Determinacion De Dureza Calcica, Magnesica Total. 6j1i6v

Escuela Superior Politécnica del Litoral FCNM Laboratorio de Química Analítica

Ingeniería Química

Practica #: 11-12

Título: Determinación de dureza cálcica, magnésica y total en aguas.

Paralelo: 103

Profesor: Luis Antonio Vaca Salazar

Elaborado por: Sánchez Basurto Carlos Xavier

Título de la práctica: Determinación de dureza cálcica, magnésica y total.

Objetivo General: Determinar la cantidad de calcio, magnesio y dureza total presente en una muestra problema mediante complejometría para establecer en que tipo de agua se encuentra. Objetivos específicos:  Emplear las técnicas apropiadas para preparar las disoluciones requeridas en la práctica.  Realizar enmascaramientos de interferencias mediante variaciones de pH.  Reconocer los cambios físicos que pueden presentar los precipitados al variar el pH de la disolución.  Preparación del sistema amortiguador necesario para la realización de la práctica.

Marco Teórico: El análisis complejométrico es un método volumétrico en el que dos compuestos reaccionan para formar un complejo en punto de equivalencia. La complejometría, permite efectuar determinaciones muy selectivas y exactas de los diferentes minerales. Hay números de reactivos orgánicos que se usan para convertir iones metálicos en formas que puedan extraerse más fácilmente del agua en una fase orgánica inmiscible (ver anexos). Las aminas terciarias que contienen grupos carboxílicos forman quelatos muy estables con iones metálicos. El ácido etilendiaminotetracético que se abrevia generalmente como EDTA es el valorante complejométrico más utilizado. La molécula de EDTA contiene seis posibles sitios de enlace con un ión metálico: los cuatro grupos carboxilo y los dos grupos amino, cada uno de estos últimos con un par de electrones no compartidos, así

el EDTA es un ligando hexahidratado. Las múltiples especies del EDTA se abrevian habitualmente como 𝐻4 𝑌, 𝐻3 𝑌, 𝐻2 𝑌 2− , 𝐻𝑌 3− y 𝑌 4− , donde estas especies están presentes a determinados valores de pH. Las disoluciones de EDTA son especialmente valiosas como valorantes, ya que el reactivo se combina con los iones metálicos en proporción 1:1 independientemente de la carga del catión. El EDTA es un reactivo notable no sólo porque forma quelatos con todos los cationes, salvo los metales alcalinos, sino también porque muchos de estos quelatos tienen la estabilidad suficiente para llevar a cabo valoraciones. Con frecuencia se ajusta el pH a un valor bajo que es conveniente para que la valoración sea posible. En pH alto muchos iones metálicos tienden a hidrolizarse y aún a precipitarse en forma de hidróxidos. En la mayoría de las valoraciones la concentración del catión se mantiene tan baja como 0.010 a 0.0010 M para disminuir los riesgos de precipitación. Las valoraciones suelen efectuarse en soluciones amortiguadoras del ion metálico involucrado. Es importante emplear el pH adecuado para cada complejo metal-EDTA, existirá un valor mínimo de pH por debajo del cual la valoración dejará de ser factible. Indicadores usados en valoraciones: Para las valoraciones complejométricas se requieren sustancias que respondan al pMetal, es decir pMg, pCa, pCu, entre otros. Los indicadores metalocrómicos son compuestos orgánicos, generalmente ácidos débiles, coloridos que forman quelatos con los iones metálicos y tienen un color distinto cuando están libres [Ind] que cuando están acomplejados [Me-Ind]. Puesto que el color del indicador libre depende del pH, la mayoría de los indicadores sólo pueden utilizarse en ciertos intervalos de pH. El indicador debe liberar el ion metálico al EDTA en un valor de pMetal muy cercano al punto de equivalencia. Entre los indicadores más utilizados se encuentran:  Negro de eriocromo T.  Murexida (purpurato de amonio).  Calcon (sal sódica del azul negro de Eriocromo R)

