ASIGNATURA: QUIMICA AGROPECUARIA (RB8002) GUÍA N 6: DETERMINACION DE CONTAMINANTES ORGANICOS E INORGANICOS

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1 ASIGNATURA: QUIMICA AGROPECUARIA (RB8002) GUÍA N 6: DETERMINACION DE CONTAMINANTES ORGANICOS E INORGANICOS I. Presentación de la guía: Competencia: El alumno será capaz de analizar las principales fuentes de contaminación del aire, suelo y agua. Evaluación: La evaluación de esta guía tiene carácter formativo lo que permitirá detectar el dominio de los objetivos planteados. Metodología: El docente organizará grupos de trabajo para desarrollar las actividades propuestas. Posteriormente el alumno confeccionará un informe de los resultados obtenidos que será adjuntado en el portafolio semestral. II. Resumen Teórico: Se entiende por contaminación, la presencia en el medio ambiente de uno o más contaminantes, o cualquier combinación de ellos, que perjudiquen la vida, salud y el bienestar humano, flora y fauna, o degraden la calidad del aire, agua y tierra. El problema de la contaminación es múltiple y se presenta en formas muy diversas, con asociaciones y sinergismos difíciles de prever. Pero las principales consecuencias biológicas de las contaminaciones derivan de sus efectos ecológicos. En general, se habla de cuatro tipos básicos de contaminación: contaminaciones físicas (ruidos, infrasonidos, térmica y radioisótopos), químicas (hidrocarburos, detergentes, plásticos, pesticidas, metales pesados, derivados del azufre y del nitrógeno), biológicas (bacterias, hongos, virus, parásitos mayores, introducción de animales y vegetales de otras zonas) y por elementos que dañan la estética (degradación del paisaje y la introducción de industrias). También se habla de contaminación atmosférica, del agua y del suelo o de la biosfera. Entre los factores que generan contaminación y caracterizan a la civilización industrial están: el crecimiento de la producción y el consumo excesivo de energía, el crecimiento de la industria metalúrgica; el crecimiento de la circulación vial, aérea y acuática, y el crecimiento de la cantidad de basura y desechos que se tiran y/o se incineran. Docente Sede La Serena. Página 1 de 6

2 Contaminantes físicos: Afectan el aspecto del agua y cuando flotan o sedimentan interfieren con la flora y fauna acuáticas. Son líquidos insolubles o sólidos de origen natural y diversos productos sintéticos que son arrojados al agua como resultado de las actividades del hombre, así como, espumas, residuos oleaginosos y el calor (contaminación térmica). Contaminantes químicos: Incluyen compuestos orgánicos e inorgánicos disueltos o dispersos en el agua. Los contaminantes inorgánicos son diversos productos disueltos o dispersos en el agua que provienen de descargas domésticas, agrícolas e industriales o de la erosión del suelo. Los principales son cloruros, sulfatos, nitratos y carbonatos. También desechos ácidos, alcalinos y gases tóxicos disueltos en el agua como los óxidos de azufre, de nitrógeno, amoníaco, cloro y sulfuro de hidrógeno (ácido sulfhídrico). Gran parte de estos contaminantes son liberados directamente a la atmósfera y bajan arrastrados por la lluvia. Esta lluvia ácida, tiene efectos nocivos que pueden observarse tanto en la vegetación como en edificios y monumentos de las ciudades industrializadas. Los contaminantes orgánicos: también son compuestos disueltos o dispersos en el agua que provienen de desechos domésticos, agrícolas, industriales y de la erosión del suelo. Son desechos humanos y animales, de rastros o mataderos, de procesamiento de alimentos para humanos y animales, diversos productos químicos industriales de origen natural como aceites, grasas, breas y tinturas, y diversos productos químicos sintéticos como pinturas, herbicidas, insecticidas, etc. Los contaminantes orgánicos consumen el oxígeno disuelto en el agua y afectan a la vida acuática (eutroficación). Las concentraciones anormales de compuestos de nitrógeno en el agua, tales como el amoniaco o los cloruros se utilizan como índice de la presencia de dichas impurezas contaminantes en el agua. Contaminantes biológicos. Incluyen hongos, bacterias y virus que provocan enfermedades. Los contaminantes orgánicos del suelo son de naturaleza muy variable (fitosanitarios, aceites, petróleos, gasolinas, etc) y su presencia en los suelos se debe a muy diversas actividades humanas (agricultura, industria, transporte, etc.). De todos los contaminantes orgánicos son los fitosanitarios la causa más frecuente de contaminación. Se trata de productos de uso universal en agricultura para combatir los parásitos y enfermedades de las plantas, proteger a los cultivos de los agentes dañinos y mejorar cualitativa y cuantitativamente la producción. Dentro de los fitosanitarios están los plaguicidas, herbicidas y fertilizantes. Docente Sede La Serena. Página 2 de 6

