NORMA MEXICANA NMX-AA , "ANALISIS DE AGUA - DETERMINACION DE PLOMO - METODO COLORIMETRICO DE LA DITIZONA"

Transcripción

1 Nota: Esta Norma fue modificada de Norma Oficial Mexicana a Norma Mexicana, de acuerdo al Decreto publicado en el Diario Oficial de la Federación de fecha 6 de Noviembre de NORMA MEXICANA NMX-AA , "ANALISIS DE AGUA - DETERMINACION DE PLOMO - METODO COLORIMETRICO DE LA DITIZONA" PREFACIO En la elaboración de esta Norma participaron los siguientes organismos e instituciones: - SECRETARIA DE SALUBRIDAD Y ASISTENCIA.- Subsecretaría de Mejoramiento del Ambiente.- Dirección de Saneamiento del Agua. - SECRETARIA DE AGRICULTURA Y RECURSOS HIDRAULICOS.- Centro de Investigación y Entrenamiento para Controlar la Calidad del Agua. - COMISION FEDERAL DE ELECTRICIDAD.- Laboratorio. - FERTILIZANTES DE MEXICO, S.A. DE C.V..- Subgerencia de Investigación. - LABORATORIOS NACIONALES DE FOMENTO INDUSTRIAL.- Departamento de Contaminación. NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-AA , "ANALISIS DE AGUA - DETERMINACION DE PLOMO - METODO COLORIMETRICO DE LA DITIZONA". 1.- OBJETIVO. Esta norma oficial establece el método colorimétrico de la ditizona para determinar plomo en agua. 2.- CAMPO DE APLICACION. Este método es aplicable en aguas naturales y residuales, en el intervalo de concentración de 0.02 a 0.4 mg/ REFERENCIAS. Esta norma se complementa con las Normas Mexicanas en vigor siguientes: 3.1 NMX-AA-3 "Aguas residuales - Muestreo". 3.2 NMX-AA-14 "Cuerpos receptores - Muestreo". 3.3 NMX-BB-14 "Clasificación y Tamaños Nominales para Utensilios de vidrio usados en Laboratorio". 3.4 NOM-Z-1 "Sistema general de unidades de medida - Sistemas internacionales de unidades (SI). 4.- PRINCIPIO. El método se basa en la reacción del plomo presente en el agua con la ditizona disuelta en tetracloruro de carbono formando un complejo de ditizonato de plomo de color rosa, cuya intensidad determinada colorimétricamente es proporcional al contenido de plomo. 5.- REACTIVOS. Los reactivos que a continuación se mencionan debe ser grado analítico y deben almacenarse en recipientes de polietileno o de vidrio libres de plomo, y cuando se hable de agua debe entenderse agua destilada, desionizada y exenta de plomo. NMX-AA

2 5.1 Nitrato de plomo (PbNO 3 ). 5.2 Alcohol etílico (C 2 H 5 OH) ó alcohol isopropílico (CH 3 ) 2 CHOH 5.3 Cloroformo (CHCl 3 ). 5.4 Hidróxido de amonio (NH OH) concentrado. 5.5 Tetracloruro de carbono (CCl 4 ). 5.6 Acido acético glacial (CH 3 COOH). 5.7 Acido nítrico (HNO 3 ) concentrado. 5.8 Hidrato de hidracina (N 2 H 4 H 2 O) al 64 % y exenta de plomo. 5.9 Acido sulfúrico (H 2 SO 4 ), concentrado Acido clorhídrico (HCl), concentrado Peróxido de hidrógeno (H 2 O 2 ), al 30% Cianuro de potasio (KCN) Hidróxido de sodio (NaOH) 0.2 N Hidróxido de amonio (NH 4 OH) 1: Hidróxido de amonio (NH 4 OH) 1: Solución indicadora de fenolftaleína (C 20 H 14 O 4 ): Disolver 0.5 g de fenolftaleína en 50 cm 3 de alcohol etílico o isopropílico y agregar gota a gota solución de hidróxido de sodio 0.2 N, hasta la aparición de un ligero color rosa Solución indicadora de azul de timol (C 27 H 30 O 5 S): Disolver 0.4 g del indicador en 100 cm 3 de agua Solución de ácido tartático (C 4 H 4 O 4 ): Disolver 50 g de ácido tartárico en 100 cm 3 de agua Solución I de ditizona (C 13 H 12 N 4 S) (ver apéndice 12.1): Disolver 250 mg de cristales de ditizona en 50 cm 3 de cloroformo Filtrar a través de un papel filtro y lavar el papel con varias porciones pequeñas de cloroformo Transferir el filtrado a un embudo de separación y extraer con porciones de hidróxido de amonio 1:99, hasta que la capa de cloroformo se encuentre casi desprovista de color verde Desechar la capa de cloroformo y lavar los extractos combinados con cuatro porciones de 15 cm 3 de cloroformo Desechar los extractos de cloroformo Precipitar la ditizona añadiendo 2.0 cm 3 de ácido clorhídrico concentrado y agitar para neutralizar completamente el amoníaco. 2 NMX-AA

