UnADM AL 125 08 534 20 de mayo de 2015

Diagrama de un anlisis qumico. Actividad #3: Determinacin de Sulfatos en Agua.

Introduccin.

El contenido de sulfatos de las aguas naturales es muy variable y puede ir desde muy pocos miligramos por litro hasta cientos de miligramos por litro. Los sulfatos pueden tener su origen en que las aguas atraviesen terrenos ricos en yesos o a la contaminacin con aguas residuales industriales. El contenido de sulfatos no suele presentar problema de potabilidad a las aguas de consumo pero, en ocasiones, contenidos superiores a 300 mg/l pueden ocasionar trastornos gastrointestinales en los nios. Se sabe que los sulfatos de sodio y magnesio pueden tener accin laxante, por lo que no es deseable un exceso de los mismos en las aguas de bebida (Escuela Universitaria Politcnica, 2015).

Teora.

Los sulfatos se encuentran en las aguas naturales en un amplio intervalo de concentraciones. Las aguas de minas y los efluentes industriales contienen grandes cantidades de sulfatos provenientes de la oxidacin de la pirita y del uso del cido sulfrico. Los estndares para agua potable del servicio de salud pblica tienen un lmite mximo de 300mg/l de sulfatos. Se sabe que los sulfatos de sodio y magnesio pueden tener accin laxante, por lo que no es deseable un exceso de los mismos en las aguas de bebida. Los lmites de concentracin, arriba de los cuales se percibe un sabor amargo en el agua son: Para el sulfato de magnesio 400 a 600 ppm y para el sulfato de calcio son de 250 a 400 ppm. La presencia de sulfatos es ventajosa en la industria cervecera, ya que le confiere un sabor deseable al producto. En los sistemas de agua para uso domstico, los sulfatos no producen un incremento en la corrosin de los accesorios metlicos, pero cuando las concentraciones son superiores a 200 ppm, se incrementa la cantidad de plomo disuelto proveniente de las tuberas de plomo.

Mtodos de determinacin.

Mtodo gravimtrico: Mediante precipitacin con cloruro de bario, es un mtodo muy preciso y aplicable a concentraciones superiores a 10 mg/l. Los resultados previamente precipitados con cloruro brico, en medio cido, son secados a 110C y calcinados a 600C.

Mtodo volumtrico: consiste en la determinacin de los iones sulfatos por volumetra en presencia de sulfato de bario y en medio alcohlico. Este mtodo es aplicable para la determinacin de sulfatos en concentracin inferior a 100 mg/l. El contenido de sulfatos se determina por valoracin con sal sdica del EDTA, del cloruro de bario que no se utiliz en la precipitacin de los sulfatos. Este mtodo es recomendable para los casos que no se disponga del equipo necesario para aplicar el mtodo gravimtrico

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Mtodo nefelomtrico: Por medio del uso de un turbidmetro nefelomtrico, es menos preciso que el gravimtrico para concentraciones inferiores a 10 mg/l. Se recomienda, preferentemente, para la determinacin de sulfatos en aguas con contenidos superiores a 60 mg/l y siempre que se disponga de turbidmetro. Este mtodo no es recomendable para aguas con color, materias en suspensin o con elevado contenido en materias orgnicas. El in sulfato SO42- precipita, en un medio de cido actico, con in Ba2+de modo que forma cristales de sulfato de bario BaSO4 de tamao uniforme, los que deben mantenerse en suspensin homognea durante un periodo de tiempo que resulte suficiente para medir la absorbancia que la misma produzca. El contenido de SO4= de cada muestra se obtiene a partir de la curva de calibrado previamente obtenida. En esta tcnica interfieren fundamentalmente el color y la turbidez. Esta puede eliminarse por filtracin o centrifugacin. La interferencia del color puede soslayarse utilizando la muestra coloreada como testigo, a la que o se le agrega reactivo de la disolucin precipitante de bario, o empleando como instrumento de medida un nefelmetro de doble posicin de cubeta, con lo que elimina la influencia del color. Otra interferencia es la materia suspendida en gran cantidad. Parte de la materia en suspensin puede ser eliminada por filtracin.

Seleccin del mtodo.

Mtodo nefelomtrico (Turbidimtrico).

Fundamento: El ion sulfato precipita con cloruro de bario, en un medio cido (HCl), formando cristales de sulfato de bario de tamao uniforme. La absorcin espectral de la suspensin del sulfato de bario se mide con un nefelmetro o fotmetro de transmisin. La concentracin de ion sulfato se determina por comparacin de la lectura con una curva patrn.

Interferencia: En este mtodo, interfieren la materia en suspensin en grandes cantidades y el color. La materia suspendida puede eliminarse parcialmente por filtracin. Si ambos interferentes producen lecturas pequeas en comparacin con la de la concentracin del ion sulfato, la interferencia puede ser corregida. La slice en concentracin de 500 mg/L y la materia orgnica en concentraciones altas, tambin interfieren, imposibilitando la precipitacin satisfactoria del sulfato de bario. En aguas normales, no existen otros iones adems del sulfato, que formen compuestos insolubles con bario, bajo condiciones fuertemente cidas. Efectuar las determinaciones a temperatura ambiente, con una variacin del orden de diez grados, no causa error apreciable.

