agua


10. DETERMINACION DE LA DUREZA EN AGUAS MEDIANTE VOLUMETRIA COMPLEJOMETRICA
10.1 OBJETIVOS
Aplicar los principios básicos de las volumetrías complejométricas en la determinación de la dureza de una muestra de agua.
Reforzar los conceptos relacionados con soluciones buffer.
Preparar una solución EDTA 0.01F
Determinar la dureza total, la dureza debida al magnesio, la dureza debida al calcio, dela muestra de agua.
Aplicar el concepto estadístico de desviación estándar para evaluar la precisión de resultados obtenidos.
 ASPECTOS TEORICOS
 Dureza. La dureza del agua se define como la suma de las concentraciones de calcio y magnesio, expresadas como CaCO3 en mg/L. El rango de dureza varia entre 0 y cientos de mg/L, dependiendo de la fuente de agua y el tratamiento a que haya sidosometida.
 Volumetrías complejométricas. En las volumetrías complejométricas se mide el volumen de solución tipo, necesario para formar un complejo con un catión metálico del compuesto que se analiza.
Muchos cationes metálicos reaccionan con especies dadoras de electrones llamadas ligandos, para formar compuestos de coordinación o complejos. El ligando debe tener por lo menos un par de electrones sincompartir.
Los complejos llamados quelatos, se producen por la coordinación de un catión y un ligando, en los que el catión (metálico) es parte de uno o varios anillos de cinco o seis miembros.
Los compuestos orgánicos más conocidos que forman quelatos utilizables en análisis cuantitativo son el ácido nitrilotriacético, el ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) y la sal disódica del EDTA; estoscompuestos se conocen comercialmente con los nombres de Titriplex I, II, y III respectivamente; también se utilizan los nombres de Complexonas, Vercenos o Secuestrenos.
El más empleado de los anteriores compuestos es la sal disódica del EDTA, por la facilidad de disolución en agua; la solución se prepara por el método directo dado el carácter de reactivo tipo primario de la sal disódica.
El ácidoetilendiaminotetraacético EDTA contiene cuatro hidrógenos ácidos; por esa razón se representa también como H4Y.
El EDTA forma complejos estables con la mayoría de los cationes y entra siempre en relación molar 1:1 en la fórmula del complejo, independiente de la carga del catión, como se muestra en las siguientes reacciones:
Mg+2 + Y-4 MgY-2
Al+3 + Y-4 AlY-1
Ca+2 + Y-4 CaY-2
Ag+ + Y-4 AgY-3
Los ionesformados en las reacciones anteriores son incoloros, de tal manera que para determinar el punto final se emplean indicadores llamados metalcrómicos. Estos tienen la propiedad de formar complejos con cationes como el Ca+2 y el Mg+2, de distinto color al que presenta el indicador libre. Estos indicadores son ácidos débiles que se representan como Hin.
10.2.3 Determinación de la dureza total. Elcolorante utilizado para determinar la dureza total del agua (debida al calcio y al magnesio), es el negro de eriocromo T. Este colorante es triprótico y existe inicialmente como anión divalente de color azul HIn-2 a pH 10. A la muestra se le adiciona solución buffer de pH 10 +0.1, para mantener la estabilidad de los complejos formados; no puede incrementarse el pH de este valor, por cuanto precipitanel CaCO3 o el Mg(OH)2, además porque el indicador cambia de color a pH elevado, obteniéndose In-3 de color naranja.
La reacción del indicador con los iones M+2 (Ca+2 + Mg+2 ) presentes en la solución que se valora es del siguiente tipo:
M+2 + HIn-2 Metal * indicador -1 + H+
Color azul Color rojo
Al adicionar EDTA a la solución que contiene la muestra con el indicador, el EDTA se combina primerocon el Ca+2 y luego con el Mg+2, ya que el complejo EDTA-Ca+2, es más estable que el complejo EDTA- Mg+2, mediante las siguientes reacciones:
EDTA + Ca+2 EDTA. Ca+2 K = 1010.7
EDTA + Mg+2 EDTA. Mg+2 K = 108.7
10.2.4 Determinación de la dureza debida al calcio. El calcio y el magnesio son ambos acomplejados por el EDTA a pH 10; la determinación de la dureza debida únicamente al calcio se hace a pH...