3 Extraer la ditizona precipitada con porciones de 25 cm 3 de cloroformo Transferir los extractos combinados a un matraz volumétrico de 250 cm 3 y aforar con cloroformo Solución II de Ditizona (Ver apéndice 12.1) Disolver 125 mg de cristales de ditizona en 50 cm 3 de cloroformo Filtrar a través de un papel filtro y lavar con pequeñas porciones de cloroformo y combinar el lavado con el filtrado Extraer los filtrados con hidróxido de amonio 1:99, hasta que la capa de cloroformo se encuentre casi desprovista de color verde Lavar la capa acuosa con tetracloruro de carbono para eliminar las trazas de cloroformo y de difeniltiocarbodiazona Desechar los extractos de tetracloruro de carbono Neutralizar el hidróxido de amonio con 2.0 cm 3 de ácido clorhídrico y agitar vigorosamente Extraer la ditizona precipitada con tetracloruro de carbono Transferir los extractos a un matraz volumétrico de 500 cm 3 y aforar con tetracloruro de carbono Solución de tartrato de sodio (Na 2 C 2 H 2 O 2 2H 2 O): Disolver 10 g de tartrato de sodio en 100 cm 3 de agua Para purificar la solución, agregar solución II de ditizona y agitar vigorosamente hasta que la capa de disolvente orgánico tenga un color verde Lavar las trazas de ditizona en la solución, extrayendo con cloroformo hasta que la solución sea incolora Extraer dos veces con porciones de 20 a 30 cm 3 de tetracloruro de carbono Solución de sulfito de sodio (Na 2 SO 3 ): Disolver 10 g de sulfito de sodio en 100 cm 3 de agua Extraer con solución I de ditizona hasta que se mantenga el color verde del disolvente orgánico para eliminar el posible plomo que tenga compuesto Eliminar las trazas de cloroformo con 4 ó 5 extracciones de 20 cm 3 de tetracloruro de carbono Solución de cianuro de potasio (KCN): Disolver 10 g de cianuro de potasio en 100 cm 3 de agua Solución alcalina de cianuro de potasio. A 175 cm 3 de hidróxido d amonio concentrado, agregar 15 cm 3 de solución de cianuro de potasio, 7.5 cm 3 de solución de sulfito de sodio y diluir a 500 cm 3 con agua Solución de acetato de hidracina: NMX-AA

