DETERMINACIÓN DE FLUORUROS EN AGUAS CON EL ELECTRODO SELECTIVO

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1 DETERMINACIÓN DE FLUORUROS EN AGUAS CON EL ELECTRODO SELECTIVO 1. OBLETIVO: 1 Llevar a cabo medidas de potenciales con un electrodo selectivo de iones fluoruro para determinar la concentración de este elemento en aguas de consumo. 2. FUNDAMENTO: 1 El método analítico utilizado para la determinación de fluoruro en aguas es la medida potenciométrica con un electrodo selectivo de fluoruro. Se trata de un electrodo de membrana homogénea compuesto por un mono-cristal de LaF₃ que contiene pequeñas cantidades de Eu(II), con objeto de crear vacantes de fluoruro que permitan la conducción iónica de iones F - a través del cristal. En su interior contiene una disolución de NaF 0.1 M y NaCl 0.1 M, así como un electrodo de referencia interno de Ag/AgCl. La medida del potencial se realiza mediante un montaje potenciométrico en el que la célula electroquímica está constituida por el electrodo selectivo de fluoruro, que actúa como electrodo de medida y un electrodo de referencia externo (Ag/AgCl) que posibilita la medida de la diferencia de potencial que se establece entre ambos electrodos. El potencial medido responde a la expresión:

2 E(V)=E(Ag/AgCl) ext E(Ag/AgCl) int E a E j log [F - ] donde Ea es el potencial de asimetría de la membrana, Ei es el potencial de unión líquida y [F - ] es la actividad del ión fluoruro en la disolución problema, si bien, no es necesario conocer el valor de las constantes que implica la cadena de potenciales que mide el potenciómetro, siempre que el electrodo se calibre con disoluciones de concentración conocida. En estas condiciones existe una relación lineal entre el potencial medido y el valor logarítmica de la concentración de fluoruro. Esto se conoce como respuesta nernstiana, por cumplirse la ecuación de Nernst: E(mV)=constante 59 log [F - ] Como la fuerza iónica de una muestra es desconocida, se recurre a la adición de un electrolito soporte (inerte) en alta concentración tanto a los calibradores como a la muestra a analizar, tratando de mantener aproximadamente la misma fuerza iónica entre los calibradores y las muestras. En el laboratorio esto se lleva a cabo por la adición tanto a los calibradores como a las muestras de Soluciones Ajustadoras de Fuerza Iónica Total (TISAB). Estas soluciones generalmente están constituídas de: un electrolito inerte (con el anión y el catión de movilidad similares), un buffer (ya que la mayoría de los electrodos ion selectivos requieren del control de ph) enmascarantes de potenciales interferentes. Las condiciones experimentales necesarias para la determinación de Fluoruro mediante un ISE en muestras de agua natural son: Rango útil de ph : 5 8 ver Diagrama de Distribución de Especies ph óptimo = 5.50 donde la relación molar de la especies F-/FH tiene un valor de > 99% Página 2

3 ph ácido existe la especie FH no es reconocido por el ISE ph alcalino existe como especie interferente el oxidrilo OH- Las muestras de aguas naturales y potables pueden presentar cationes trivalentes Al(III) y Fe(III) que pueden forman complejos estables con el ión fluoruro. En consecuencia, se consideran interferentes en su determinación, ya que si no se eliminan de la muestra el ión fluoruro no se encontraría libre y no podría ser reconocido por el ISE. 3. REACTIVOS: 1 Disolución patrón de 1000 p.p.m. de fluoruro preparada por: 1) pesada de g de NaF 2) disolución en 100 ml Disolución M Disolución de TISAB que contiene por litro: 1) 15 ml de ácido acético glacial; 2) 58.5 g de NaCl; 3) g de acetato sódico trihidratado 4) 0.3 g de citrato sódico tri-hidratado, 5) ajustando el ph con NaOH hasta el valor de 5.5. Disolución TISAB Página 3

4 4. MATERIAL Y APARATOS: 1 Matraces aforados de 50.0, 100.0, 250.0, y ml de capacidad. Pipetas de varios volúmenes Potenciómetro provisto de un electrodo selectivo de fluoruro y el correspondiente electrodo de referencia. 5. PROCEDIMIENTO: 1 PREPARACIÓN DE LA CURVA DE CALIBRADO Tomar 5.00 ml de la disolución M (1000 p.p.m.) y diluir a 500 ml (disolución R₁). De esta disolución R se toman 0.2, 1, 2, 5, 10 y 20 ml y se diluyen a 100 ml. Por otra parte, se toman 10 ml de la disolución M y se diluyen a 100 ml (disolución R₂). De esta disolución se toman 5, 10, 15 y 20 ml y se diluyen a 100 ml. (VER DIAGRAMA DE FLUJO) Poner en un vaso 50 ml de cada una de las disoluciones patrón de fluoruro y 5 ml de la disolución de TISAB. Se introducen los electrodos, se agita suavemente y se mide el potencial. (RELLENAR TABLA 1) DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE FLUORURO EN MUESTRAS DESCONOCIDAS. Se opera de igual modo que en la construcción del calibrado, tomando 50 ml de agua y 5 ml de TISAB. Es frecuente realzar tres medidas con tres alícuotas de la muestra y obtener el valor medio. Página 4

5 7. CÁLCULOS: 1 Una vez medido el potencial de cada disolución patrón, rellenamos esta tabla. TABLA 1 Página 5

6 8. REPRESENTACIONES GRÁFICAS: v 1 Representar gráficamente el potencial en mv frente a - log de la concentración de fluoruro de cada disolución patrón. Hallar la ecuación de la recta de calibrado: Tomar un volumen de la muestra de agua y adicionarle el mismo volumen de la solución TISAB. Medir la E CELDA de la muestra de agua usando la sonda ISE. Hallar la concentración del ión fluoruro a partir de la ecuación de la recta de regresión obtenida a partir de la curva de calibrado. Página 6