Química C Trabajo Práctico n. o 9 Titulación de dureza total de agua con edta Ablandamiento de agua por intercambio iónico

Transcripción

1 Química C Trabajo Práctico n. o 9 Tituación de dureza tota de agua con edta Abandamiento de agua por intercambio iónico Leandro Wirth Guiermo Nicotera Leandro Barutta Sosa Iñaki García Mendive 3 de Diciembre de 2008

2 1. Cácuo de a dureza tota 1.1. Datos experimentaes Soución vaorada Sabemos que 1 m de edta capta 1,02 mg de CaCO 3. Muestra probema E voumen de agua de a muestra es: V H2 O = 20 m, y e voumen de edta utiizado en a tituación es: V EDTA = 3,7 m Resoución De a sección 1.1, tenemos que: m CaCO3 3,7 m = 1,02 mg, 1 m con o cua: 1,02 mg m CaCO3 = 3,7 m 1 m m CaCO3 = 3,77 mg. (1) Luego, para encontrar a cantidad de partes por mión de CaCO 3, panteamos: ppm CaCO3 1 = m CaCO 3, V H2 O y entonces: Finamente, a dureza tota de agua es: 3,77 mg ppm CaCO3 = 1000 m 20 m ppm CaCO3 = 188,7. (2) D T = 188,7 ppm de CaCO 3. (3) 2. Cuestionario a responder 1. En a introducción teórica se hace referencia a método «ca-soda». Averiguar de qué se trata e iustrar as respuestas con ecuaciones moecuares e iónicas. La dureza permanente que es debida a sufatos de cacio y de magnesio soubes no puede eiminarse por ebuición de agua. E método «ca-soda» es es e método químico más importante para e abandamiento de agua. En este proceso as saes soubes se transforman químicamente en compuestos insoubes, que son en parte precipitados y en parte fitrados. Generamente es necesario agregar os reactivos, uno para eiminar a dureza tempora provocada por e carbonato 1

3 ácido de cacio y as saes de magnesio, y e otro reactivo, para eiminar a dureza permanente originada por e sufato de cacio. En e proceso de a ca sodada se agrega a agua una suspensión echosa de ca (hidróxido de cacio) en cantidad necesaria, junto con una cantidad de soución de carbonato sódico, y precipita e carbonato de cacio formado, de acuerdo a a ecuación química: 2 Ca(OH (ac) + Mg(HCO 3 (ac) 2 CaCO 3 + Mg(OH + 2 H 2 O. (4) La reacción entre e hidróxido de cacio y e bicarbonato de magnesio produce e carbonato de magnesio que precipita, y se representa mediante a ecuación química: 2 Ca(OH (ac) + Mg(HCO 3 (ac) 2 MgCO 3 + CaCO H 2 O. (5) La reacción entre e sufato de magnesio y e hidróxido de cacio produce e sufato de cacio que precipita y e hidróxido de magnesio que genera dureza permanente, y se representa mediante a ecuación química: MgSO 4 + Ca(OH CaSO 4 + Mg(OH. (6) A pequeña escaa, os bicarbonatos soubes pueden eiminarse agregando amoníaco o hidróxido de sodio, de acuerdo a as ecuaciones químicas: Ca(HCO 3 (ac) + 2 NH 4 OH(ac) CaCO 3 + (NH 4 CO 3 (ac) + 2 H 2 O, (7) Ca(HCO 3 (ac) + 2 NaOH(ac) CaCO 3 + Na 2 CO 3 (ac) + 2 H 2 O. (8) Puede observarse que e hidróxido de cacio eimina os bicarbonatos soubes de cacio y de magnesio competamente, pero a dureza originada por e bicarbonato de magnesio produce un equivaente de sufato de cacio. La dureza permanente de agua debida a a presencia de sufato de cacio se eimina con a adición de carbonato de sodio, y a reacción que ocurre entre e sufato de sodio y e carbonato de sodio produce e carbonato de cacio que precipita y e sufato de sodio. Agregando un exceso de carbonato de sodio de necesario teóricamente, se ogra a eiminación de a dureza permanente de agua de manera más rápida y más competa. Se representa mediante a ecuación química: CaSO 4 + Na 2 CO 3 CaCO 3 + Na 2 SO 4. (9) Para eiminar a dureza tempora y a permanente se puede utiizar jabón. La dureza generada por e carbonato de magnesio no puede eiminarse por caentamiento debido a que no precipita competamente porque es igeramente soube. 2

