Fsico Qumica
-Fsico Qumica -
Autor: Ayala Garca, Jhon Alexis2015
Docente: Ing. Arturo Lobato Flores
Fsico Qumica
CONTENIDOInforme de Laboratorio N14Anlisis de Muestras de
Agua4Resumen:4Introduccin:5Objetivos7Fundamento Terico8I.Las aguas
naturales.8II.Calidad del agua10III.Parmetros fisicoqumicos de
calidad de las aguas10Procedimiento
Experimental29I.Materiales29II.Procedimiento30Cuestionario31Conclusiones37Recomendaciones37Informe
de Laboratorio N239Termodinmica de
Gases39Resumen:39Introduccin:40Objetivos41Fundamento
Terico41PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICA4344464747
Informe de Laboratorio N1Anlisis de Muestras de Agua
Resumen:
Introduccin:
La concentracin de minerales es uno de los procesos que se
desarrolla en la actividad minera y busca enriquecer las especies
mineralgicas tiles de una MENA mediante la eliminacin de las
especies o materiales sin valor.El proceso de concentracin se
divide en tres etapas. Chancado, Molienda y Flotacin. La flotacin,
constituye la principal etapa de la concentracin de minerales
debido a que esta permite obtener un mineral del valor comercial.
Todos los reactivos de flotacin que se utilizan en el crculo de
molienda y celdas de flotacin, son descargados bajo la forma de
aguas de proceso a un cuerpo receptor, por tanto a no ser que los
reactivos de flotacin sean neutralizados, estos sern descargados
con el agua del proceso, pudiendo ocasionar la degradacin de la
calidad del agua, sin embargo, en el tratamiento poli metlico
principalmente de plomo y zinc las concentraciones de reactivos
altamente contaminantes como el cianuro son mnimas comparndose con
las que se usa para el tratamiento del oro. Aun los niveles
ligeramente elevados de cobre, plata, plomo, aluminio y zinc en
solucin pueden ser especialmente dainos para los peces salmnidos,
adems del riesgo potencial de ser acumulados en los tejidos de los
organismos acuticos.Algunos de estos metales pueden ser txicos para
el consumo humano en mayores concentraciones; otros metales como el
Cobalto, Molibdeno y Nquel pueden afectar adversamente al
crecimiento de las plantas o del ganado si estn presentes en las
aguas usadas para irrigacin.Los relaves son considerados el factor
que potencialmente puede degradar ms al ambiente por lo que su
adecuada disposicin prevendr que estos no sean productores de
drenajes cidos que una vez generados son irreversibles.La
contaminacin ambiental es una problema que compete a todos, debido
a que el ser humano es uno de los actores del ambiente y es un
derecho vivir en un ambiente saludable, es por ello que el objetivo
principal de nuestra experiencia en el presente laboratorio es
poder realizar mediciones de los parmetros ms importantes de
diferentes tipos de agua, en cuanto a procedencia se refiere. Los
parmetros a medir sern: Conductividad Potencial redox pH
TemperaturaEstos cuatro importantes parmetros nos ayudarn a
realizar un anlisis de aguas, sobre todo para evaluar las
condiciones que presenta el agua, es decir, si es apto para el
consumo, para la agricultura, etc. Esto se realizar observando
tambin el grado de contaminacin, los lmites permisibles de
contaminacin, etc. Adems, se propone un diagnstico ambiental que
servir como base para la identificacin de los aspectos ambientales
ms significativos que permitir adoptar las medidas ms adecuadas
para la prevencin, correccin y mitigacin de los impactos que
ocasionan las plantas concentradoras de minerales.
Objetivos
I. Objetivo generalEste laboratorio tiene como objetivo
principal estudiar las propiedades fsico-qumicas del agua para
poder resolver diferentes problemas como la contaminacin del agua.
Tal es el caso de conocer la conductividad, potencial (redox), pH y
temperatura del agua de mina, de rio, agua potable y agua resultado
de la planta de tratamiento)
II. Objetivos especficos Realizar un muestreo de las diversas
aguas q utilizamos en el laboratorio. Dar a conocer si estas
cumplen o no los estndares permitidos por las leyes.
Fundamento Terico
1. 2. 3. I. Las aguas naturales.
Las aguas naturales siempre contienen impurezas, a pesar de que
provengan de un agua de lluvia tericamente pura. En el ciclo
hidrolgico la evaporacin del agua hacia las nubes constituye un
proceso netamente purificador. Sin embargo, en su cada en forma de
lluvia, el agua inicia un proceso de contaminacin cuyo resultado
final depender de las condiciones atmosfricas y climticas de la
regin en que caiga, de las caractersticas geolgicas del terreno y
de su distribucin como aguas superficiales o subterrneas. El nivel
natural de calidad del agua podr ser modificado, adems, como
consecuencia de las actividades humanas.