Reactivos.

1. Reactivo acondicionador - Mezclar 50 cm3 de glicerol con una solucin que contenga 30 cm3 de cido clorhdrico concentrado, 300 cm3 de agua. 100 cm3 de alcohol etlico o isoproplico al 95% y 75 g de cloruro de sodio.

2. Cloruro de bario (BaCl2) en cristales, malla DGN 6.5 M - DGN 10 M (malla US No. 20 - No. 30).

3. Solucin estndar de sulfato (Segn NMX-AA-036-SCFI-2001, inciso 5.12 y 5.13). Disolucin de cido sulfrico o cido clorhdrico (0,1 N). Diluir 8,3 mL de cido clorhdrico concentrado 2,8 mL de cido sulfrico concentrado en 1L con agua libre de CO2. Posteriormente se prepara la disolucin de cido sulfrico o clorhdrico (0,02 N). Diluir 200 mL de cido clorhdrico o cido sulfrico 0,1 N, a 1 L de agua.

4. Aforar a 100 cm3 con agua, 10.41 cm3 de solucin tituladora estndar de cido sulfrico 0.0200 N, especificada en el inciso 3 de este documento.

5. Disolver en agua 147.9 mg de sulfato de sodio anhidro y aforar a 1000 cm3.

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Equipos.

1. Agitador magntico de velocidad de agitacin constante, de tal modo que no ocurran salpicaduras y con magnetos de forma y tamaos idnticos.

2. Fotmetro.- Se necesita alguno de los siguientes de preferencia en el orden anotado.

2.1.Nefelmetro.

2.2.Espectrofotmetro, para usarse a 420 nm, y que suministre un paso de luz de 4 a 5 cm.

2.3.Fotmetro de filtro, equipado con filtro violeta que tenga una trasmitancia mxima cercana a 420 nm y que suministre un paso de luz de 4 a 5 cm.

2.4.Cronmetro.

2.5.Cucharilla medidora, con capacidad de 0.2 cm3 a 0.3 cm3.

Procedimiento.

1. Preparacin de la curva de calibracin: Estimar la concentracin del ion sulfato en la muestra, comparando la lectura de turbiedad con una curva de calibracin preparada con el uso de los patrones de sulfato, durante todo el procedimiento.

2. Espaciar los patrones a incrementos de 5 mg/L en los lmites de 0 a 40 mg/L de sulfato. Arriba de 40 mg/L, decrece la exactitud del mtodo y pierden estabilidad las suspensiones de sulfato de bario.

3. Verificar la confiabilidad de la curva de calibracin, corriendo un patrn con cada tres o cuatro muestras desconocidas.

4. Formacin de turbiedad del sulfato de bario: Transferir a un matraz Erlenmeyer de 250 cm3 una muestra de 100 cm3, o una porcin conveniente aforada con agua a 100 cm3. Aadir exactamente 5.00 cm3 del reactivo acondicionador y mezclar en el aparato agitador.

5. Mientras la solucin se est agitando, aadir el contenido de una cucharilla llena de cristales de cloruro de bario y empezar a medir el tiempo inmediatamente. Agitar durante un minuto exacto a una velocidad constante.

5.1.La velocidad exacta de agitacin no es crtica, pero debe ser constante para cada corrida de muestras y de patrones, y debe ajustarse a casi el mximo al cual no ocurran salpicaduras.

6. Medicin de la turbiedad del sulfato de bario: Inmediatamente despus de terminar el perodo de agitacin, verter algo de la solucin a la celda de absorcin del fotmetro y medir la turbiedad a intervalos de 30 segundos durante 4 minutos. Debido a que la turbiedad mxima se presenta generalmente dentro de los 2 minutos y que de ah en adelante las lecturas permanecen constantes durante 3 a 10 minutos, se considera que la turbiedad, es la mxima lectura obtenida durante el intervalo de 4 minutos.

7. Correccin por el color o turbiedad de la muestra: Corregir por color y turbiedad presentes en la muestra original, corriendo blancos sin cloruro de bario.

8. Clculos: El contenido del in sulfato en mg/L, se conoce aplicando la frmula siguiente:

8.1.

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9. Precisin: La precisin de este mtodo depende de las interferencias presentes y de la habilidad del analista. Cuando no hay interferencias y se efecta un anlisis cuidadoso, puede obtenerse una precisin del 5% de sulfatos 2 mg/L.

10. Diagrama de flujo:

10.1.

11. Bibliografa:

11.1.Standard Methods for the Examination of water and wastewater.- American Health Association.- American Water Works Association.- Water Pollution Control Federation.-14th Edition.

11.2.Diccionario de Qumica y de Productos Qumicos.-Gessner G. Hawley. Ediciones Omega, S. A. 1975.

11.3.NMX-AA-074-1981 - Anlisis del agua, determinacin del in sulfato

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