4 Mezclar 15 cm 3 de hidrato de hidracina con 50 cm 3 de ácido acético glacial y diluir a 100 cm 3 con agua Solución de clorhidrato de hidroxilamina en agua y diluir a 100 cm 3. Disolver 20 g de clorhidrato de hidroxilamina en agua y diluir a 100 cm Solución concentrada de plomo: Determinar la masa de g de nitrato de plomo anhídro en agua que contenga 1 cm cm 3. Esta solución contiene 1 mg de plomo por 1 cm 3. de HNO, diluir a Solución intermedia de plomo. Diluir 10 cm 3 de la solución concentrada de plomo (5.27), a 200 cm 3 con agua, en donde 1 cm 3 = 50 ug de plomo. Preparar esta solución inmediatamente antes de usarla Solución estándar de plomo. Diluir 10 cm 3 de la solución intermedia de plomo (5.27.1) a 250 cm 3 con agua. En donde 1 cm 3 2 ug de plomo. Preparar esta solución inmediatamente antes de su uso. 6.- MATERIAL Y EQUIPO. 6.1 Material común de laboratorio (ver 3.3). 6.2 Equipo colorimétrico: Se necesita uno de los siguientes: Espectrofotómetro para usarse a una longitud de onda de 520 nm provisto de un paso de luz de 1 cm Fotocolorimétro equipado con filtro verde para usarse a una longitud de onda de 520 nm, provisto de un paso de luz de 1 cm. 6.3 Potenciómetro y/o indicador de ph. 7.- CONSERVACION DE LA MUESTRA. La muestra se debe colectar en frascos de polietileno de acuerdo a lo indicado en las normas de muestreo NOM-AA-3 y NOM-AA-14 en vigor, y preservarse añadiendo ácido nítrico hasta obtener un ph de 2 a INTERFERENCIAS. Los elementos que interfieren en la extracción de plomo a un ph de 8.5 a 9 en presencia de cianuro son: estaño, bismuto y talio. 9.- PREPARACION DE LA CURVA DE CALIBRACION. 9.1 Colocar en una serie de embudos de separación de 250 cm 3, los volúmenes de solución patrón de plomo indicados en la tabla No.1. TABLA No. 1 Volúmenes de solución estándar usados para la curva de calibración. Solución patrón de Contenido de plomo, plomo, en cm 3 en mg NMX-AA

5 Diluir a 100 cm 3 con agua y proceder como se indica en el punto Graficar las lecturas de absorbancia obtenidas contra los mg de plomo PROCEDIMIENTO Digestión de la muestra Tomar un volumen de muestra necesaria, acidular al anaranjado de metilo a un ph de 4.2 con ácido sulfúrico y agregar a continuación 5 cm 3 de ácido nítrico y 2 cm 3 de peróxido de hidrógeno Evaporar en baño maría hasta tener un volumen aproximado de 15 a 20 cm 3 y cubrir la cápsula con un vidrio de reloj Transferir completamente el contenido de la cápsula a un matraz Erlenmeyer de 250 cm Agregar unas perlas de vidrio, 5 cm 3 de ácido nítrico y 10 cm 3 de ácido sulfúrico y lavar con 2 ó 3 porciones de agua Evaporar en parrilla o placa de calentamiento hasta que aparezcan humos densos blancos de anhídrido sulfúrico en el matraz (ver apéndice 12.2). Si no se ha clarificado la solución, agregar 10 cm 3 más de ácido nítrico y repetir la evaporización (ver apéndice 12.3) Enfriar la solución a la temperatura ambiente y diluir cuidadosamente con 50 cm 3 de agua Calentar casi a ebullición para disolver las sales y filtrar a través de un crisol Gooch provisto de un disco de fibra de vidrio de fondo poroso, agregar 50 cm 3 de solución de acetato de amonio caliente al crisol Gooch para disolver el posible precipitado de sulfato de plomo formado y recibir los filtrados en un matraz Kitasato Transferir en filtrado a un vaso de precipitados de 250 cm 3, y ajustar el volumen a 100 cm 3 con agua y proceder a la determinación de plomo como se indica en el punto Determinación de plomo en la muestra: Agregar de 10 a 15 gotas de fenolftaleína y neutralizar con hidróxido de amonio 1: Agregar 20 cm 3 de solución de acetato de hidracina o solución de clorhidrato de hidroxalamina, calentar en baño maría a 363 K- 368 K (90-95 C) durante 10 minutos y dejar enfriar (ver apéndice 12.4) Agregar 20 cm 3 de solución de tartrato de sodio y ajustar el ph de la solución, aproximadamente a 2.5 con solución de ácido tartárico utilizando potenciómetro Transferir la solución a un embudo de separación, con porciones de 3 cm 3 de solución, I de ditizona hasta que la capa orgánica tenga un color verde; agitar bien en cada ocasión y separar la capa de cloroformo, la cual se desecha Extraer la solución con 2 porciones de 5 cm 3 de cloroformo para eliminar la ditizona retenida, y desechar las porciones de cloroformo. NMX-AA

