calcular las desviaciones de las medidas individuales. Un promedio aritmtico de estas desviaciones nos origina la desviacin promedia la cual es una medida de la precisin del mtodo que utilizamos. Entre menor sea la desviacin ms preciso es el mtodo de medida. La magnitud de la precisin para una medida individual generalmente se expresa como porcentaje de la desviacin relativa.

10000

PROMEDIO

ABSOLUTADESVIACINRELATIVADESVIACINLADE

Coeficiente de variacin (CV).

100_

x

sCV

Para ilustrar estos conceptos tenemos el siguiente ejemplo: Muestra % de cloruro Desviacin con respecto al promedio

1 24.39 24.39 - 24.29 = 0.10 2 24.20 24.20 - 24.29 = 0.09 3 24.28 24.28 - 24.29 = 0.01

07.03

01.009.001.0

29.243

28.2420.2439.24

d

X

Ntese que no se determinan signos para las desviaciones, y el resultado del anlisis se informa as:

promediadesviacinpromedioclorurosde

clorurosde

00

00 07.029.24

Cifras exactas o significativas. En toda descripcin cuantitativa es deseable dar la mayor cantidad posible de informacin y esto entraa no solo especificar el valor numrico de las cantidades, sino tambin indicar los lmites de exactitud de la medida.






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As, por ejemplo, decir que el peso de una muestra es 136.2 + 0.1 g. indica que el valor dado se ha medido con un error menor de un decigramo. A veces se

omite el + 0.1 en gracia a la sencillez, pero se sobrentiende que la ltima cifra es incierta

3.3. OBJETIVO DE LA ASIGANTURA DE QUIMICA INDUSTRIAL

INORGANICA EXPERIMENTAL

3.3.1. OBJETIVO GENERAL Reconocer la importancia de los diferentes mtodos y tcnicas bsicas del anlisis qumico mediante la aplicacin a estndares y muestras reales.

3.3.2. LOGROS

Diferencia las tcnicas bsicas del anlisis qumico cualitativo y cuantitativo.

Caracteriza con propiedad muestras de diverso origen en el laboratorio.

Maneja equipos y tcnicas segn la muestra objeto del anlisis.

Aplica la normatividad de caracterizacin de aguas, dependiendo el tipo de muestra.

Interpreta los criterios de la validacin de un mtodo analtico en la aplicacin de algunos parmetros de calidad del agua.

3.3.3. INDICADORRES DE LOGROS

Aplica los diferentes mtodos analticos en la resolucin de problemas especficos en anlisis de la calidad de aguas.

Relaciona los resultados obtenidos con la normatividad y con las condiciones de produccin industrial.

Propone y evala alternativas de solucin para establecer las causas de contaminacin industrial de los cuerpos de agua.

Utiliza los conceptos bsicos de espectrofotometra en la prctica de laboratorio.

Interpreta y aplica los criterios prcticos de la validacin de un mtodo analtico del laboratorio en la caracterizacin de muestras de aguas.

Identifica y propone un mtodo de anlisis para una muestra determinada.






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4. CAPITULO 3

PRCTICAS 1 y 2 DETERMINACIN DE HIERRO POR ESPECTROFOTOMETRA

PRECISIN Y EXACTITUD

3.1. INDICADORES DE LOGRO

Conoce y aplica los criterios del pre-muestreo, mediante la aplicacin de prcticas de pre preparacin de recipientes de muestreo, adicin de conservantes e identificacin de los recipientes requeridos de acuerdo a las cantidades requeridas y al tipo de recipientes segn corresponda.

Con la aplicacin de los protocolos de tratamiento de recipientes de muestreo y de recipientes de trabajo de laboratorio el estudiante interioriza la importancia de ste aspecto en el procesamiento de muestras.

A travs de la aplicacin de los criterios tericos de muestreo de aguas en prcticas de campo el estudiante est en capacidad de llevar a cabo cualquier tipo de muestreo.

Mediante la preparacin de estndares stock y estndares de trabajo el estudiante afianza sus conocimientos tericos y su aplicacin prctica en el laboratorio.

El estudiante adquiere la destreza suficiente en el manejo del equipo de espectrofotometra mediante el estudio previo del manual de funcionamiento y la prctica del mismo en el laboratorio.

A partir del procesamiento qumico de los estndares para la obtencin de las disoluciones coloreadas el estudiante adquiere la destreza en el manejo de la tcnica analtica.

A travs de la lectura espectrofotomtrica de los estndares de trabajo el estudiante identifica, construye e interpreta los conceptos de Precisin (cualitativa y cuantitativa), Curvas de Calibracin (Rango Dinmico Lineal), lmites mnimos y mximos de deteccin, Exactitud (muestra sinttica), Blancos analticos, enriquecimiento y dilucin de muestra.

Mediante la aplicacin a una muestra real el estudiante calcula e interpreta la concentracin de hierro mediante la tcnica espectrofotomtrica.

3.2. CONTENIDO ANALTICO

Muestreo y/o monitoreo: definiciones y aplicaciones

Tipos de muestreo: clasificacin y aplicaciones






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Tipos de muestra: clasificacin y aplicaciones

Recipientes de muestreo, clasificacin, materiales de construccin y usos.

Sistemas de tratamiento de los recipientes de muestreo y material de vidrio de laboratorio

Tipos de sustancias qumicas y materiales utilizadas en los sistemas de tratamiento de recipientes, identificacin y usos.

Materiales, implementos y equipos utilizados en el muestreo.

Estudio detallado del manual de funcionamiento del espectrofotmetro de ultravioleta visible.

Criterios para definir los sitios de un muestreo.

Criterios para la coleccin de muestras.

Caracterizacin de los reactivos utilizados en la preservacin, procesamiento, anlisis y cuantificacin de muestras de aguas en la cuantificacin por espectrofotometra.

Criterios matemticos en la aplicacin de la ecuacin de los mnimos cuadrados como herramienta en el ajuste de las curvas de calibracin.

Fundamentos de la espectrofotometra (definiciones, fundamentos tericos, equipos utilizados principios de funcionamiento, lmites de sensibilidad y aplicaciones.)

Correlaciones entre la lectura espectrofotomtrica y los tiempos de formacin y/o estabilizacin del complejo coloreado.

Criterios terico-prcticos en la preparacin de las disoluciones estndares stock y de las disoluciones de trabajo.

Criterios terico-prcticos en la aplicacin de la validacin de una tcnica de anlisis qumico.

Conceptos bsicos estadsticos: Definicin del nmero de datos,

clculo de media, desviacin estndar y coeficiente de variacin. Conceptos, frmulas de clculo y aplicaciones.

Precisin: reproducibilidad en la medicin, desde el punto de vista

cualitativo, cuantitativo y aplicaciones.

Curva de calibracin: concepto terico, elaboracin, fundamentacin

matemtica, correlacin con el rango dinmico lineal, relacin con la ecuacin de los mnimos cuadrados y aplicaciones.