La dureza del agua indica la cantidad total de iones alcalinotérreos presentes en el agua y constituye un parámetro de calidad de las aguas de interés doméstico o industrial. En las aguas naturales, la concentración de calcio y magnesio es habitualmente muy superior a la del resto de alcalinotérreos, por lo que la dureza es prácticamente igual a [𝐶𝑎2+ ] + [𝑀𝑔2+ ]. Las reacciones de formación de complejos pueden utilizarse en análisis volumétrico para la determinación de casi todos los iones metálicos. Como agentes complejantes se utilizan con asiduidad algunas aminas con grupos de ácido carboxílico. El ácido etilendiaminotetracético, EDTA es el más ampliamente utilizado de esta clase de compuestos. Normalmente, el control del pH de la disolución y la adición de agentes enmascarantes, es decir que impidan la asociación del EDTA con alguno de los cationes, permite controlar las interferencias y aumentar la selectividad en las valoraciones. En el caso del 𝐶𝑎2+ y el 𝑀𝑔2+ , sin embargo, las constantes de formación de los complejos están demasiado próximas entre sí como para poder valorar independientemente cada uno de ellos, por lo que es común realizar la determinación conjunta de ambos, es decir la dureza total, para lo cual inicialmente se debe tener una alícuota de la muestra problema la cual debe ajustarse a pH 10, se coloca el indicador negro de eriocromo T y se titula la suma de los dos metales con EDTA. Cuando se adiciona una pequeña cantidad del indicador negro de eriocromo T a la disolución de la muestra, ésta reacciona con ambos cationes dando productos de los cuales el más estable es el que origina el 𝑀𝑔2+ que da un color rojo vino. Con el fin de evitar la formación de carbonatos insolubles que retirarían cationes de la disolución, impidiendo su detección, la muestra se las calienta para eliminar los aniones carbonato en forma de CO2, antes de la titulación. La concentración individual de calcio y magnesio, durezas específicas se pueden determinar mediante eliminación por precipitación de uno de los dos cationes. Para determinar 𝐶𝑎2+ se debe tomar una alícuota de

la muestra idéntica a la usada para la dureza total. El calcio al valorarse con EDTA forma un complejo más estable que el del magnesio, pero produce con el indicador Negro de Eriocromo T una coloración muy tenue, por lo cual se usa el indicador Murexida a pH de 12 o más. A este pH se asegura que los cationes 𝑀𝑔2+ precipiten como 𝑀𝑔(𝑂𝐻)2 , y solo hayan cationes calcio en solución A partir de pH 12 la forma predominante del indicador es azul, pero con el 𝐶𝑎2+ el indicador forma un complejo de color rosáceo, al ya titular con el EDTA, la solución tendrá un color final de color morado. La diferencia de volúmenes de solución de EDTA requerida en la primera y segunda titulación corresponde a la cantidad de 𝑀𝑔2+ . Materiales:              

Vidrio reloj. Bureta de 50 mL ± 0.08 mL. Espátula. Soporte universal. Pera de succión. Pipeta de 1 mL ± 0.08 mL. Pipeta de 5 mL ± 0.02 mL. Pipeta de 10 mL ± 0.2 mL. Probeta de 25 mL ± 0.02 mL. Probeta de 100 mL ± 0.2 mL. Probeta de 50 mL ± 0.2 mL. Varilla de agitación. Papel indicador de pH. Pipeta.

Reactivos:       

𝐸𝐷𝑇𝐴 0.01𝑀. 𝐷𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑎𝑚𝑜𝑟𝑡𝑖𝑔𝑢𝑎𝑑𝑜𝑟𝑎 𝑎 𝑝𝐻 10. NET 𝑁𝑎𝑂𝐻 6.0 𝑁 𝑁𝑎𝑂𝐻 0.1 𝑁. 𝐻𝐶𝑙 6.0 𝑁.. 𝐻𝐶𝐿 0.1 𝑁.

    

Murexida. Cloruro de sodio puro. Indicador rojo de metilo. 𝐻2 𝑂 (𝑑). Muestra problema.