El agua de lluvia transporta el polvo que se encuentra en
suspensin y est saturada de oxgeno, nitrgeno y dixido de carbono y,
en general, es ligeramente cida con un pH inferior a 6. La acidez
puede verse incrementada por contaminantes atmosfricos,
principalmente xidos de azufre y nitrgeno. Cuanto ms cida sea el
agua de lluvia, ms fcilmente reaccionar con los materiales
geolgicos con los que entre en contacto.
El agua de lluvia infiltrada en el suelo puede aumentar su
acidez debido a los procesos biolgicos, en particular la respiracin
de plantas y microorganismos que viven en la capa ms exterior. La
acidez tambin puede aumentar, aunque ms limitadamente, debido a
productos de descomposicin orgnica tales como cidos hmico y flvico,
captacin de nutrientes por las races y bacterias nitrificantes.
En contacto con los minerales que encuentra a su paso, el agua
reacciona aumentando el contenido en sales disueltas,
principalmente las aguas subterrneas con largos perodos de
residencia. La disolucin de calcita (CaCO3) y dolomita (CaMgCO3)
aumentar su contenido en calcio, magnesio, y tambin en
bicarbonatos. Los minerales aluminosilicatos aumentarn las
concentraciones de sodio, magnesio, calcio y cido silcico. Los
minerales a base de sulfatos, tales como yeso y anhidrita, aunque
son menos frecuentes, se caracterizan por sus altas solubilidades y
las aguas en su contacto pueden presentar el ion sulfato dominando
sobre el ion bicarbonato. En aguas subterrneas muy profundas y de
origen antiguo, o en zonas costeras con intrusin salina, el ion
cloruro puede llegar a ser el dominante. Las aguas superficiales
estn ms fcilmente expuestas a la contaminacin derivada de la
actividad humana y pueden contener, adems de materia orgnica, todo
tipo de productos de origen industrial o agrcola.
Adems de su capacidad de solvente, el agua posee otra virtud,
que tambin depende de la velocidad con la que marcha sobre la
superficie de la Tierra: la capacidad de transportar material en
suspensin. Dicho material en suspensin confiere al agua la
caracterstica que llamamos turbidez.
En el cuerpo de un curso de agua existe tambin una gran variedad
de organismos vivos tales como algas, protozoarios, etctera, que
pueden dar color, gusto y olor a las aguas.
La materia orgnica en descomposicin tambin libera sustancias
orgnicas coloreadas que, disueltas por el agua o puestas en un fino
estado de suspensin denominado estado coloidal, colorean el agua.
Tambin el hierro y el manganeso pueden asociarse a tales sustancias
orgnicas y producir color.
II. Calidad del agua
En base a la vinculacin entre calidad de aguas y sus usos, se
establecen estndares y criterios de calidad especficos que definen
los requisitos que ha de reunir un determinado agua para un fin
concreto, requisitos que, generalmente, vienen expresados como
rangos cuantitativos de determinadas caractersticas fisicoqumicas y
biolgicas.
Los parmetros ms utilizados para definir su calidad se pueden
clasificar en cuatro grandes grupos: fsicos, qumicos, biolgicos y
radiolgicos.
III. Parmetros fisicoqumicos de calidad de las aguas
El examen de estos parmetros da a conocer el olor, el sabor, la
apariencia y aceptabilidad del agua de una manera general.
Las determinaciones fsicas ms comunes son las siguientes:
Slidos
El agua puede contener tanto partculas en suspensin como
compuestos solubilizados, definindose la suma de ambos como Slidos
Totales (ST). La determinacin de ST se realiza, conforme a la norma
UNE 77030:1982, evaporando un volumen conocido de muestra y secando
el residuo en estufa a 105 C, hasta pesada constante, indicndose el
resultado en mg/L. Esta medida nos permite conocer el contenido
total de sustancias no voltiles presentes en el agua.
Adems del contenido en slidos totales, conviene conocer que
parte de estos slidos se encuentra disuelta (SD) y que otra es
sedimentable (Ss). Los Ss se determinan por decantacin (UNE
77032:1982) a partir de un volumen de muestra de un litro dejado en
reposo en un recipiente cnico (cono Imhoff) durante una hora,
expresndose el volumen sedimentado en el fondo del cono en ml/L.