Lmites de deteccin (mnimos y mximos): concepto terico,

fundamentacin terica, correlacin con la Ley de Lamber y Beer y aplicaciones.

Blancos analticos, muestras sintticas y estndares: conceptos

tericos, fundamentacin matemtica y aplicaciones.

Exactitud: conceptos tericos, fundamentacin matemtica y

aplicaciones.

Cartas de control de calidad: concepto terico, elaboracin, fundamentacin matemtica, correlacin con el control del proceso, relacin con la los lmites de control superior e inferior y con los lmites de alarma superior e inferior.

Criterios terico-prcticos en la aplicacin de los tratamientos de diferentes tipos de muestra.

Seleccin de los recipientes de muestreo.






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Aplicacin del protocolo de tratamiento de recipientes de muestreo y material de laboratorio de acuerdo al procedimiento que se indica en la fig. No. 1 (Anexo 1). Este protocolo se recomienda de acuerdo a los criterios establecidos por el Standard Methods. Teniendo en cuenta los parmetros de calidad del agua objeto de evaluacin, se debe elegir el tipo de recipiente, el material, el tipo de protocolo que se debe aplicar, el volumen a colectar, el tiempo que deba transcurrir antes del anlisis (ver anexo IV) y los respectivos preservantes que se deban aplicar.

Alistamiento de etiquetas, como sugerencia se plantea en anexo II.

Definicin e identificacin de los sitios de muestreo.

Alistamiento del libro de registro de campo, donde se sugieren las variables que se indican en el anexo III

Caracterizacin cualitativa de las materias primas, insumos, productos en proceso y productos terminados del proceso objeto de la evaluacin de sus posibles vertimientos.

Seleccin del tipo de muestra y tipo de muestreo.

Elaboracin del plan de trabajo de muestreo.

Establecer el nmero de muestras a tomar.

Definir cules seran las muestras que van hacer objeto de sub muestreo.

Preparacin de reactivos preservantes (ver especificaciones para preparar las cantidades suficientes de acuerdo al nmero de muestras a preservar y la adicin a los respectivos recipientes de muestreo.

Alistamiento de reactivos refrigerantes, hielo y neveras.

3.3. MARCO TERICO

En la determinacin de hierro con 1,10 fenantrolina, la reaccin del ion Fe+2 y la 1,10 fenantrolina para formar un compuesto de color rojo segn la reaccin: 1/3 Fe+2 + 1-10 fenantrolina complejo tris (1-10 fenantrolina) Fe+3

El hierro debe estar en estado de oxidacin +2 y, el agente reductor se adiciona antes de desarrollar el color. Se puede utilizar la hidroxilamina, en forma de cloruro y la reaccin es (2). 2 Fe +3 + 2 NH2 OH + 2 OH

- 2 Fe +2 + N2O + 4 H3O++ H2O

La formacin del complejo de hierro (II) con fenantrolina se da en un intervalo de pH entre 2 y 9, para asegurarse de la formacin del complejo se adiciona acetato de sodio.

3.4. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS.

(2)Day, Undeswood. Qumica analtica cuantitativa. Prentice hall. 5 edicin. 1969






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3.4.1. MATERIALES

Recipientes de muestreo de plstico incoloro de capacidad de 1 a 4 litros

Etiquetas de identificacin de muestras (ver premuestreo Anexo II-)

Registro de campo (ver anexo III)

Pesa sustancias o vidrio de reloj.

Esptula de plstico

Vasos de precipitados de 50 mL y 250 mL.

Matraces aforados de 100 mL.

Matraz aforado de 1000 mL. 3.4.2. EQUIPOS

Espectrofotmetro visible con un rango de longitud de onda que permita medir a 510 nm.

Balanza analtica con precisin de 0,0001 g.

Celdas de lectura espectrofotomtrica en cuarzo o vidrio.

Sistema de filtracin al vaco si es necesario.

Placa de calentamiento y agitacin magntica

3.4.3. REACTIVOS (todos los reactivos deben ser grado analtico)

1,10 - fenaltrolina monohidratada

cloruro de hidroxilamina

acetato de sodio

sulfato de amonio y hierro II hexa hidratado (FAS)

Agua destilada

cido sulfrico (99% pureza)

3.5. PROCEDIMIENTO Preparar las siguientes soluciones

DISOLUCIN DE 1,10 FENANTROLINA: Disolver 0.1 g de 1,10 -

fenaltrolina monohidratada en 100 mL de agua destilada; si es necesario calentar (NOTA: VERIFICAR TEMPERATURA DE DEGRADACION) para disolver.

DISOLUCIN DE HIDROXIL AMINA: Disolver 10 g de cloruro de hidroxilamina en 100 mL de agua.

DISOLUCIN DE ACETATO DE SODIO: Disolver 10 g de acetato de

sodio en 100 mL de agua destilada

DISOLUCIN ESTNDAR STOCK: Pesar en una balanza analtica

0.0700 g de FAS, disolver en agua y transferir a un baln aforado de 1000 mL, agregar 2.5 mL de cido sulfrico concentrado y diluir la solucin hasta el aforo. Calcular la concentracin de la solucin en ppm. De Fe y presentar sus clculos en su pre informe (CONSULTAR EN LA ETIQUETA DEL REACTIVO EL PORCENTAJE DE PUREZA DEL MISMO). NOTA: Dependiendo de la masa real pesada de FAS re calcular la concentracin de la disolucin estndar stock.






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DISOLUCIN ESTNDARES DE TRABAJO: Pipetear en seis

matraces volumtricos de 100 mL 1, 5, 10, 25, 50 y 75 mL de la solucin estndar stock de hierro. Calcular las concentraciones de los patrones preparados, en ppm (las concentraciones de las disoluciones de trabajo patrones se deben calcular y reportarlas en el pre informe). En otro matraz colocar 50 mL de agua destilada, esta disolucin constituye el blanco analtico (blanco es una disolucin testigo que contiene todo menos la muestra ni el estndar).

DESARROLLO DE COLOR: A cada matraz preparado en el numeral 6.2.

agregar 1 mL de solucin de hidoxilamina, 10 mL de solucin de 1,10 fenantrolina y 8 mL de solucin de acetato de sodio. Diluir las soluciones hasta el aforo, dejar reposar durante 10 minutos (tiempo mnimo requerido para que el complejo coloreado desarrolle suficientemente su color).NOTA: Verificar con los referentes bibliogrficos el tiempo mximo permitido que permita mantener estable la formacin del complejo coloreado.