Equipos:  Plancha de calentamiento marca Cole-Parmer.  Balanza analítica con cuatro decimales de precisión marca ADAMS.  Sorbona.  Potenciómetro. Procedimiento: Determinación de dureza magnésica en agua: Preparación de soluciones previas Solución EDTA [0.01 M]

 Preparar 100 ml de EDTA [0.01 M] presente en forma de 𝑁𝑎2 𝐻2 𝑌.  Pesar la cantidad de compuesto necesario y una vez hecha la disolución calcular la concentración exacta. No olvidar que éste trae implícito un 0.3% de humedad. Solución amortiguadora con pH=10:

 Realizar los cálculos correspondientes para determinar la cantidad necesaria𝑁𝐻4 𝐶𝑙 𝑦 𝑁𝐻3 .  Preparar 50 ml de disolución amortiguadora a pH=10. Indicador negro de eriocromo T:

 Disolver 100 mg de negro de eriocromo T en una solución con 15 ml de trietanolamina y 5 ml de etanol absoluto. Determinación de magnesio en la muestra  Colocar 50 ml de muestra problema en un matraz de 250 ml.  Añadir de 1 a 2 ml de solución amortiguadora a pH=10.

 Colocar de 3 a 4 gotas del indicador negro de eriocromo T.  Titular con EDTA a 0.01 M, hasta que el color cambie de rojo a azul. Evitar sobretitulación.  Calcular la concentración en ppm de presente de 𝑀𝑔2+ en la muestra problema., considerando que la relación molar EDTA-Mg es 1:1. Determinación de dureza cálcica en aguas:  Colocar 30 mL de la muestra problema en un matraz Erlenmeyer de 250 mL.  Agregar NaOH 6 N hasta obtener un pH entre 12 y 13.  Colocar 50 mg del indicador Murexida.  Titular con EDTA 0,01 M hasta el cambio de color correspondiente. Determinación de la dureza total:  Colocar 30 mL de la muestra problema en un matraz Erlenmeyer de 250 mL, agregar aproximadamente 3 gotas del indicador rojo de metilo.  Acidificar con HCl 0.1 N, para la eliminación de carbonatos y llevar a ebullición suave durante 20 minutos.  Enfriar a temperatura ambiente.  Neutralizar con NaOH 0.1 N.  Colocar 2 mL de la solución amortiguadora a pH 10.  Agregar 3-4 gotas del indicador NET.  Titular con EDTA 0,01 M hasta el cambio de color correspondiente. Reacciones involucradas: Determinación de dureza magnésica en agua: 𝑴𝒈𝟐+ (𝒂𝒄) + 𝑯𝑰𝒏𝟐− (𝒂𝒄) → 𝑴𝒈𝑰𝒏𝟐− (𝒂𝒄) + 𝑯+ (𝒂𝒄) 𝑴𝒈𝑰𝒏𝟐− (𝒂𝒄) + 𝑯𝟐 𝒀− (𝒂𝒄) → 𝑴𝒈𝒀𝟐− (𝒂𝒄) + 𝑯𝑰𝒏𝟐− (𝒂𝒄) + 𝑯+ (𝒂𝒄)

𝑵𝑯𝟑(𝒂𝒄) + 𝑯𝟐 𝑶 ↔ 𝑵𝑯𝟒(𝒂𝒄) + 𝑶𝑯− (𝒂𝒄) Determinación de dureza cálcica y total: 𝑴𝒈𝟐+ + (𝑶𝑯)− → 𝑴𝒈(𝑶𝑯)𝟐 𝑯𝑰𝒏𝟐− + 𝑪𝒂𝟐+ → 𝑪𝒂𝑰𝒏𝟐− + 𝑯+ 𝑪𝒂𝑰𝒏𝟐− + 𝑯𝒀𝟑− → 𝑯𝑰𝒏𝟐− + 𝑪𝒂𝒀𝟐− 𝑯𝑰𝒏𝟐− + 𝑴𝒈𝟐+ → 𝑴𝒈𝑰𝒏𝟐− + 𝑯+ 𝑴𝒈𝑰𝒏𝟐− + 𝑯𝒀𝟑− → 𝑯𝑰𝒏𝟐− + 𝑴𝒈𝒀𝟐− 𝑯+ (𝒂𝒄) + 𝑪𝑶𝟑(𝒂𝒄) 𝟐− → 𝑯𝑪𝑶𝟑(𝒂𝒄) − 𝑯𝑪𝑶𝟑(𝒂𝒄) − + 𝑯+ (𝒂𝒄) ↔ 𝑯𝟐 𝑪𝑶𝟑 𝑯𝟐 𝑪𝑶𝟑 → 𝑪𝑶𝟐(𝒈) + 𝑯𝟐 𝑶 Resultados: Determinación de dureza magnésica: Tabla 1: Datos de la práctica.