6 Eliminar los residuos de cloroformo extrayendo con una porción de 5 cm 3 de tetracloruro de carbono y desechar esta capa Agregar 10 cm 3 de solución de tartrato de sodio y 5 gotas del indicador de azul de timol (ver apéndice 12.5) y 10 cm 3 de solución de cianuro de potasio Ajustar el ph a 8.5 adicionando hidróxido de amonio 1:1 ó solución de ácido tartárico hasta que el indicador vire al verde Agregar 5 cm 3 de solución II de ditizona, agitar bien y pasar cuidadosamente la capa de ditizona a un segundo embudo de separación Hacer extracciones sucesivas en la fase acuosa con porciones de 2 cm 3 de solución II de ditizona hasta que el color verde persista en la fase acuosa por lo menos en dos extracciones Combinar todos los extractos en el segundo embudo de separación (ver apéndice 12.6) Agregar 5 cm 3 de tetracloruro de carbono puro al primer embudo de separación y el extracto se recibe en el segundo embudo A los extractos combinados de tetracloruro de carbono, agregar 20 cm 3 de la solución alcalina de cianuro de potasio y agitar (ver apéndice 12.7) Pasar la capa de tetracloruro de carbono a un matraz volumétrico de 50 cm Extraer con porciones de 2 cm 3 de tetracloruro de carbono y combinar todos los extractos en el matraz volumétrico de 50 cm 3 y aforar hasta la marca con tetracloruro de carbono y agitar (ver apéndice 12.8) Leer la absorbancia de esta solución con tetracloruro de carbono puro como líquido de referencia, en el espectrofotómetro a una longitud de onda de 520 nm CALCULOS. La concentración de plomo se calcula con las siguientes fórmulas: Donde: a) Cálculo directo: b) Cálculo de dilución: mg de plomo / l = A x B mg de plomo / l = A x 1000 x B C A: Contenido de plomo leído en la curva de calibración, en mg. B: Volumen de muestra, en cm 3. C: Volumen de la alícuota, en cm APENDICE. 6 NMX-AA

7 12.1 Cuando se tienen las soluciones I y II de ditizona ya preparadas se omitirán los incisos a y a respectivamente, en caso contrario se tendrán que seguir los pasos correspondientes de tales incisos, los cuales tienen como objetivo, eliminar la difeniltiocarbodiazona, impureza que presente la ditizona. Se recomienda preparar esta solución cada vez que se vaya a usar y no emplearla después de 24 horas de su preparación. Estas soluciones deben conservarse en la obscuridad y en refrigeración Este calentamiento debe realizarse en campaña de extracción debido a que los vapores que se producen son tóxicos Se debe tener la seguridad de la eliminación total del ácido nítrico indicada por la claridad de la solución y por la ausencia de humos rojizos en el matraz Si se tiene la seguridad de que los elementos (estaño, bismuto y talio no están presentes en la muestra, pueden omitirse los puntos a Si es necesario, agregar hidróxido de amonio concentrado para hacer que el indicador vire al azul Al analizar varias muestras, debe tenerse cuidado de hacer el mismo número de extracciones; debido a que varía la intensidad de color del testigo al aumentar el número de extracciones La coloración verde de la ditizona cambia a la coloración rosa del ditizonato de plomo, y la solución alcalina acuosa se torna amarillenta, por la formación de sal de ditizona Se debe tener mucho cuidado de que los extractos no arrastren gotas de agua BIBLIOGRAFIA Standard Method for the Examination of Water and Wastewater por: APHA, AWWA, y WPCP.- 14a Edición (1975) CONCORDANCIA DE NORMAS INTERNACIONALES. Esta norma no concuerda con ninguna norma internacional por no existir sobre el tema. NMX-AA