CONSTRUCCIN DE CURVA ESPECTRAL: Empleando el blanco y una de

las soluciones, medir la absorbancia a diferentes longitudes de onda en intervalos de 20 nm empezando en 400 nm y terminando en 560 nm), al determinar el rango de mxima absorbancia, ajustar los valores en nm ya no de 20 en 20 sino de 5 en 5 y definir el valor de mxima absorbancia. Graficar la absorbancia contra la longitud de onda de sta manera construir la curva espectral. Seleccionar la longitud de onda adecuada (longitud de onda donde se detecta la mxima absorbancia) para la determinacin de hierro por mtodo espectrofotomtrico utilizando 1,10 fenantrolina. NOTA: Cuando se midan los valores de absorbancia al variar la longitud de onda, siempre ajustar el cero con el blanco antes de la medicin. ESTUDIO DE PRESICIN: Elegir una de las disoluciones estndares de trabajo (puede ser la de concentracin media) y llevar a cabo estudio de precisin (reproducibilidad de la medicin); midiendo repetidamente el

mismo estndar diez a doce veces y efectuar los clculos estadsticos respectivos que permitan deducir tcnicamente el comportamiento de la precisin (esto es analizar los valores medidos de absorbancia y elegir los datos que sean ms cercanos entre s, calcular con los valores elegidos la media aritmtica, luego calcular la desviacin estndar y finalmente calcular el grado de confiabilidad ver ecuaciones y criterios en anexo I, literal clculos de precisin-) CONSTRUCCIN DE LA CURVA DE CALIBRACIN: Usar la longitud de

onda seleccionada, medir la absorbancia de cada solucin estndar de trabajo. Graficar la absorbancia contra la concentracin de los estndares de trabajo, esta grfica constituye la curva de calibracin. Determinar si se cumple la ley de Beer. Ajustar la curva de calibracin aplicando el programa de regresin lineal en la ecuacin de la recta, determinar cada variable de la ecuacin y calcular el coeficiente de correlacin r elevado al cuadrado), ste valor si es mayor a 0.95 quiere decir que existe una buena linealidad de la curva, si est por






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debajo de ste valor se debe examinar qu valores (o muy bajos o muy altos de absorbancia) estn fuera de rango y eliminarlos. Si el valor es muy cercano a 1.00 quiere decir que la linealidad est muy cercana a la ideal y por lo tanto la ley de Lambert y Beer se cumple en los rangos de concentracin evaluados.

ESTUDIO DE EXACTITUD: Se entregar una muestra problema, a la cual se le debe aplicar el mismo procedimiento como se indic anteriormente. Se debe leer la absorbancia correspondiente, con ste valor se calcula la concentracin de hierro de acuerdo al ajuste de la curva de calibracin. Con los datos anteriores se calcula la EXACTITUD (ver anexo I). 3.6. MEDIDAS DE SEGURIDAD: Ver Captulo I 3.7. DISPOSICIN DE RESDUOS: Ver ANEXO VII 3.8. PREGUNTAS

Mencionar y explicar por lo menos cinco interferencias en el anlisis de hierro por espectrofotometra en muestras de aguas.

Establecer por lo menos tres diferencias y tres semejanzas experimentales entre curva espectral y curva de calibracin.

Determinar conceptualmente cual es la accin qumica de los reactivos comprometidos en la determinacin de hierro por espectrofotometra.

Establecer por lo menos tres diferencias y tres semejanzas entre precisin y exactitud.

De qu manera procedera usted si una muestra de agua en la determinacin de hierro por espectrofotometra contiene altos contenidos de materia orgnica y presenta un color oscuro.

Dos muestras de agua a las cuales se les pretende evaluar hierro por espectrofotometra manifiestan valores de absorbencia de 0.005 y 2.251, los lmites mnimos y mximo de deteccin son: 0.015 y 1.989. Cmo procedera para el clculo de la concentracin de las dos muestras objeto de la evaluacin?

Mencionar y explicar en qu otros campos de aplicacin, adems de aguas, podra aplicar la determinacin de hierro por espectrofotometra.

Mencionar y explicar cinco aspectos que deben tenerse en cuenta para llevar a cabo un muestreo representativo y selectivo en la determinacin de hierro por espectrofotometra.

3.9. BIBLIOGRAFA: Ver captulo






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4. CAPITULO 4. 5. PRACTICA No. 3

ANLISIS QUMICO CUALITATIVO CATIONES DEL GRUPO I Y II

5.1. INDICADORES DE LOGRO

Identifica las reacciones de los cationes del grupo I y II

Diferencia los estados de oxidacin del grupo I y II

Diferenciar cualitativamente los cationes del grupo I y II

Realiza un anlisis cualitativo de una muestra sinttica para identificar los cationes del grupo I y II.

5.2. CONTENIDO ANALTICO

Reacciones qumicas; tipos, caractersticas, aplicaciones y ejemplos.

Propiedades fsicas y qumicas de los elementos pertenecientes al grupo I y grupo II.

Reacciones qumicas especficas de los cationes del grupo I y grupo II, caractersticas de los reactantes y de los productos formados en relacin con la identificacin de los cationes I y II.

Reacciones complejo mtricas, caractersticas, aplicaciones y ejemplos.

Reacciones de precipitacin, caractersticas, aplicaciones y ejemplos

5.3. MARCO TERICO

La presente prctica tiene el propsito que el estudiante aprenda a identificar cualitativamente los componentes de una muestra problema. La marcha sistemtica analtica requiere de la separacin de grupo de cationes y aniones y posterior aislamiento de cada uno, para proceder a su identificacin. O por el mtodo de las reacciones especficas aplicable en presencia de diversas sustancias para la identificacin directa de los cationes.

5.3.1. GRUPO I Este grupo est constituido por tres metales: Ag, Hg (oso) y Pb, cuyos cloruros son prcticamente insolubles en agua y cido diluido. Por lo tanto, si se aade a una solucin que contenga los cationes Ag+1, Hg+1, Pb+2 el Ion cloruro de preferencia en forma de HCl diluido, se forma un precipitado blanco de AgCl, Hg2Cl2, PbCl2. El plomo no precipita completamente en el grupo I y la parte que permanece en solucin precipita como sulfuros en el grupo II. El comportamiento en medio cido o alcalino se resume en la tabla No.4.1.