Volumen de muestra problema. Concentración de EDTA . Volumen de EDTA consumido(primera muestra) Volumen de EDTA consumido(segunda muestra)

100mL. 0.01M 5.5 mL. 3.8mL.

Cálculos:  Preparación del EDTA 0.01M. 𝟎, 𝟏𝟎𝟎𝑳 𝒔𝒐𝒍 × 𝟎, 𝟏𝑳𝒔𝒐𝒍 ×

𝟎. 𝟎𝟏 𝒏 𝑬𝑫𝑻𝑨 𝟑𝟕𝟐. 𝟐𝟒𝒈 × = 𝟎. 𝟑𝟕𝟐𝟐 𝒈 𝑬𝑫𝑻𝑨. 𝟏 𝑳 𝒔𝒐𝒍 𝟏𝒎𝒐𝒍 𝑬𝑫𝑻𝑨

𝟎. 𝟎𝟏 𝒏𝑬𝑫𝑻𝑨 𝟑𝟕𝟐. 𝟐𝟒𝒈 𝟎. 𝟑𝒈𝑯𝒖𝒎𝒆𝒅𝒂𝒅 × × = 𝟏. 𝟏𝟏𝟔𝟕 × 𝟏𝟎−𝟑 𝒈𝑬𝑫𝑻𝑨. 𝟏 𝑳 𝒔𝒐𝒍 𝟏𝒎𝒐𝒍 𝑬𝑫𝑻𝑨 𝟏𝟎𝟎𝒈 𝑬𝑫𝑻𝑨

𝑴𝒂𝒅𝒂 𝒅𝒆 𝑬𝑫𝑻𝑨 = 𝟎. 𝟑𝟕𝟐𝟐 + 𝟏. 𝟏𝟏𝟔𝟕 × 𝟏𝟎−𝟑 = 𝟎. 𝟑𝟕𝟑𝟑 Se toman 0.3733 g de EDTA y se disuelve en suficiente agua hasta completar los 250 ml de solución EDTA [0.01M]  Preparación del sistema amortiguador 𝑵𝑯𝟑 /𝑵𝑯𝟒 +