Los Ss nos dan una idea de la cantidad de lodos que se producirn en
la decantacin primaria. Los slidos disueltos se determinan
gravimtricamente mediante filtracin, a vaco o presin, con filtros
de fibra de vidrio de borosilicato de dimetro de poro de 0,45 m, de
un volumen conocido de agua bruta, denominndose Slidos en Suspensin
(SS) el residuo seco retenido en los mismos (UNE-EN 872:1996)
expresado como mg/L. Al residuo del filtrado secado a 105 C se le
denomina Slidos disueltos (SD), y se expresa tambin en mg/L (UNE
77031:1982).
Tanto los ST como los Ss, SD y SS, pueden clasificarse en
voltiles (v) y fijos o no voltiles (f). Se denomina no voltiles al
peso del residuo seco obtenido de los ensayos de ST, Ss, SD y SS
calcinado a 55050C, y est formado por la mayora de los compuestos
de origen inorgnico presentes. Los slidos voltiles se determinan
por diferencia de pesada entre la muestra slida inicial y el peso
de no voltiles, siendo un indicador de la cantidad de materia
orgnica presente en esa fraccin de muestra.
Los slidos sedimentables son los causantes de la turbidez debido
a que producen dispersin de la luz que atraviesa la muestra de
agua. La determinacin de turbidez se realiza conforme a la norma
UNE-EN 27027:1995 mediante mtodos de observacin semicuantitativos,
indicando la profundidad a que deja de ser visible una marca u
objeto patrn, o cuantitativos, empleando turbidmetros pticos, dando
los resultados en unidades nefelomtricas de formacina (FNU). La
turbidez es una medida importante en aguas potables, pues las
pequeas partculas coloidales, pueden portar grmenes patgenos. En
cursos naturales de agua la turbidez produce una falta de
penetracin de la luz natural y por tanto modifica la flora y fauna
subacutica.
Temperatura
La temperatura del agua tiene una gran importancia en el
desarrollo de los diversos procesos que en ella se realizan, de
forma que un aumento de la temperatura modifica la solubilidad de
las sustancias, aumentando la de los slidos disueltos y
disminuyendo la de los gases. La actividad biolgica aproximadamente
se duplica cada diez grados (ley del Q10), aunque superado un
cierto valor caracterstico de cada especie viva, tiene efectos
letales para los organismos. Un aumento anormal (por causas no
climticas) de la temperatura del agua, suele tener su origen en el
vertido de aguas utilizadas en procesos industriales de intercambio
de calor. La temperatura se determina mediante termometra realizada
in situ.
Color, olor y sabor
Son lo que se denomina propiedades organolpticas o determinables
por los sentidos. No suelen ser una medida precisa del nivel de
contaminacin, aunque su presencia es un indicio de que la depuracin
de un efluente no est siendo correcta. Tiene gran importancia en
aguas potabilizables, por el rechazo que puede darse en el
consumidor al detectar colores, olores o sabores que no asocie con
agua pura.
Color: No existe una relacin directa entre color y grado de
contaminacin, pues al tratarse de un parmetro fuertemente influido
por interferencias con otras sustancias coloreadas, es difcil su
evaluacin absoluta. Dado que muchas de las sustancias coloreadas se
degradan con el tiempo, la determinacin del color se debe realizar
en las veinticuatro horas posteriores a la toma de muestra,
conservndose las mismas refrigeradas (2-5 C) y en la oscuridad. La
determinacin del color se efecta visualmente empleando luz diurna
difusa sobre fondo blanco, o mediante el uso de un espectrofotmetro
visible. El color que presenta el agua puede ser aparente (agua
bruta) o verdadero (agua sin slidos en suspensin).
Olor: Generalmente los olores son producidos por sustancias
voltiles (COVs) o gaseosas (H2S, NH3, etc.), y suelen ser debidos a
materia orgnica en descomposicin o productos qumicos producidos o
empleados en la industria y tratamiento de aguas residuales. El
olor se determina por sucesivas diluciones de la muestra original
con agua inodora (T 40 C) hasta que es indetectable (umbral de
percepcin), siendo un ensayo muy subjetivo y de escasa
reproducibilidad. Las muestras deben conservarse en vidrio un mximo
de 6 h a 2-5 C.
Sabor: Suele estar ntimamente asociado al olor (respuesta
fisiolgica parecida). Algunas sustancias, como es el caso de sales
de cobre, zinc o hierro, pueden modificar el sabor, sin alterar el
color del efluente. Su determinacin se efecta, al igual que el
olor, por dilucin hasta determinar el umbral de percepcin y slo se
realizar con muestras que sean sanitariamente aptas para consumo
humano.