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TABLA No.4.1. Comportamiento de los iones del grupo I en medio cido y bsico

Elementos Iones en solucin cida H+

Iones en solucin

amoniacal

Iones en solucin

fuertemente bsica

Precipitados del grupo I

En presencia

de Cl-

Color

Plata Ag Ag+ [Ag(NH3)2]+ AgCl Blanco

Mercurio Hg

Hg2+2 Hg2Cl2 Blanco

Plomo Pb

Pb+2 [HPbO2]- PbCl2 Blanco

5.3.2. GRUPO II Los cationes pertenecientes al grupo II estn formados por los elementos que se indican en la tabla No.4.2., los cuales muestran un comportamiento especfico dependiendo de las caractersticas en las cuales suceda la reaccin, ste comportamiento que se revela en las caractersticas especficas de la formacin de precipitados, desprendimientos de vapor, reacciones exotrmicas, endotrmicas, formacin de coloraciones determinadas, entre otras propiedades que se resumen a continuacin: TABLA No.4.2. Comportamiento de los iones del grupo II en medio cido y bsico

ELEMENTOS

IONES EN SOL ACIDA

IONES EN SOL

AMONIACAL

IONES EN SOL BASICA

OH

REACTIVO PPTE(*) H2S PPTA**) COMO

COLOR

Grupo A

Hg Hg+2 Hg(HN3)4 HgS Negro

Pb Pb+2 HPbO2 PbS Negro

Bi Bi+3 Bi2S3 Negro

Cu Cu +1

Cu+2 Cu(NH3)4 CuS Negro

Cd Cd+2 Cd (NH3)4 CdS Amarillo

Grupo B

As AsO-3

AsO-4 AsO-3

AsO-4 AsO-3

AsO-4 As2S3 As2S5

Amarillo Amarillo

Sb Sb+4

Sb+5

SbO3-3

SbO4

-3

Sb2S3

Sb2S5

Amarillo naranja Amarillo naranja

S S+2 S +4

HSnO-2 HSnO-3

SnS SnS2

Caf amarillo






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(*): PRECIPITANTE (**): PRECIPITA COMO 4.4 MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS.

4.4.1.MATERIALES

Tubos de ensayo.

Tubos para centrfuga

Pipetas Paster. Gradilla para tubos de ensayo.

Churruscos. 4.4.2. EQUIPOS

Centrfuga.

Bao Mara.

Cabina de extraccin de vapores.

4.4.3.REACTIVOS

Disoluciones acuosas individuales 1M de Ag+, Hg2+2, Pb+2,

Bi+3, Cu+2y Cd+2.

HCl 3M.

cido actico 3M.

Cromato de potasio 0.5 M.

hidrxido de amonio 3M.

cido ntrico concentrado.

Tioacetamida

HNO3 3M.

HCl concentrado.

SnCl2 acuoso (preparado en el momento).

H2SO4 concentrado.

Acetato de amonio acuoso.

NH4OH concentrado.

Na2SnO2 o SnCl2 acuoso.

Ac. Actico.

HCN KCN acuoso. K4Fe (CN)6 acuoso.

4.5 PROCEDIMIENTO 4.5.1. GRUPO I PROCEDIMIENTO UNO.

Colocar en un tubo de ensayo unas 15 gotas de la solucin objeto de anlisis, la cual puede contener todos los cationes de los Grupos I, agregar gota a gota (6 gotas) de HCl 3M, agitar fuertemente y centrifugar. Agregar al lquido sobrenadarte o centrifugado otra gota de HCl 3M, si no se forma ms






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precipitado, la precipitacin fue completa. Remover el centrifugado con una micro pipeta y eliminarse. Lavar el precipitado blanco que queda en el tubo de ensayo con 15 gotas de agua fra que contenga 2 gotas de HCl 3M. El agua del lavado puede descartarse. Toda la operacin realizada anteriormente debe ser en fro y con cido de la concentracin expresada anteriormente, pues en caliente se disuelve el PbCl2 y con cido ms concentrado se forman iones complejos solubles de plomo y plata. PROCEDIMIENTO DOS. Separacin del cloruro de plomo. El precipitado blanco obtenido en el procedimiento uno puede ser de PbCl2, AgCl y Hg2Cl2. Agregar unas 10 gotas de agua fra y calentar en un bao mara durante unos 3 - 5 minutos, teniendo el cuidado de agitar con frecuencia. Centrifugar rpidamente y separar el centrifugado con una micro pipeta. El centrifugado se debe guardar en un tubo de ensayo caliente el cual debe permanecer dentro del bao mara. El centrifugado puede contener el catin Pb+2, agregar 5 gotas de cido actico 3M. Posteriormente agregar 1 o 2 gotas de solucin de cromato de potasio 0.5 M. Un precipitado amarillo de PbCrO4 indica la presencia del ION PLOMO.

El residuo puede contener AgCl y Hg2Cl2 que no son solubles en agua caliente. Lavar dos veces con 10 gotas de agua caliente, agitar fuertemente para eliminar el catin Pb+2, si todava hay vestigios de l. Tratar el precipitado blanco con 15 gotas de hidrxido de amonio 3M. Agitar fuertemente y centrifugar. La aparicin de un residuo negro indica la presencia del ION MERCURIOSO. El centrifugado puede contener el ion complejo diamino plata uno Ag (NH3)2

+. Acidificar con cido ntrico concentrado. La formacin de un precipitado blanco confirma la presencia del ION PLATA. Este procedimiento se resume en la figura No. 4.1 RECOMENDACIONES El reactivo precipitante para los cationes del Grupo I, es el cido Clorhdrico 3M, agregado en un ligero exceso, para que precipiten como cloruros insolubles. Es necesario un ligero exceso de HCl por las siguientes razones: a) Garantiza la precipitacin de los tres cationes. b) Disminuye la solubilidad de los cloruros formados por el efecto del ion comn c) Previene la precipitacin de las sales bsicas tales como el oxicloruro de antimonio SbOCl y el oxicloruro de bismuto BiOCl. Debe evitarse un exceso de reactivo precipitante porque el precipitado blanco de cloruro de plomo formado se disuelve formando el ion






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complejo tetracloro plomo dos [PbCl]-2 y el estudiante puede omitir este hecho. Los cloruros de plata y mercurioso muestran una ligera tendencia, prcticamente insignificante en formar iones complejos. El cloruro de plomo es mucho ms soluble que el de plata y el mercurioso y adems no precipita completamente en el Grupo I. Esta es la razn por la cual todo o parte del catin es precipitado como sulfuro de plomo, PbS en el Grupo II. Si la solucin desconocida contiene muy poco del catin plomo no precipita como cloruro en el Grupo I.






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Figura No.4.1. MARCHA DE SEPARACIN DE LOS CATIONES DEL GRUPO I (Solucin de iones que contienen todos los iones metlicos comunes)

Ag

+, Hg2

+2, Pb

+2

(2) (1) Mezclar en una mismo tubo de ensayo Soluciones independientes medir en Aproximadamente 0.2ml de cada disolucin. tubos de ensayo independiente de 0.5 ml de cada disolucin.

(3) A cada disolucin de (1) o de (2) agregar unas

gotas de HCl 3M hasta observar precipitado y centrifugar.