𝑁𝐻3 ∶ 29 %; 0.9g/mL. 𝑵𝑯𝟒 + : 𝑲𝒃 = 𝟏. 𝟖 × 𝟏𝟎−𝟓 𝒑𝑯 = 𝒑𝑲𝒂 + 𝒍𝒐𝒈 [

𝑵𝑯𝟑 ] 𝑵𝑯𝟒 +

𝑵𝑯𝟑 𝟏𝟎 = 𝟗. 𝟐𝟓 + 𝒍𝒐𝒈 [ ] 𝑵𝑯𝟒 + 𝟎. 𝟕𝟓 = 𝒍𝒐𝒈 [

𝟓. 𝟔 =

𝑵𝑯𝟑 ] 𝑵𝑯𝟒 +

𝑵𝑯𝟑 𝑵𝑯𝟒 +

𝑵𝑯𝟒 + = [𝟐. 𝟖] 𝟐𝟗. 𝟔𝟔𝒈𝑵𝑯𝟑 𝟎. 𝟗𝒈𝒔𝒐𝒍 𝟏𝟎𝟎𝟎𝒎𝑳 𝟏𝒏𝑵𝑯𝟑 × × × = 𝟏𝟓. 𝟕𝟎𝑴 𝟏𝟎𝟎𝒈𝒔𝒐𝒍 𝟏𝒎𝑳 𝟏𝑳 𝟏𝟕𝒈 𝟏𝒏𝑵𝑯𝟒 + 𝟏𝒏𝑵𝑯𝟒 𝑪𝒍 𝟓𝟑. 𝟒𝟓𝒈 × × 𝟎. 𝟎𝟐𝟓𝑳 = 𝟏. 𝟑𝟑𝟔𝟑𝒈𝑵𝑯𝟒 𝑪𝒍 + × 𝑳 𝟏𝒏𝑵𝑯𝟒 𝑪𝒍 𝟏𝒏𝑵𝑯𝟒 𝑪 𝟏 𝑽𝟏 = 𝑪 𝟐 𝑽𝟐 𝑽𝟏 =

𝟐𝟓𝒎𝑳 × [𝟓. 𝟔] = 𝟖. 𝟗𝒎𝑳 𝑵𝑯𝟑 [𝟏𝟓. 𝟕𝟎]

Se toma 𝟏. 𝟑𝟑𝟔𝟑𝒈𝑵𝑯𝟒 𝑪𝒍 y se lo disuelve en suficiente agua, para luego agregar 𝟖. 𝟗𝟓𝒎𝑳 𝑵𝑯𝟑 [15.70M] y finalmente aforar hasta completar los 25 ml de solución amortiguadora 𝑵𝑯𝟑 / 𝑵𝑯𝟒 + con pH=10. Determinación de Magnesio:

Muestra 1: 𝟎. 𝟎𝟏𝒏𝑬𝑫𝑻𝑨 𝟏𝒏 𝑴𝒈𝟐+ 𝟐𝟒. 𝟑𝟎𝟓𝒈𝑴𝒈𝟐+ 𝟏𝟎𝟎𝟎𝒎𝒈𝑴𝒈𝟐+ 𝟎. 𝟎𝟎𝟓𝟓𝒍 𝑬𝑫𝑻𝑨 × × × × 𝟏𝒍 𝟏𝒏𝑬𝑫𝑻𝑨 𝟏𝒏𝑴𝒈𝟐+ 𝟏𝒈𝑴𝒈𝟐+ = 𝟏. 𝟑𝟑𝟔𝟖 𝒎𝒈 𝑴𝒈𝟐+

𝒑𝒑𝒎𝑴𝒈

𝟐+

=

𝟏. 𝟑𝟑𝟔𝟖 𝒎𝒈 𝑴𝒈𝟐+ 𝟎. 𝟏𝟎𝟎𝑳

= 𝟏𝟑. 𝟑𝟕𝒑𝒑𝒎 𝑴𝒈𝟐+

Muestra 2: 𝟎. 𝟎𝟏𝒏𝑬𝑫𝑻𝑨 𝟏𝒏 𝑴𝒈𝟐+ 𝟐𝟒. 𝟑𝟎𝟓𝒈𝑴𝒈𝟐+ 𝟏𝟎𝟎𝟎𝒎𝒈𝑴𝒈𝟐+ 𝟎. 𝟎𝟎𝟑𝟖𝒍 𝑬𝑫𝑻𝑨 × × × × 𝟏𝒍 𝟏𝒏𝑬𝑫𝑻𝑨 𝟏𝒏𝑴𝒈𝟐+ 𝟏𝒈𝑴𝒈𝟐+ = 𝟎. 𝟗𝟐𝟑𝟔 𝒎𝒈 𝑴𝒈𝟐+

𝒑𝒑𝒎𝑴𝒈

𝟐+

=

𝟎. 𝟗𝟐𝟑𝟔 𝒎𝒈 𝑴𝒈𝟐+ 𝟎. 𝟏𝟎𝟎𝑳

= 𝟗. 𝟐𝟒 𝒑𝒑𝒎 𝑴𝒈𝟐+

Tabla 2: Resultados de la práctica.

