Determinación de la dureza del agua

[PRACTICA QUIMICA GENERAL] BIOTECNOLOGÍA 1º

DETERMINACIÓN DE LA DUREZA DEL AGUA
FUNDAMENTO TEÓRICO
La dureza del agua está caracterizada por su contenido en calcio y magnesio. Es un parámetro útil en los tratamientos previos para uso industrial (como en la industria alimenticia o textil) o para valorar si es apta para ser consumida. Por ejemplo, el calcio precipita si la temperatura del aguaaumenta, depositándose en cañerías y tuberías, lo que puede provocar su obstrucción. Se consideran aguas blandas las que tienen una dureza inferior a 60 mg/L de carbonato cálcico, duras si contienen entre 60 y 270 mg/L del carbonato y muy duras las que sobrepasan los 270 mg/L. La dureza también puede expresarse en ppm.

La dureza del agua puede clasificarse en temporal y permanente. La durezatemporal es la porción de dureza resultante que desaparece al hervir el agua, que se compone principalmente de bicarbonatos de calcio y magnesio. Estos bicarbonatos precipitan por la pérdida de dióxido de carbono durante el calentamiento en forma de carbonatos. La dureza resultante tras la ebullición es la denominada permanente e incluye sulfatos, cloruros y nitratos de calcio y magnesio. Ennuestro caso nos centraremos en desarrollar una práctica para determinar la concentración total de la dureza.

La determinación se realiza mediante una valoración complexométrica. Ésta es una volumetría de formación de complejos, en la que se emplea una sustancia que forma un complejo poco disociado con un metal (metales en nuestro caso), con el fin de determinar su concentración exacta en ladisolución. La sustancia que nosotros emplearemos como valorante para nuestra volumetría es el titulante complexiométrico más versátil, el EDTA (ácido etilendiaminotetraacético). Es un ligando orgánico con la capacidad de formar quelatos muy estables con todos los cationes metálicos, excepto con los alcalinos. Su molécula, como observamos en la imagen inferior, tiene seis sitios potenciales de unión con elión metálico: los 4 grupos carboxilo y los dos N (con pares de electrones no compartidos). Por lo tanto es un ligando hexadentado con gran capacidad para complejar metales, de manera especialmente estable, por lo que su uso es idóneo para nuestra práctica.

http://www.chemguide.co.uk/inorganic/complexions/stabconst.html

Ana Vara

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[PRACTICA QUIMICA GENERAL] BIOTECNOLOGÍA 1ºAsí pues, para la determinación conjunta de los iones calcio y magnesio empleamos esta valoración complexométrica con EDTA como valorante, y la disolución de los metales es el valorado, en medio tampón amonio/amoniaco a pH=10. Como indicador en esta valoración utilizaremos negro de ericromo T, un indicador metalocrómico que forma quelatos coloreados con los iones metálicos. Es su forma más básicala que forma complejo con los metales que vamos a valorar:

http://structuresearch.merck-chemicals.com/cgibin/getStructureImage.pl?owner=MDA&unit=CHEM&product=103170

Este tipo de indicadores metalocrómicos valorantes tener propiedades ácidobase por lo que las valoraciones complexométricas deben realizarse a un pH constante para evitar así posibles reacciones paralelas entre el ligando y elindicador con los protones del medio, y solo reaccionen para formar los complejos con los metales. Por lo tanto esto se llevará a cabo añadiendo una disolución tampón, que describiremos más adelante.

El EDTA forma complejos con el metal de estequiometría 1:1, lo que significa que en sus volumetrías cada mol de valorante gastado representa un mol de metal (o metales) valorados(s) siguiendo estareacción:

Mn+ + L4-

LMn-4

Si realizásemos la práctica con el metal como valorado, se formaría un complejo coloreado metal-indicador, pero al valorar con EDTA se formara el complejo metal-EDTA además del metal.indicador. En el punto final de la valoración, todo el metal habrá pasado a formar el complejo metal-EDTA rompiéndose así el complejo metal-indicador, por lo que desaparecerá el...