Slido Solucin

PbCl2, AgCl, HgCl2 Puede contener todos los iones metlicos, cuyos cloruros son solubles Paso (4) agregar H2O caliente, o calentar y centrifugar Slido Solucin AgCl, Hg2Cl2 PbCl2

(soluble en agua caliente)

Agregar cido actico 3M (6) agregar K2Cr2O7 (5) agregar solucin de NH3 o (NH4OH) y centrifugar (6) PbCrO4 es un precipitado es de color

amarillo. PRUEBA POSITIVA de Pb Slido Solucin Ag (NH3)2 + Cl

-

Hg HgNH2Cl Negro O gris Blanco si estn los dos Paso (7) PRUEBA POSITIVA Hg Agregar HNO3 3M AgCl blanco PRUEBA POSITIVA de Ag

4.5.2. GRUPO II RECOMENDACIONES






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Los cationes del grupo II precipitan como sulfuros insolubles en una solucin 0.2M a 0.3 M en cido clorhdrico. Si la solucin es dbilmente cida, el arsnico no precipita o su precipitacin es incompleta. Si la solucin es fuertemente cida, el plomo, cadmio y estao no precipitan o su precipitacin es incompleta, ocasionando problemas posteriores. La acidez se puede ajustar en la siguiente forma: lleve la solucin a un pH de 7.00 adicionando hidrxido de amonio o cido clorhdrico, de acuerdo al carcter cido o alcalino que presente inicialmente la solucin. Durante el proceso de ajuste de acidez, se formarn una serie de precipitados los cuales pueden ser de cloruro de plomo, o sales bsicas de bismuto, antimonio o estao. Estos precipitados no deben ser desechados, pues todos ellos sern convertidos en sulfuros una vez la solucin sea tratada con el Ion sulfuroproveniente del cido sulfhdrico-, o con tioacetamida. PROCEDIMIENTO. Se procede de acuerdo al mapa conceptual que se presenta en la figura No. 4.2






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Fig. No. 4.2. MARCHA DE SEPARACIN DE LOS CATIONES DEL GRUPO II La solucin del paso I o una solucin de la que se sabe contienen nicamente elementos del grupo II Hg

+2, Pb

+2, Bi

+3, Cu

+2, Cd

+2

Agregar H2S o tioacetamida calentar y centrifugar Slido Solucin HgS, PbS, Bi2S3 CuS, CdS Iones del grupo III, IV, V, si existieran (descartar) (2) Agregar HNO3 3M Calentar y centrifugar Slido HgS (nico no soluble en HNO3) Paso (3) Agregar (HCl + HNO3) 3: 1(concentrado) Solucin Caliente (Agua regia) Pb

+2, Bi

+3, Cu

+2, Cd

+2

Paso (4) Hg

+2 (mercurio)

Agregue SnCl2 (preparar en el momento) (4) Agregar H2SO4 concentrado (Precipita Pb). Centrifugar Hg. Negro o Hg2Cl2 Blanco Slido Solucin PbSO4 Bi

+3, Cu

+2, Cd

+

(5) Agregar (Acetato de amonio) (6) agregar (NH4OH) en exceso (Comprobacin) * Centrifugar Calentar Pb

+2

K2CrO4 Slido Solucin Bi (OH)3 blanco (Cu (NH3)4)

+2

(Cd (NH3)4)+2

Divido en 2 Agregar Na2SnO2 o SnCl2

Bi Negro PbCrO4 Amarillo (Cd (NH3)4)

+2 (Cd (NH3)4)

+2

(Cu (NH3)4)+2

(Cu (NH3)4)+2

Agregar Ac. Actico + HCN KCN Cu

+2, Cd

+2 (Cu (CN)3)

-2 (Cd (CN)4)

+2

+ Tioacetamida

Agregar K4Fe (CN)6

+ Calentamiento

Cu2Fe (CN)6 Cd2Fe (CN)6 CdS Rojo Blanco Amarillo Cu enmascara el Pb






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(*) Con disolucin de NH4OH en agua 1:1. Agregar gota a gota hasta neutralizar comprobar con papel indicador luego agregar 2 a 4 gotas de NH4OH concentrado hasta alcanzar alcalinidad.

4.6 MEDIDAS DE SEGURIDAD: Ver Captulo 1. 4.7 DISPOSICIN DE RESDUOS: Ver ANEXO VII 4.8 PREGUNTAS.

Construir y balancear las reacciones qumicas de cada una de las pruebas efectuadas en la caracterizacin de los cationes del grupo I y II.

Qu y cules son los estados de oxidacin y los nmeros de coordinacin de los cationes del grupo I y II. Mencione ejemplos de aplicacin y analizar la correlacin que pueda existir con el desarrollo de la prctica.

Mencionar y explicar cules podran ser algunas aplicaciones industriales de los grupos I y II de cationes.

Establecer un cuadro comparativo que permita identificar y diferenciar entre las caractersticas qumicas y fsicas de los grupos I y II.

Cules podran ser las razones por las cuales el SnCl2 se debe

preparar en el momento de usarlo?

Explicar en qu consiste el criterio del in comn en la determinacin cualitativa de cationes.

4.9 BIBLIOGRAFA: Ver captulo 9.






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5. CAPITULO 5.

PRACTICA No. 4

ANALISIS ORGANOLPTICO, SLIDOS, ACIDEZ, DUREZA, CLORUROS 5.1. INDICADORES DE LOGRO.

Realiza anlisis de diferentes muestras de agua con el objeto de evaluar algunos parmetros fsicos qumicos.

Diferencia entre anlisis fsico, qumico, cualitativo y cuantitativo mediante la realizacin experimental de algunas pruebas de caracterizacin de aguas de diferente origen.

Adquiere destreza en el manejo y aplicacin de tcnicas y equipos instrumentales en la caracterizacin de algunos parmetros de la calidad del agua mediante el anlisis de muestras sintticas y muestras reales

Aplica la normatividad de caracterizacin de la calidad de aguas, mediante el anlisis de diferentes muestras y la identificacin y cuantificacin de algunos parmetros fisicoqumicos.

5.2. CONTENIDO ANALTICO Fundamentos tericos prcticos de tcnicas analticas para la evaluacin de los parmetros bsicos de la calidad del agua (gravimetra, y volumetra).

Normas que rigen la calidad fisicoqumica del agua (Decretos 1594 del ministerio de salud, decreto 1575 del ministerio de proteccin social y resolucin 2115 del ministerio de proteccin social y ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial. Estequiometria de reacciones qumicas. Estequiometria de la preparacin de disoluciones acuosas. Expresin cuantitativa de los resultados en la evaluacin de la concentracin de las disoluciones estndar y de las disoluciones problema. Indicadores qumicos en la evaluacin de acidez, durezas y cloruros en aguas. 5.3. MARCO TERICO ANLISIS DE AGUAS CONTROL FISICO QUMICO DE AGUAS

Nuestro medio ambiente y nuestra vida, dependen de un recurso muy conocido, el agua. El agua es una mezcla de diversas sustancias qumicas que tiene propiedades muy particulares, una de ellas es su gran poder disolvente y por sta razn casi nunca la encontramos como agua pura.






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El agua tal como existe, pocas veces se puede usar en forma natural, se requiere conocer sus caractersticas fsicas, qumicas, la naturaleza cantidad de sustancias disueltas o suspendidas que contenga para acondicionarla de acuerdo al uso deseado.