Cantidad de magnesio en la muestra 1. Cantidad de magnesio en la muestra 2.

13. 𝟑𝟕𝒑𝒑𝒎 𝑴𝒈𝟐+ 𝟗. 𝟐𝟒 𝒑𝒑𝒎 𝑴𝒈𝟐+

Determinación de dureza cálcica y total: Tabla 3: Datos de la práctica.

Volumen de muestra problema para iones 𝐶𝑎2+ . Volumen de muestra problema para dureza total. Volumen de EDTA consumido por iones 𝐶𝑎2+ . Volumen de EDTA consumido por dureza total. Concentración de EDTA.

30.0 mL 30.0 mL. 0.4 mL 1.6 mL 0.01M

Cálculos: Dureza Cálcica: 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟒𝒍𝑬𝑫𝑻𝑨 ×

𝟎. 𝟎𝟏𝒏𝑬𝑫𝑻𝑨 𝟏𝒏𝑪𝒂𝟐+ 𝟒𝟎. 𝟎𝟕𝟖𝒈𝑪𝒂𝟐+ 𝟏𝟎𝟎𝟎𝒎𝒈𝑪𝒂𝟐+ × × × 𝟏𝑳 𝟏𝒏𝑬𝑫𝑻𝑨 𝟏𝒏𝑪𝒂𝟐+ 𝟏𝒈𝑪𝒂𝟐+ = 𝟎. 𝟏𝟔𝟎𝟑𝒎𝒈𝑪𝒂𝟐+ 𝟐+

𝒑𝒑𝒎𝑪𝒂

𝟎. 𝟏𝟔𝟎𝟑 𝒎𝒈 𝑴𝒈𝟐+

=

𝟎. 𝟎𝟑𝟎𝑳

= 𝟓. 𝟑𝟒 𝒑𝒑𝒎 𝑪𝒂𝟐+

Dureza total: 𝟎. 𝟎𝟏𝒏𝑬𝑫𝑻𝑨 𝟏𝒏𝑪𝒂𝟐+ 𝟏𝒏𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 𝟏𝟎𝟎. 𝟎𝟖𝟕𝒈𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 𝟎. 𝟎𝟎𝟏𝟔𝒍𝑬𝑫𝑻𝑨 × × × × 𝟏𝑳 𝟏𝒏𝑬𝑫𝑻𝑨 𝟏𝒏𝑪𝒂𝟐+ 𝟏𝒏𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 ×

𝒑𝒑𝒎𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 =

𝟏𝟎𝟎𝟎𝒎𝒈𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 = 𝟏. 𝟔𝟎𝟏𝟒 𝟏𝒈𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 𝟏. 𝟔𝟎𝟏𝟒 𝒎𝒈 𝑴𝒈𝟐+ 𝟎. 𝟎𝟑𝟎𝑳

= 𝟓𝟑. 𝟑𝟖 𝒑𝒑𝒎 𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑

Determinación de magnesio:

𝒑𝒑𝒎𝑴𝒈𝟐+ = 𝒑𝒑𝒎 𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 − 𝒑𝒑𝒎 𝑪𝒂𝟐+ 𝒑𝒑𝒎𝑴𝒈𝟐+ = 𝟓𝟑. 𝟑𝟖 − 𝟓. 𝟑𝟒 = 𝟒𝟖. . 𝟎𝟒 Tabla 4: Resultados de la práctica.

Concentracion de 𝐶𝑎2+ . Concentración de 𝑀𝑔2+ . Concentración de 𝐶𝑎𝐶𝑂3 .

5.34 ppm. 48.04 ppm. 53.38 ppm.

