Dureza del agua

PRÁCTICA 5: DETERMINACIÓN DE LA DUREZA DEL AGUA

El objetivo de esta práctica consiste en determinar la dureza del agua en distintos tipos de agua (en nuestro caso, agua de grifo de San Sebastián, de Irún y agua embotellada). La dureza del agua se determina según la concentración de carbonato cálcico (CaCO3) presente en ésta, que, por estequiometria, es igual a la concentración de Ca+2 en elcaso de esta sal.
Intervalo de dureza mg/l de CaCO3 | Clasificación |
0-75 | Blanda |
75-100 | Moderadamente dura |
150-300 | Dura |
>300 | Muy dura |

En primer lugar determinaremos la concentración de Mg+2 y Ca+2 con EDTA como agente valorante, a un pH=10 que conseguiremos gracias a una disolución amortiguadora NH3/NH4+ , y con negro de eriocromo T como indicador. Se ha escogidoeste pH para trabajar porque en pH cercanos a 10, predomina la forma Y-4 del EDTA, de modo que evitaremos reacciones paralelas de éste con los protones del medio, y por consiguiente, haciendo que exclusivamente únicamente con el Ca+2 y el Mg+2.
Después, con mureixida como indicador y a un pH=12 (alcanzado con una disolución de NaOH), determinaremos únicamente la concentración de Ca+2, ya que aeste pH precipita el magnesio, y el EDTA solo reaccionará con el calcio. De este modo, obtendremos la concentración del agua, y por diferencia con la valoración anterior, la concentración del magnesio.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:
1. Preparación de la disolución tampón: para obtener 100ml de disolución amortiguadora, mezclaremos 7g de NH4Cl con NH3.
PMNH4Cl=53,5g/mol; pKa=9,37pH=pKa+logNH3NH4+=9,37+log[NH3]7g53,5g0,1l=10→NH3=5,59M
Si necesitamos 100ml de disolución: 5,59M=x mol NH30,1l→0,559mol NH3
En el recipiente de amoniaco de laboratorio observamos: ρ=0,905g/ml; PM=17,03g/mol y 25% de pureza.
0,559 mol NH3·10025·17,03g1mol·1ml0,905g=42,07ml NH3 al 25% necesitamos para conseguir pH=10 con la disolución tampón.
2. Preparación de la disolución valorante: utilizaremosuna disolución de EDTA 0,01M ya preparada.
3. Disolución de NaOH: emplearemos una disolución NaOH 0,1N ya preparada.
4. Indicador mureixida: utilizaremos un indicador mureixida que fue preparado previamente.
5. VALORACIÓN DE Ca+2 Y Mg+2
Para llevar a cabo la valoración de ambos cationes, tendremos preparados 50ml del agua en cuestión en un erlenmeyer, al que añadiremos 3 gotas deindicador negro de eriocromo T y 3ml de disolución amortiguadora NH3/NH4+. Calcularemos los moles de cationes según la expresión moles Ca+2+moles Mg+2=moles EDTA
AGUA DE GRIFO (San Sebastián):
* EDTA 0,01M consumido: 4ml
* moles Ca+2+moles Mg+2=moles EDTA=MEDTA·litrosEDTA
moles Ca+2+moles Mg+2=0,01M·4·10-3l=4·10-5mol
AGUA EMBOTELLADA:
* EDTA 0,01M consumido: 7,9ml.
* molesCa+2+moles Mg+2=0,01M·7,9·10-3l=7,9·10-5mol
AGUA DE GRIFO (Irún):
* EDTA 0,01M consumido: 4,6ml
* moles Ca+2+moles Mg+2=0,01M·4,6·10-3l=4,6·10-5mol

6. VALORACIÓN DE Ca+2
En este caso, llevamos a cabo la valoración con 50ml del agua en un erlenmeyer, al que añadimos un poco de indicador mureixida y 8ml de disolución NaOH 0,1N para alcanzar el pH=12. En este caso también utilizaremosEDTA como agente valorante, que dispondremos en una bureta para comenzar la titulación. Para calcular los moles de calcio presentes en el agua, utilizaremos moles Ca+2=moles EDTA (el EDTA no reacciona con el magnesio porque a este pH precipita como MgOH2).
AGUA DE GRIFO (San Sebastián):
* EDTA 0,01M consumido: 3,8ml
* mol Ca+2=mol EDTA=0,01M·3,8·10-3l=3,8·10-5mol Ca+2
AGUA EMBOTELLADA:* EDTA 0,01M consumido: 5,7ML
* mol Ca+2=mol EDTA=0,01M·5,7·10-3l=5,7·10-5mol Ca+2

AGUA DE GRIFO (Irún):
* EDTA 0,01M consumido: 3,8ml
* mol Ca+2=mol EDTA=0,01M·4,3·10-3l=4,3·10-5mol Ca+2
CUESTIONES
1. Calcular la concentración total de Mg+2 y expresar la dureza de esa agua en forma de mg/l de carbonato de calcio. ¿Qué tipo de agua es?
mol Mg+2=mol Ca+2y Mg+2valoración 1-mol...