Normalmente el agua se clasifica segn su origen, el uso que se le vaya a dar y las sustancias que tiene en solucin. La muestra debe ser representativa del agua que se va a analizar. Por consiguiente, debe tomarse con ste criterio, para que los resultados del anlisis tengan completa validez. Debe pensarse que pequeas cantidades de aceite, polvo u otras sustancias extraas, varan los resultados y conducen a conclusiones errneas. Las botellas o recipientes en donde se va a tomar o envasar la muestra deben lavarse varias veces con agua antes de llenarlas (siempre y cuando al recipiente no se le haya agregado ningn tipo de preservante qumico). Deben taparse con tapas nuevas o limpias (ver anexo I). La cantidad de la muestra depende del propsito del anlisis. Para determinaciones de rutina bastan 500 ml. (ver anexo I y II) MTODOS DE EXPRESIN DE RESULTADOS. Aunque los anlisis de aguas se practiquen de acuerdo con mtodos estndar, las maneras de expresar los resultados son muy diversas. Una de ellas son las partes por milln (ppm), numricamente igual a miligramos/ litro, partes por billn (ppb), numricamente igual a microgramos/Litro. La alcalinidad se debe principalmente a la presencia de bicarbonatos, carbonatos e hidrxidos en las aguas naturales o tratadas. Para la titulacin se emplean corrientemente como indicadores fenolftalena y metil naranja o azul de bromo fenol. El cido carbnico (H2CO3) es diprtico y dbil en sus dos disociaciones, por consiguiente puede dar lugar a dos clases de sales; los carbonatos y los bicarbonatos y las soluciones acuosas de carbonatos alcalinos (N2CO3, K2CO3, Li2CO3, etc.) presentan reaccin bsica (pH alrededor de 11). El ion carbonato, base ms fuerte que el ion bicarbonato reacciona fcilmente con los protones de los cidos: CO3

- + H+ HCO3- , reaccin que es prcticamente completa a pH = 8

Por otra parte el ion bicarbonato tambin reacciona con los protones: HCO3

- + H+ CO2 + H2O esta reaccin se completa a pH = 3.9.






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Por lo anterior se deduce que se puede determinar cualitativa y cuantitativamente la composicin de una mezcla que est constituida por carbonatos y bicarbonatos, si se emplean indicadores de pH apropiados. Como la fenolftalena tiene un intervalo de pH de viraje de 8 a 10, siendo incolora a valores de pH inferiores a 8.2 y fucsia a pH superiores a 10, servir para indicar cuando ha finalizado la reaccin primera. El metil naranja o el azul de bromofenol, que tienen intervalos de viraje de 3 a 4.4 el primero y de 3.1 a 4.5, el segundo, servirn para verificar cuando ha finalizado la reaccin segunda. El metil naranja es amarillo a pH superiores a 4.4 y naranja a pH inferiores a 3 teniendo distintas tonalidades de anaranjado entre 3 y 4.4. El azul de bromofenol es azul para valores de pH superiores a 4.5 y amarillo a pH inferiores a 3.1, siendo marrn entre 3.1 y 4.5. 5.4. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS. 5.4.1. MATERIALES

Cpsulas de porcelana de 100 mL.

Probeta de 100 mL.

Pipetas graduadas y aforadas de 5, 10, 25 y 50 mL.

Embudos de filtracin.

Soporte universal.

Pinzas, nuez doble y aros metlicos.

Mechero Bunssen.

Beakers de 100, 500 y 1000 mL.

Bureta graduada de 25 mL.

Erlenmeyer de 100 y 250 mL.

Cono Inhoff de capacidad de 1000 mL.

Pinzas metlicas para cpsula.

Desecador con desecante que contenga indicador de humedad.

Papel de filtro.

5.4.2. EQUIPOS

Horno de calentamiento con temperatura controlada.

Mufla.

Bao mara con temperatura controlada.

Turbidmetro.

pHmetro.

Conductmetro.

5.4.3. REACTIVOS

Fenolftalena (disolucin)

Metil naranja(disolucin)






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Negro de eriocromo T (reactivo puro)

Murexida (reactivo puro)

Disolucin de (NH4)2CO3 al 5%

Disolucin de NaOH 0.02.

Disolucin de 0.05 N de EDTA.

Disolucin de NaOH 4N.

Disolucin de K2CrO4 al 5%.

Disolucin de AgNO3 0.05 N.

5.5. PROCEDIMIENTO

5.5.1. EXAMEN ORGANOLPTICO. Cuando el agua se analiza las primeras propiedades que se determinan son, olor y color. (NOTA: Nunca hacer prueba de sabor en ningn tipo de muestra de agua, salvo que se cuente con la plena seguridad sobre la calidad y origen del agua).

5.5.1.1. ALMACENAMIENTO DE LA MUESTRA La muestra debe ser recolectada de acuerdo a los criterios establecidos en las prcticas 1 y 2.

5.5.1.2. CAMPO DE APLICACIN

Este mtodo es aplicable en la totalidad de las muestras; tales como agua potable, agua cruda, aguas residuales (domstica o industrial, aguas con destino a diferentes usos; tales como el agrcola, transporte, industrial, pecuario, recreativo, entre otros.). sta prueba se lleva a cabo de la siguiente manera: a) Determinar la temperatura del agua y del aire circundante.

b) Limpidez y color. Observar la muestra colocada en un vaso de precipitados, contra la luz y sobre fondo blanco. c) Olor. Este ensayo se lleva a cabo calentando la muestra a 40 C y

apreciando el olor que desprende teniendo la precaucin de no inhalar directamente sino con la debida aireacin respectiva. NOTA: Esta prueba puede determinarse registrando las caractersticas que se observe del agua objeto de su muestreo, determinar el mayor nmero de detalles, describiendo cada caracterstica que gobierne el sitio de muestreo.

5.5.2. CONTENIDO DE SLIDOS.






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Slidos Sedimentables: Instalar sobre un soporte universal la nuez, el aro y el cono inhoff, teniendo en cuenta que el cono este perfectamente limpio y en posicin horizontal. Agitar la muestra, medir 1000 mL y depositar en el cono inhoff. Dejar reposar por espacio de 60 minutos, haciendo movimientos circulares al cono 4 o 5 veces durante el transcurso de la prueba. Leer el volumen sedimentado (en mililitros) y expresar la concentracin del volumen sedimentable en ml/L (ppm. Volumen/volumen) Slidos totales: Debe seleccionarse un volumen de muestra que deje por

evaporacin de 20 a 25 mg de slidos; se miden 100 o 200 mL de la muestra sin filtrar y homogenizada se vierte en una cpsula de porcelana

previamente tratada trmicamente (secada a 110C durante 30 minutos) y se evapora el lquido; despus se seca el residuo hasta peso constante en el horno a 110 C, se enfra la cpsula en un desecador y luego se pesa; el aumento de peso representa los slidos totales. El resultado se expresa en partes por milln (mg/L). Slidos suspendidos y slidos disueltos: Disponer de una capsula de porcelana y un papel de filtro previamente tratados trmicamente (secados a 110C durante 30 minutos), pesar en balanza analtica los dos materiales anteriormente mencionados. Medir 200 mL de muestra original (reposada, evitar que arrastre slidos sedimentables) y filtrar. Guardar el lquido filtrado. Retirar el medio filtrante del embudo y disponer en un vidrio de reloj y someter a calentamiento a 110C durante 1 hora, retirar el medio filtrante del horno y enfriar en desecador y luego pesar nuevamente en balanza analtica. Calcular los slidos suspendidos expresados en ppm. Con el lquido filtrado, previamente medido (100 o 150 mL) disponerlos en la capsula de porcelana, someter a calentamiento hasta sequedad y luego enfriar en desecador y finalmente pesar. Calcular los slidos disueltos expresados en ppm.