3 Los tipos de plaguicidas utilizados son muy numerosos y presentan composiciones muy variables. Dentro de los orgánicos se encuentran: los derivados halogenados, compuestos organofosforados, carbamatos, derivados de la urea y tiourea, y compuestos heterocíclicos. Los mecanismos que rigen la evolución de los contaminantes orgánicos en el suelo son: procesos de acumulación (mecanismos físicos y de adsorción), procesos de degradación (descomposición química, fotoquímica y degradación biológica) y procesos de transporte (difusión, lixiviación, volatilización y erosión). En la evolución de los contaminantes orgánicos influyen numerosos factores, tanto del contaminante como del propio suelo. Referentes al contaminante en sí mismos, tienen importancia la composición, estructura, masa molecular, tendencia a ionizarse, afinidad de la molécula por las superficies del suelo, reacción frente a la acidez y basicidad, volatilidad, solubilidad, adsorción, concentración, coeficiente de reparto y forma de presentación que van a regular la toxicidad, biodisponibilidad, movilidad, persistencia y bioacumulación de estos contaminantes. En cuanto a la características del suelo, destacan: textura, arcillas (porcentaje y mineralogía), materia orgánica, óxidos de Fe, Mn y Al, carbonatos, sales, capacidad de cambio, ph, potencial redox, estructura, temperatura, propiedades hídricas y actividad biológica. Contaminantes Orgánicos Persistentes (COPS) Los Contaminantes Orgánicos Persistentes, son sustancias químicas tóxicas, persistentes y bioacumulables en los organismos, causando efectos diversos en la salud humana y en el ambiente. Estas sustancias se transportan a grandes distancias y se han dispersado por todo el mundo. La comunidad internacional tiene ahora que tomar acciones globales urgentes para eliminarlos. Si realizamos un análisis de la definición para COPS tenemos que: Son contaminantes porque en muy bajas concentraciones afectan gravemente la salud de los seres humanos, animales y el ambiente. Son persistentes porque permanecen mucho tiempo en el ambiente, incluso decenas de años, resistiendo la degradación por el sol, degradación química y la degradación por otros microorganismos. Son bioacumulables porque se acumulan en los tejidos grasos de los organismos. Se biomagnifican, es decir, aumentan su concentración en cientos o hasta millones de veces a medida que aumentan en las cadenas alimenticias. Docente Sede La Serena. Página 3 de 6

4 Se dispersan, ampliamente en el medio ambiente, a través del viento, ríos y corrientes marinas, trasladándose a todas partes del planeta. Se han encontrado en el agua, suelo, sedimentos, animales y personas, incluso en el Ártico y en lugares muy alejados de donde originalmente fueron liberados. Los problemas con los COPs han motivado su prohibición y restricción severa en muchos países y acciones internacionales. El Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), ha llamado ha establecer un convenio internacional obligatorio sobre 12 COPs de manera prioritaria, que además defina los criterios para añadir nuevas sustancias y establezca mecanismos de apoyo a los países en desarrollo: COMPUESTOS Plaguicidas organoclorados: DDT, aldrín, dieldrin, endrín, clordano, heptacloro, toxafeno y mirex Productos industriales: los policlorobifenilos (PCB, usados como aceites de transmisión eléctrica) y el hexaclorobenceno (HCB) que también es plaguicida Contaminantes no deseados resultado del uso industrial de productos clorados: dioxinas y furanos. III. Actividad práctica: Determinación de contaminantes orgánicos e inorgánicos. IV. Objetivos: Determinación cuantitativa de cloruro Determinación cuantitativa de carbonato Determinación cualitativa de hidrocarburos aromáticos V. Materiales y reactivos: - Nitrato de plata, AgNO 3 - Tiocianato de potasio, KSCN - Fluoresceína - Etanol - Cloruro de sodio, NaCl - Cloroformo - Naftaleno - Ffenolftaleína - Anaranjado de metilo - Ácido clorhídrico - Cloruro de aluminio - Agua destilada - Pipeta volumétrica de 10 y 20 ml - Bureta de 50 ml - Balanza analítica - Vidrio de reloj - Propipeta de goma - Corcho pata tubo de ensayo - Piscetas plásticas de 500 ml - Vaso de precipitado de 250 ml - Matraz de aforo de 250 ml - Varilla de agitación - Matraz erlenmeyer de 250 ml - Tubo de ensayo Docente Sede La Serena. Página 4 de 6