Oxgeno disuelto (OD)
Es un parmetro indicativo de la calidad de un agua. Se determina
in situ mediante electrodo de membrana (UNE-EN 25814:1994) o por
yodometra fijando el oxgeno con sulfato de magnesio (UNE-EN
25813:1994), expresndolo como mg/L de oxgeno disuelto en la muestra
de agua. Deben tomarse las debidas precauciones para no arrastrar
ni disolver oxgeno del aire durante la manipulacin de la muestra,
efectundose el ensayo antes de cuatro das, conservando las muestras
en recipientes de vidrio en ausencia de luz. El valor mximo de OD
es un parmetro muy relacionado con la temperatura del agua (figura
1) y disminuye con ella. La concentracin mxima de OD en el
intervalo normal de temperaturas es de aproximadamente 9 mg/L,
considerndose que cuando la concentracin baja de 4 mg/L, el agua no
es apta para desarrollar vida en su seno.
Figura 1.- Concentracin de saturacin de oxgeno en agua (S) en
funcin de la temperatura de la misma.
Demanda bioqumica de oxgeno (DBO)
Es la cantidad de oxgeno necesaria para que los microorganismos
aerobios puedan oxidar metablicamente la materia orgnica presente
en la muestra de agua. Se determina por diferencia entre el oxgeno
disuelto en la muestra inicial y el medido en funcin del tiempo de
incubacin. La incubacin se realiza en viales de volumen conocido
colocados en estufa a 20 C, en ausencia de luz. Generalmente la
demanda de oxgeno para la degradacin biolgica de la muestra, supera
los valores de OD a 20 C, es por ello que se hace necesario diluir
la muestra hasta valores inferiores de DBO de 3 mg/L. Si la muestra
no presenta microorganismos de forma natural (situacin muy
corriente en vertidos de origen industrial), la muestra a ensayar
se sembrar con un cultivo de bacterias aerobias. Al observar la
variacin del OD en funcin del tiempo para una temperatura de 20 C
(figura 2), se aprecia que sta no sufre una variacin constante,
sino que al cabo de un periodo de aproximadamente 8 das, la
velocidad a la que se consume el oxgeno aumenta bruscamente; esto
se debe a que se ha iniciado la biodegradacin de los compuestos
orgnicos nitrogenados por efecto de las bacterias nitrificantes,
con lo cual estamos observando la superposicin de dos curvas, la de
biooxidacin de los compuestos hidrocarbonados (lnea de trazo fino)
y la de los compuestos nitrogenados orgnicos. Al ser la DBO un
parmetro fuertemente influido por el tiempo, se suele determinar a
dos tiempos diferentes:
Figura 2.- Variacin de la demanda biolgica de oxgeno (DBO) en
funcin del tiempo a 20 C.
DBO5: variacin de la OD determinada al cabo de cinco das en
condiciones estndar, y que nos proporciona una idea del carbono
orgnico biodegradable existente en la muestra. En estas condiciones
de tiempo y temperatura se biooxidan aproximadamente los 2/3 del
carbono orgnico biodegradable total de un agua residual urbana
estndar.
DBOult: variacin del OD determinada al cabo de ms de 20 das en
las condiciones estndar del ensayo, siendo la suma de la materia
hidrocarbonada y nitrgenada biooxidable.
La toma de muestras para la determinacin de la DBO, se har
inmediatamente antes del anlisis, o en su defecto se conservarn en
nevera durante el menor tiempo posible a 4 C.La DBO nos da
informacin de la cantidad de materia orgnica biodegradable presente
en una muestra, sin aportar informacin sobre la naturaleza de la
misma. Hay que tener presente, que un bajo valor de DBO no tiene
por qu ser indicativo de un bajo nivel de contaminacin orgnica,
dado que existen sustancias difcilmente biodegradables (sustancias
refractarias) o que incluso inhiben el proceso biolgico
(txicos).
En muchos casos, tan importante o ms que la determinacin de la
DBO de un efluente en mg/L, es conocer la carga contaminante total
del mismo como kg de DBO por da, siendo funcin de la DBO5 y del
caudal Q de efluente, calculndose la misma mediante la siguiente
expresin.
kg DBO/da = DBO5 (mg/L)Q (m3/da)10-3
Demanda qumica de oxgeno (DQO)
Como ya se ha indicado anteriormente la determinacin de la DBO5
tiene dos grandes inconvenientes, su lentitud (cinco das) y que
existen muchas sustancias, no fcilmente biodegradables, que no se
evaluaran con dicha determinacin. Es por ello que resulta
interesante un mtodo rpido y que determine todo el carbono oxidable
de una muestra, como es la demanda qumica de oxgeno o cantidad de
oxgeno consumida (mg/L) por los compuestos orgnicos presentes en el
efluente.
La DQO se determina adicionando una cantidad pesada de dicromato
potsico (K2Cr2O7) a un volumen conocido de muestra, acidulando el
medio (pH