Slidos totales fijos: Se calcina el residuo de la determinacin de los slidos totales a una temperatura de 550C (en una mufla) durante una hora. Se deja enfriar la cpsula en un desecador, posteriormente, se humedece el residuo con 5 mL de solucin de (NH4)2CO3 al 5% y se seca a 110 C; esta operacin convierte los xidos a carbonatos. Se enfra la cpsula en un desecador y luego se pesar y restar la masa de la cpsula para obtener la masa del residuo fijo (slidos totales fijos). La diferencia entre esta cifra y los slidos totales dar los slidos voltiles. El resultado se expresa en partes por

milln.

5.5.3. ACIDEZ Es debida a la presencia de dixido de carbono no combinado y sales de cidos fuertes y bases dbiles.






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5.5.3.1. PROCEDIMIENTO

Determinacin de pH

Agitar muy bien la muestra de agua.

Medir aproximadamente 50 mL de muestra en un beaker de 100 ml.

Verificar que los conectores del electrodo estn adecuadamente instalados, seguidamente, encender el equipo y esperar hasta que presente lectura en la pantalla del mismo. Examinar el estado del equipo mediante la lectura correspondiente.

Introducir el electrodo en la muestra de agua, de tal manera que el agua cubra el 30 % del electrodo. Tener la precaucin de lavar previamente el electrodo con abundante agua destilada, as mismo, asegurarse que el dispositivo de llenado de KCl (electrolito soporte) ste abierto, de igual manera comprobar que el nivel de KCl ste por lo menos al 80 % del cuerpo del electrodo.

Agitar levemente la muestra de agua con movimientos circulares del vaso que contiene la muestra, esperar aproximadamente dos minutos hasta que la lectura se estabilice o hasta que la pantalla del equipo deje de titilar la seal del mismo y leer el dato.

Simultneamente a la lectura de pH se puede tambin leer la temperatura, para lo cual aparece el valor en el mismo display del equipo.

Las unidades de medida del pH son adimensionales y de la temperatura en grados celcius.

Dependiendo del valor de pH obtenido en el punto anterior determinar la acidez que corresponda. Si el pH est por encima de 8.2 no existe acidez, ya que la muestra es de carcter alcalino. Si la muestra tiene un pH por debajo de 4.2 no existe alcalinidad ya que es una muestra de naturaleza qumica acida. En el caso de que la muestra este en el intervalo entre 4.2 y 8.2 proceder de acuerdo a lo establecido en los siguientes pasos:

5.5.3.1.1. Acidez al naranja de metilo. A 100 mL. de muestra filtrada, depositarla en un erlenmeyer colocado sobre una superficie blanca, agregar 2 gotas de solucin de metil naranja y titular con NaOH 0.02N (si es necesario) mezclar suavemente hasta

que el color de la solucin cambie a naranja. pH = 4.5

5.5.3.1.2. Acidez a la fenolftalena. Repetir el procedimiento anterior utilizando solucin etanlica de fenolftalena como indicador y titular (si es necesario) hasta que aparezca un ligero color rosa. pH = 8.3.

Equivalentes-gramo de NaOH = Equivalentes-gramo de CaCO3, transformar los equivalentes en mg y hallar las ppm como CaCO3

5.5.4. ALCALINIDAD






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Este mtodo, es aplicable para la determinacin de la alcalinidad de carbonatos y bicarbonatos, en aguas naturales, domesticas, industriales y residuales.


Tener en cuenta los criterios establecidos con anterioridad.

Colocar 5 mL (o el volumen que se le indique) de la muestra en un erlenmeyer de 100 mL, agregar 2 gotas de indicador fenolftalena al 0.25% Si aparece un color fucsia fuerte o tenue rosa, titular con HCl o H2SO4 estandarizado hasta un que vire a incoloro. Registrar el volumen de cido

consumido y determinar la concentracin en ppm.

Repetir el procedimiento anterior para muestras conocidas para carbonatos, bicarbonatos consultar posibles casos enunciados. 3

5.5.5. DUREZA.

5.5.5.1. GENERALIDADES

La dureza de un agua es la suma de las concentraciones de todos los cationes metlicos excepto los alcalinos Na y K, presentes en el agua en forma de carbonatos, cloruros y sulfatos. La dureza es indeseable en algunos procesos, tales como el lavado domstico e industrial, provocando que se consuma ms jabn, al producirse sales insolubles. En calderas y sistemas de enfriados por agua, se producen incrustaciones en las tuberas y una prdida en la eficiencia de la transferencia de calor. Adems le da un sabor indeseable al agua potable. Cantidades elevadas de dureza deben ser removidas antes de su aplicacin en la industria, de bebidas, lavanderas, teido y textil. La dureza en aguas se expresa teniendo en cuenta la presencia de elementos metlicos representativos en cuerpos de agua y en los lechos que los soportan, esto es que los iones calcio y magnesio son los que ms se han detectado en estos entornos, por lo tanto la dureza generalmente se reconoce como dureza clcica y como dureza magnsica. As mismo, la sumatoria de estas durezas se reconoce como dureza total. Otra forma de reconocer las durezas en aguas, est relacionada con la persistencia de sustancias qumicas en ella, por lo tanto aquellas sustancias que permanecen ms en ella se reconoce como dureza permanente, de ah surge la necesidad de someter la muestra a evaporacin durante 30 minutos. La otra parte de la

3 Ver anexo III






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dureza, corresponde a la dureza proveniente de las sustancias que se degradan fcilmente y constituye la dureza temporal. La sumatoria de la dureza permanente y de la dureza temporal corresponde igualmente a la dureza total.

En la Tabla No.3 y 4. Se presenta la interpretacin de la dureza y su respectiva calificacin:

TABLA No. 5.1 INTERPRETACIN DE LA DUREZA EN AGUAS EXRESADA COMO CaCO3.

Dureza como CaCO3. Interpretacin

0.0-7.5 Agua suave

75.0-150.0 Agua poco dura

150.0-300.0 Agua dura

> 300.0 Agua muy dura

TABLA No. 5.2 INTERPRETACIN DE LA DUREZA EN AGUAS EXRESADA EN GRADOS ALEMANES.