4 2. Deducir a equivaencia entre as siguientes expresiones para a dureza de agua: y ppm de CaCO 3. En primer ugar, por definición: En segundo ugar, sabemos que: ppm de CaCO 3 = mg de CaCO 3. (10) = 0,5 mmo de CaCO 3, con o cua, sabiendo que M CaCO3 = 100 mg/mmo, queda: = 0,5 mmo 100 mg/mmo de CaCO 3 = 50 mg de CaCO 3. (11) Por útimo, de as ecuaciones (10) y (11) concuimos: = 50 ppm de CaCO 3. (12) 3. Sobre a base de a información dada, deducir a carga de os aniones edetatos totamente ionizados, y a de os cationes que forman compejos. Conociendo a masa moar de carbonato de cacio, y de a ecuación (1) (pág. 1), panteamos: n CaCO3 = m CaCO 3 M CaCO3 3,77 mg n CaCO3 = 100 mg/mmo n CaCO3 = 37, mmo, (13) que es, además, e número de moes de iones Ca 2+ que forman compejos. Por otro ado, sabemos que cada ión Ca 2+ está cargado positivamente con: Q Ca 2+ = 2 q p +, donde q p + = 1, C es a carga de un protón. Luego, a carga de un miimo de iones Ca 2+ será: 1 Q mmo de Ca 2+ = 2 N A q p + Q mmo de Ca 2+ = 2 6, /mmo 1, C Q mmo de Ca 2+ = 193 C/mmo. (14) 1 Se adopta N A = 6, /mmo pues consideramos e número de partícuas por miimo. 3

5 En consecuencia, tenemos: Q cationes = Q cat = n Ca 2+ Q mmo de Ca 2+ Q cat = 37, mmo 193 C/mmo Q cat = 7,28 C. (15) En cuanto a a carga de os aniones edetatos Y 4, sabemos que a fórmua química de compejo de edta es CaY 2, con o cua a carga de un sóo anión es: Q CaY 2 = 2 q p +, y a carga de un miimo de aniones es: Q mmo de CaY 2 = 193 C/mmo. Como a cantidad de moes de anión CaY 2 es igua a a cantidad de moes de catión Ca 2+, tenemos que: Q aniones CaY 2 = 7,28 C. (16) Entonces, sabiendo que, tenemos, finamente: Q aniones CaY 2 = Q cationes Ca 2+ + Q aniones Y 4, Q aniones Y 4 = Q aniones edetatos = Q aniones CaY 2 Q cationes Ca 2+ Q aniones edetatos = 7,28 C 7,28 C Q aniones edetatos = 14,57 C. (17) 4. Qué ocurriría a pretender compejar Me 2+ con edetato si no se empeara soución que asegure tener ph = 10? A ph = 10, e coorante net no compejado con magnesio tiene un coor azu profundo. Cuando éste se agrega a a soución, compeja iones Mg 2+ de a muestra de agua dura y toma un coor borravino. A continuación se titua a soución con edetato, que compeja primero os iones Ca 2+ y uego os iones Mg 2+ que habían sido captados por e net. Empero, a tituar a soución con edta se iberan cationes H +. Si no estuviera a soución buffer 2 para captar os H +, e ph de a muestra bajaría de 10 (o sea, se acidificaría), o que podría provocar que e coor de net no compejado con Mg 2+ no fuera azu profundo y, en consecuencia, que se cometiera un error en a tituación por no saber cuándo detenerse. 2 Una soución buffer (o reguadora) es aquea que es capaz de captar iones H + u OH sin variar apreciabemente su ph. 4

6 5. Ordenar por orden de estabiidad os compejos (EDTA)Mg, (NET)Mg y (EDTA)Ca. a) (EDTA)Ca. b) (EDTA)Mg. c) (NET)Mg. 6. Por qué se ama «intercambio iónico» a proceso empeado en este trabajo práctico? Se ama «intercambio iónico» ya que e compuesto edta ibera cationes Na + a a soución y atrae a os cationes Mg 2+ y Ca 2+, entonces hay un intercambio de iones. 7. Si en un ensayo de exporación 50 cm 3 de agua consumieran mas de 50 cm 3 de a soución de sa de edta de a composición descripta, qué voumen de muestra de a misma agua dura se podría empear en una nueva tituación? Si se produce e caso de que se debiera usar más de 50 cm 3 de edta para a tituación de 50 cm 3 de agua, se debería utiizar menos cantidad de agua en a siguiente tituación. 5