Análisis de Resultados: Determinación de dureza magnésica: La concentración de magnesio que se encontraba presente en 100 mL de muestra 1 fue de 13.37 ppm y de la segunda muestra 9.24ppm. El

error que se pudo dar en la práctica pudo haberse dado debido a la imprecisión al momento de preparar el sistema amortiguador ya que el procedimiento requería un sistema con pH=10 pero al realizar la lectura con el potenciómetro, esta tenía un pH=10.24. La variación de pH pudo afectar en los cálculos experimentales ya que en la formación del complejo entre el magnesio y el EDTA, el pH juega un papel fundamental, ya que para que poder valorar soluciones que contienen magnesio en su composición el pH mínimo que debe tener la solución es de 10 (ver anexos). Otra fuente de error pudo ser dar al momento de realizar la titulación, al no medir correctamente los volúmenes tanto iniciales como finales, teniendo así un volumen inexacto de valorante, en este caso de EDTA, y como el volumen consumido de EDTA se realiza la relación a ppm de magnesio, esto pudo causar la variación en los datos obtenidos. Determinación de dureza cálcica y total: La concentración de calcio que se encontraba presente en 30 ml de muestra fue de 5.34 ppm. La variación de pH pudo afectar en los cálculos experimentales ya que en la formación del complejo entre el Calcio y el EDTA, el pH juega un papel fundamental en la precipitación del magnesio para que así no interfiera en el análisis volumétrico. La dureza total que se obtuvo de la muestra fue de 53.38 ppm de 𝐶𝑎𝐶𝑂3 . Posiblemente no se eliminó por completo los iones carbonatos y bicarbonatos presentes en la muestra por lo que el volumen final de EDTA pudo variar con respecto al teórico. Observaciones: Determinación de dureza magnésica:  Al momento de medir el pH de la muestra, este era acido por lo cual se agregó una base, al momento de colocarle 3 gotas de NaOH el pH se elevó a 9 y esto se debe a que no hay un sistema amortiguador que controlará el pH, luego se procedió a agregar un ácido para así poder llegar a pH neutro o aproximado.

 El pH de la solución luego de agregar el sistema amortiguador 𝑵𝑯𝟑 /𝑵𝑯𝟒 + fue de 9.96, esto debido a que el tampón original presentaba un pH de 10.50, por lo cual se procedió a agregar NaOH (c) hasta alcanzar el pH deseado.  Cuando se le agrego el indicador a la solución se observó que el color que era inicialmente incoloro se tornó un color violeta, el cual indica que hay presencia de cationes 𝑀𝑔2+ en la muestra.  Cuando se realizó la titulación con EDTA, la solución se iba tornando a azul, esto fue causado por la formación del complejo entre el magnesio y el EDTA, permitiendo al indicador negro de eriocromo T quedar libre y presentarse en la solución básica con su color característico. Determinación de dureza cálcica y total:  Cuando se realizó a la titulación con EDTA para el análisis de los iones 𝐶𝑎2+ , la solución se iba tornando a púrpura, esto fue causado por la formación del complejo entre el calcio y el EDTA, permitiendo al indicador Murexida quedar libre y presentarse en la solución básica con su color característico.  Después de acidificar la solución con HCl [0.01 N] en el análisis de la dureza total, la solución se tornó rojo debido al indicador rojo de metilo presente, luego del calentamiento se mantuvo de la misma coloración confirmando que no estaba presente casi nada de iones carbonatos ni bicarbonatos.  La coloración final de la solución luego de la titulación con EDTA en el análisis de dureza total fue casi verdoso, esto debido a que el color de la solución previo a la titulación era amarillo y al formarse el complejo entre los iones 𝐶𝑎2+ 𝑦 𝑀𝑔2+ con el EDTA, el indicador negro de eriocromo T quedó libre dándole una coloración azul a la solución y al tener presente un color amarillo, la mezcla de estos colores dio como resultado un color café.