Dureza en grados alemanes Interpretacin 0-4 Muy blanda

4-8 Blanda

8-12 Semidura

12-18 Medianamente dura

18-30 Dura

> 30 Muy dura

10 mg. de CaCO3 = 1 mL de E.D.T.A. = 0.56 grados alemanes

En agua potable el lmite mximo permisible es de 300 mg/L de dureza. (Decreto 1575 y resolucin 2115 de 2007 Ministerio de proteccin social y Ministerio de Ambiente, vivienda y Desarrollo Territorial Bogot.)

En agua para calderas el lmite ideal4 es de N.D. No detectable de dureza y debe reportarse el lmite de deteccin de la tcnica de anlisis.

5.5.5.2. ALMACENAMIENTO DE LA MUESTRA

La muestra puede ser recolectada y almacenada en un recipiente de plstico bien tapado, refrigerada y siguiendo los requerimientos planteados en los anexos I y IV.


4 http://www.econext.com.mx/pdf/CALIDAD%20DE%20AGUA%20PARA%20GENERADORES%20DE%20VAPOR.pdf






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El anlisis de la dureza total, dureza clcica, dureza magnsica, dureza temporal y dureza permanente en muestra de aguas es utilizada en la industria de bebidas, lavandera, fabricacin de detergentes, acabados metlicos, teido de textiles, en agua potable y para calderas, entre otras


Dureza total. Transferir 100 mL de la muestra a un erlenmeyer y agregar

de 2 a 10 mL. de la solucin tampn y 5 gotas de solucin de negro de eriocromo T o una cucharadita de ste reactivo puro. Titular con solucin 0.05 N de EDTA, hasta que la solucin haya perdido todo rastro de color rojo. El color en el punto final es generalmente verdoso pero en algunas aguas es gris neutro.

Dureza permanente. Transferir 100 mL de la muestra a un erlenmeyer de

250 mL, dejar e bullir durante 30 minutos, enfriar y completar el volumen inicial con agua destilada en una probeta. Filtrar y sobre el filtrado determinar la dureza permanente con el mtodo descrito para la determinacin de dureza total.

Equivalentes gramos de EDTA = Equivalentes gramos de CaCO3 Hallar los mg de CaCO3 y la concentracin en ppm para cada caso.

Dureza temporal. Debida a carbonatos y bicarbonatos de calcio y magnesio. La diferencia entre el grado de dureza total y el de dureza permanente nos da la dureza temporal.

NOTAS. 1.- En la determinacin de la dureza total, la aparicin de un color gris en el punto final, es debido a la presencia de hierro y manganeso. Este efecto puede ser suprimido por la adicin de 5 mL. de solucin de trietanolamina al 20%, antes de titular con el EDTA 0.05N 2.- Si la dureza del agua es superior a 200 mg/L en trminos de carbonato de

calcio, debe tomarse una muestra ms pequea de 25 mL. Determinacin del calcio por titulacin con EDTA: transferir 100 mL. De la muestra a un erlenmeyer de 250 mL, aadir 1 mL. de NaOH 4N y 0.2 mg de murexida. Titular con EDTA 0.05N hasta prdida total del color rosa y aparicin de color violeta. El color en el punto final se alcanza cuando al aadir 0.1 mL. De EDTA no hay ms cambio de color. Si la dureza clcica es mayor a 200 ppm, se debe medir una muestra ms pequea (25 mL). Equivalentes de EDTA = Equivalentes de CaCO3 Calcular los miligramos de carbonato y luego la concentracin en ppm.






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Determinacin de magnesio. La diferencia entre la dureza total y la dureza clcica del agua determina la dureza magnsica expresada en ppm de CaCO3 que multiplicada por el factor 0.24288 permite calcular los miligramos de Mg.

5.5.6. DETERMINACIN DE CLORUROS.

5.5.6.1. GENERALIDADES Los cloruros son una de las sales que estn en mayor proporcin en todas las fuentes de abastecimiento de aguas y de drenaje. Influye en el sabor del agua. El alto contenido de cloruros en el agua para uso industrial, puede causar corrosin en las tuberas metlicas y en las estructuras.

5.5.6.2. ALMACENAMIENTO

Las muestras se pueden colectar en recipientes de vidrio o de plstico, no se requiere cuidados especiales (ver prctica 1 y 2)

5.5.6.3. CAMPO DE APLICACIN Se puede utilizar para aguas de uso domstico, industrial y residual. Para analizar los cloruros, la muestra debe tener un pH neutro o ligeramente alcalino (entre 7.0 a 8.3). Si es mayor la plata precipita como AgOH y si es menor el cromato se oxida a dicromato

5.5.6.4. PROCEDIMIENTO Medir el pH de la muestra de agua y de acuerdo a ste, proceder. Si el pH es mayor a 8.3. A 100 mL. de muestra filtrada agregar 2 gotas de

solucin de naranja de metilo. Titular con H2SO4 0,02 N hasta que el color de la solucin cambie a rosado. Si es ptimo (7.0 a 8.3). A 100 mL de la muestra agregar 10 gotas de K2CrO4

al 5% y titular con AgNO3 0.05 N, agitar suavemente hasta que el color amarillo de la solucin cambie a marrn rojizo. Llevar a cabo al mismo tiempo un blanco con agua destilada al que se le hace el mismo procedimiento (100 mL de agua bidestilada y desionizada) repitiendo todo el ensayo. meq del in cloruro = meq de AgNO3 gastados en la muestra - meq de AgNO3 gastados en el blanco

Determinar los miligramos de Cl y luego la concentracin en ppm

Si se gastan ms de 20 mL. de AgNO3 0.05N, realizar el ensayo sobre una porcin ms pequea (25 mL.)






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5.5.7. DETERMINACIN DE CONDUCTIVIDAD ELCTRICA Y SLIDOS DISUELTOS TOTALES.

Agitar muy bien la muestra de agua.

Medir aproximadamente 50 mL de muestra en un Baker de 100 ml.

Verificar que los conectores del electrodo estn adecuadamente instalados, seguidamente, encender el equipo y esperar hasta que presente lectura en la pantalla del mismo. Examinar el estado del equipo mediante la lectura correspondiente.

Introducir el electrodo en la muestra de agua, de tal manera que el agua cubra el 30 % del electrodo. Tener la precaucin de lavar previamente el electrodo con abundante agua destilada.

Mediante el comando de medicin de conductividad colocar la lectura del monitor en posicin conductividad.

Agitar levemente la muestra de agua con movimientos circulares del vaso que contiene la muestra, esperar aproximadamente dos minutos hasta que la lectura se estabilice o hasta que la pantalla del equipo deje de titilar la seal del mismo y leer el dato.

Mediante el comando de medicin de slidos disueltos totales colocar la lectura del monitor en posicin slidos disueltos totales.

Simultneamente a la lectura de conductividad o de slidos disueltos totales se puede tambin leer la temperatura, para lo cual aparece el valor

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