5 VI. Procedimiento experimental Determinación de contaminantes inorgánicos. Experiencia N 1: Determinación de cloruros en una muestra soluble. Método Fajans. - Preparación de AgNO N: Realice los cálculos para la preparación de 250 ml de solución de nitrato de plata, AgNO 3. Disuelva los cristales en un pequeño volumen de agua destilada, exenta de cloruros, en un vaso de precipitado. Diluya la disolución hasta el volumen señalado. Agite para homogenizar. Guarde la solución en frasco oscuro y rotule. - Solución indicadora de fluoresceína: Pese g de fluoresceína y disuelva con 100 ml de etanol al 70 %. Guarde en Frasco limpio y seco. - Estandarización de la solución de AgNO 3 (duplicado): En vidrio de reloj pese exactamente entre 100 y 120 mg de NaCl patrón. Transfiera cuantitativamente los cristales a un matraz erlenmeyer de 250 ml. Disuelva totalmente con un volumen aproximado de 20 ml de agua destilada. Adicione 10 gotas de indicador de absorción fluoresceína. Titule lentamente con solución de AgNO 3 hasta aparición de una coloración rosada en la superficie del precipitado formado. - Determinación de cloruro en la muestra (duplicado): Tome una alícuota de 10 ml de muestra problema con pipeta total. Adicione 10 gotas de solución indicadora de fluoresceína. Titule lentamente con solución de AgNO 3 hasta aparición de una coloración rosada en la superficie del precipitado formado. Experiencia N 2: Determinación de carbonatos. Método Warder - Preparación de HCl 0.1 N: Realice los cálculos para la preparación de 250 ml de solución de ácido clorhídrico, HCl. Disuelva el volumen de ácido en un pequeño volumen de agua destilada, en un vaso de precipitado. Diluya la disolución hasta el volumen señalado. Agite para homogenizar. Guarde la solución en frasco oscuro y rotule. - Mida con pipeta volumétrica, 20 ml de muestra problema. Diluya con 30 ml de agua destilada exenta de CO 2. Agregue 3 gotas de indicador fenolftaleína. Titule con HCl 0.1 N patrón hasta traje del rosado al incoloro. Registre el gasto. En el mismo erlenmeryer adicione 4 gotas de indicador naranja de metilo. Titule con el ácido patrón hasta viraje del amarillo al rojizo. Registre el gasto respectivo. Docente Sede La Serena. Página 5 de 6

6 Experiencia N 3: Determinación cualitativa de hidrocarburos aromáticos - En un tubo de ensayo seco, coloque 0,1 mg de AlCl 3 anhidro y caliente directamente a la llama para que sublime y se deposite en la parte superior fría del tubo. Tápelo con un corcho y déjelo enfriar. En otro tubo de ensayo, disuelva algunos mg de benceno, naftaleno u otro hidrocarburo aromático en 1 ml de cloroformo y luego deje resbalar esta solución por las paredes del tubo que contiene el AlCl 3 recientemente sublimado. Observe los colores intensos y característicos que se obtienen con cada uno de los hidrocarburos aromáticos. Repita el procedimiento descrito con la muestra problema y compare los resultados. VII. Cálculos: Exprese su resultado de cloruro y carbonato en % p/v. Experiencia N 1: N V ( L) PE 100 AgNO AgNO NaCl % p / v NaCl 3 3 ml Muestra Experiencia N 2: % p / v Na CO 2 3 N V ( L) PE 100 HCl HCl Na2CO ml Muestra VIII. Post-Laboratorio: - Redactar un informe de los resultados obtenidos según pauta de evaluación de informes que aparece en la guía para el éxito académico Universidad tecnológica de Chile- Inacap. Sede la Serena. Pagina Investigue sobre los métodos utilizados para la cuantificación de cloruro y carbonato. IX. Bibliografía Química Ciencia Central, Brown, LwMay Bursten, Novena Edición. Editorial Pearson Química General, Raymond Chang, séptima edición. Editorial Mc Graw Hill World Soil contamination and remediation University of Florida, USA). Manual de laboratorio, Química analítica. Elizabeth Arancibia, Universidad de La Serena. Docente Sede La Serena. Página 6 de 6