Recomendaciones: Determinación de dureza magnésica:

 Si al momento de agregar el sistema amortiguador a la solución no se alcanza el pH establecido (pH=10) se procede a agregar una base o un ácido fuerte a la solución dependiendo del caso hasta alcanzar el punto deseado.  Medir con mucha precisión los volúmenes iniciales y finales del EDTA durante el proceso de titulación para así evitar posibles errores en los cálculos experimentales.  Lavar correctamente el electrodo del potenciómetro para evitar una posible mala lectura de pH.  Titular lentamente y en agitación, para de tal manera ir homogenizando la muestra y al momento de darse el vire color se pueda comprobar que si es el punto correcto.  Si al momento de agregarle el indicador negro de eriocromo T a la solución buffer con la muestra, esta no cambia a un color violeta/ rosado, indica que no hay presencia de los cationes 𝑀𝑔2+ en la muestra, para lo cual se debe tomar otra muestra. Determinación de dureza cálcica y total:  Si al momento de agregar el sistema amortiguador a la solución no se alcanza el pH establecido (pH=10) se procede a agregar una base o un ácido fuerte a la solución dependiendo del caso hasta alcanzar el punto deseado ya que en este pH los iones 𝐶𝑎2+ y 𝑀𝑔2+ reaccionarán con el EDTA formando sus correspondientes complejo.  Si la solución se vuelve a tornar amarilla luego del calentamiento, proceda a acidificar la solución y calentar nuevamente hasta que no cambie de coloración para confirmar que no hay presencia de iones carbonatos ni bicarbonatos en el medio.  Lavar correctamente el electrodo del potenciómetro para evitar una posible mala lectura de pH.  Medir con mucha precisión los volúmenes iniciales y finales del EDTA durante el proceso de titulación para así evitar posibles errores en los cálculos experimentales. Conclusiones:

Determinación de dureza magnésica:  Se logró la preparación de un sistema amortiguador 𝑵𝑯𝟑 /𝑵𝑯𝟒+ con una ligera variación en su pH, debido a los errores sistemáticos que se cometieron al momento de medir el volumen del ácido 𝑁𝐻3 y la masa de la sal 𝑁𝐻4 𝐶𝑙.  La volumetría de formación de complejos (también conocida como complejometría) se basa en la formación de un complejo soluble mediante la reacción de la especie que se valora (generalmente un ion metálico) y la solución valorante que constituye el agente acomplejante.  la aplicación fundamental de esta técnica está dirigida a la cuantificación de elementos metálicos por medición volumétrica del complejo soluble formado.

 Esta

técnica es aplicable a reacciones que no sean complejas, que no tengan reacciones en serie o en paralelo, que puedan representar una reacción química.

Determinación de dureza cálcica y total:  Al obtener una dureza total de 53.38 ppm de 𝐶𝑎𝐶𝑂3 indica que el agua analizada es del tipo blanda (ver tabla de anexos #3), agua muy utilizada en las centrales hidroeléctricas para la producción de energía y en varios procesos industriales.  El análisis volumétrico para la determinación de calcio presente en una muestra de agua resulta una técnica factible debido a que no requiere de muchos parámetros para su realización, pero puede llegar a presentar inconvenientes como es la variación de pH que existe durante todo el procedimiento ya que de esto depende que el magnesio presente no interfiera en la titulación con EDTA como también es un factor importante para la formación del complejo Ca-EDTA.  La dureza del agua se vio afectada en su mayoría por la presencia de los cationes 𝑀𝑔2+ con una concentración de 48.04 ppm, por

otro lado la cantidad de 𝐶𝑎2+ era menor y la dureza aportada por este catión fue de 5.34 ppm. Sabiendo así que la muestra contenía más magnesio que calcio.

Bibliografía: 1. Gary D Christian. Química Analítica. Sexta edición. 2009. McGraw-Hill education. México. Capítulo10. PP 190, 191, 192.

2. Skoog Douglas. Química Analítica. 1995. McGraw-Hill education. Sexta edición. México. Capítulo 9. PP 248,250.

3. Daniel C. Harris. Análisis químico cuantitativo, McGraw-Hill education. Tercera edición. 2005. México. Capítulo 13, PP 354,355. Anexos: Figure 1: Distribución de las especies del EDTA en función del pH.

Figure 2:pH mínimo para valorar diversos cationes con EDTA.

Tabla 5: Dureza del agua.

Tipo de agua. Agua blanda. Agua levemente dura. Agua moderadamente dura. Agua dura. Agua muy dura.

ppm 𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑 ≤20 ≤ 60 ≤ 120 ≤ 180 > 180