FUNDAMENTOS DE LA TECNOLOGA DEL MEDIO AMBIENTE

FUNDAMENTOS DE LA TECNOLOGA DEL MEDIO AMBIENTEQUMICA AMBIENTAL IUnidades de Concentracin:Los siguientes dos sistemas son frecuentemente utilizados para expresar la composicin.

Masa/Masa: (Expresada comnmente como peso/Peso) o, de manera ms explicita, masa soluto sobre masa de solucin. Unidad Tpica en mg/Kg, que tambin se expresa como ppm(partes por milln). Este mtodo no depende de la temperatura.Porcentaje en pesoEjm: Soluto 1% de NaCl y Disolvente 99% AguaPartes por millnEjm: 10000 mg de NaCl/Kg aguaMolalidad (m) = # Moles de Soluto/1000g de Disolvente

Masa/Volumen: (Expresada comnmente como peso/Volumen) o, de manera ms explicita, masa de soluto sobre volumen de solucin. Una unidad tpica es mg/L.Este mtodo depende de la temperatura, pues el volumen vara con la misma.mg/L (1000 mg NaCl en 1L de solucin)

Molaridad (M)= #Moles de solucin/1L Sol.Ejm: Una solucin 1M de NaCl contiene 1 mol o 58,5 g de NaCl por litro de Solucin.Normalidad (N)= #Equivalentes de Soluto/1L Sol.

meq/L (Para sistemas muy diluidos, en muchos casos es conveniente emplear miliequivalentes por litro (meq/L) en vez de equivalentes por Litro (eq/L).1 eq/L=1000 meq/LConcentracin en trminos de un constituyente comnEn la qumica del agua resulta til expresar las concentraciones en trminos de un constituyente comn cuando el agua contiene diferentes formas qumicas, pues todas contienen el constituyente comn.

Por ejemplo, los compuestos de nitrgeno pueden estar presentes en las aguas residuales en las siguientes formas:

Nitrgeno Amoniacal NH4+, NH3Nitrgeno Orgnico Diversas formasNitrgeno de Nitrito NO2-Nitrgeno de Nitrato NO3-

Se acostumbra informar todos los resultados en trminos de nitrgeno (N) para que sea posible comparar los valores en forma directa.Ejm: Una anlisis de nitrgeno que proviene de una muestra de aguas residuales dio los siguientes resultados:

Amoniaco30 mg/L NH3Nitrito0,1 mg/L NO2-Nitrato1,5 mg/L NO3-Nitrgeno orgnico (diversas formas) 5 mg/L N

Encuentre la concentracin total de nitrgeno?

Solucin:NH3=30 mg/L NH3*(14 mg N/17mg NH3)NH3= 24,7 mg/L N-NH3NO2-=0,1 mg/L NO2-*(14 mg N/46 mg NO2-) NO2-=0,03 mg/L N-NO2-NO3-=1,5 mg/L NO3-*(14 mg N/62 mg NO3-) NO2-=0,34 mg/L N-NO3-Nitrgeno Orgnico = 15 mg/L NConcentracin Total de Nitrgeno = 40,1 mg/L N

Reacciones Qumica cido-Base:Las reacciones cido-base, quiz la clase ms importante de equilibrios, son especialmente importantes en la qumica del agua.

Definicin de cidos y Bases segn Lowry-Bronsted establece:

Un cido es una sustancia que tiene tendencia a ceder o donar un protn (H+), y una base es aquella que muestra tendencia a incorporar o aceptar un protn. HCl + H2O H3O+ + Cl-cido Base cido Conjugado Base Conjugada

El HCl es un cido porque dona un protn (H+) a la base H2O, la cual la acepta para convertirse en H3O+. Una vez que un cido ha donado un protn, es capaz de aceptar otro y, por tanto, se escribe como una base conjugada, que en este caso es Cl-. De forma similar, una base que ha aceptado un protn tiene ahora la posibilidad de donarlo, y por consiguiente se dice que es un cido conjugado, en este caso H3O+. El HCl y el Cl- solo difieren en un protn, y se les conoce como un par cido-base conjugado, de la misma manera que el H3O+ y el H2O.

Cuando el agua reacciona con, NH3, que es una base, se comporta como un cido y no como una base.NH3 + H2O NH4+ + OH-Base cido cido Conjugado Base Conjugada

Aqu estamos tratando con los pares cido-Base conjugados NH4+ con NH3, y H2O con OH-.

Fuerza de un cido:El Sistema CarbnicoEl sistema cido-base conjugada mas importante en las interacciones aire/agua es el carbnico, el cual controla el pH de la mayor parte de las aguas naturales y se compone de las siguientes especies:

Dixido de carbono, CO2, en forma gaseosa, CO2(g) o disuelto en agua, CO2(ac).cido carbnico, H2CO3Ion bicarbonato, H2CO3-Ion carbonato, CO3-Slidos a base de carbonatos, principalmente de calcio y de magnesio.

Entre los ejemplos que tienen importancia en el sistema carbnico en el campo ambiental se cuentan los siguientes:La produccin de CO2 en la respiracin biolgica.El consumo de CO2 en la fotosntesis.El intercambio de CO2 entre aire y agua.La disociacin de carbonatos minerales, principalmente CaCO3 y MgCO3 , por las aguas subterrneas.La capacidad amortiguadora de las aguas naturales, que principalmente proviene del sistema carbnico (acidez y alcalinidad).

Ablandamiento de aguas.Diversos procesos de tratamiento de agua y de aguas residuales.El intercambio entre las formas slida y disuelta del CaCO3 (MgCO3) en el fondo de los lagos. Los equilibrios del sistema Carbnico:

Capacidad Amortiguadora de las Aguas NaturalesEl conocimiento del sistema carbnico nos ayuda a entender como es que la mayor parte de las aguas naturales son capaces de resistir los cambios de pH cuando se agrega o se forma material cido o alcalino.

En las aguas naturales esta capacidad amortiguadora es atribuible sobre todo a la presencia de especies del sistema carbnico.Acidez y AlcalinidadAcidez: Es una medida de la capacidad del agua para neutralizar una base fuerte. En las aguas naturales esta capacidad por lo general se atribuye a cidos como H2CO3 y algunas veces a cidos fuertes.En Algunas aguas naturales, las fuentes principales de acidez son el dixido de carbono proveniente de la atmosfera y de la oxidacin de la materia orgnica, la acidez mineral de los residuos industriales y el drenaje de las minas y de la lluvia cida.

Alcalinidad: Es una medida de la capacidad de un agua para neutralizar a un cido fuerte. En las aguas naturales esta capacidad se puede atribuir a bases como HCO3-, CO32- y OH- lo mismo que a las especies presentes con frecuencia en pequeas concentraciones como son silicatos, boratos, amoniaco, fosfatos y bases orgnicas.Curva de titulacin para una mezcla hidrxido carbonato

Representacin Grfica de la Titulacin de muestras que contienen varios componentes de alcalinidad