Determinación de la acidez total de muestras de agua mediante titulación potenciométrica

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Acidez Total SM 2310 B Origen/Sector CDTI/LAB

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INTRODUCCIÓN La acidez de un agua es su capacidad cuantitativa de reaccionar con una base fuerte a un PH designado. El valor medido puede variar significativamente con el pH del punto final utilizado en la determinación. La acidez es una medida de una propiedad agregada del agua y puede interpretarse solo en términos de sustancias específicas cuando se conoce la composición química de la muestra. Los ácidos minerales fuertes, los ácidos débiles como el carbónico y el acético, y las sales hidrolizantes como los sulfatos de hierro o aluminio pueden contribuir a la acidez medida de acuerdo con el método de determinación. Los ácidos contribuyen a la corrosividad e influyen en las tasas de reacción química, la especiación química y los procesos biológicos. La medición también refleja un cambio en la calidad de la fuente de agua.

1. PRINCIPIO Los iones de hidrógeno presentes en una muestra como resultado de la disociación o hidrólisis de solutos reaccionan con adiciones de álcali estándar. Por lo tanto, la acidez depende del pH o indicador final utilizado. La construcción de una curva de titulación registrando el pH de la muestra después de sucesivas pequeñas adiciones medidas de titulante permite la identificación de los puntos de inflexión y la capacidad de amortiguación, si existe, y permite determinar la acidez con respecto a cualquier pH de interés. En la titulación de una sola especie ácida, como en la estandarización de reactivos, el punto final más preciso se obtiene del punto de inflexión de una curva de titulación. El punto de inflexión es el pH al que la curvatura cambia de convexa a cóncava o viceversa. Debido a que la identificación precisa de los puntos de inflexión puede ser difícil o imposible en mezclas tamponadas o complejas, la valoración en tales casos se lleva a un pH de punto final arbitrario basado en consideraciones prácticas. Para titulaciones de control de rutina o estimaciones preliminares rápidas de acidez, el cambio de color de un indicador puede usarse para el punto final. Las muestras de desechos industriales, drenaje ácido de minas u otras soluciones que contienen cantidades apreciables de iones metálicos hidrolizables como hierro, aluminio o manganeso se tratan con peróxido de hidrógeno para garantizar la oxidación de cualquier forma reducida de cationes polivalentes, y se hierven para acelerar la hidrólisis. Los resultados de acidez pueden ser muy variables si este procedimiento no se sigue exactamente.

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2. ASPECTOS DE SEGURIDAD Y SALUD EN EL TRABAJO Utilizar los implementos de seguridad de acuerdo con lo señalado en el instructivo. En esta técnica son: bata, pantalón, zapatos antideslizantes, gafas de seguridad, máscara con filtro para vapores ácidos y guantes de nitrilo.

3.INTERFERENCIAS Los gases disueltos que contribuyen a la acidez o la alcalinidad, como el CO2, el sulfuro de hidrógeno o el amoníaco, se pueden perder o ganar durante el muestreo, el almacenamiento o la titulación. Minimice tales efectos titulando al punto final inmediatamente después de abrir el recipiente de muestra, evitando agitar o mezclar vigorosamente, protegiendo la muestra de la atmósfera durante la titulación y dejando que la muestra no se caliente más de lo que estaba en la recolección. En la titulación potenciométrica, la materia aceitosa, los sólidos en suspensión, los precipitados u otros desechos pueden recubrir el electrodo de vidrio y provocar una respuesta lenta. Es probable que la dificultad de esta fuente se revele en una curva de titulación errática. No elimine las interferencias de la muestra porque pueden contribuir a su acidez. Haga una breve pausa entre las adiciones de titulante para permitir que el electrodo se equilibre o limpie los electrodos ocasionalmente. En las muestras que contienen iones oxidables o hidrolizables como hierro ferroso o férrico, aluminio y manganeso, las velocidades de reacción a temperatura ambiente pueden ser lo suficientemente lentas como para causar puntos finales a la deriva. No utilice titulaciones indicadoras con muestras coloreadas o turbias que puedan oscurecer el cambio de color en el punto final. El cloro disponible libre residual en la muestra puede blanquear el indicador. Elimine esta fuente de interferencia agregando 1 gota de tiosulfato de sodio 0.1M (Na2S2O3).

4.EQUIPOS. Titulador electrométrico: use cualquier medidor de pH comercial o titulador operado eléctricamente que use un electrodo de vidrio y pueda leerse a una unidad de pH de 0.05. Estandarice y calibre de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Preste especial atención a la compensación de temperatura y al cuidado de los electrodos. Si no se proporciona compensación automática de temperatura, valore a 25 ± 5 ° C.

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5.MATERIALES. 

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Recipiente de titulación: el tamaño y la forma dependerán de electrodos y el tamaño de la muestra. Mantenga el espacio libre por encima de la muestra lo más pequeño posible, pero deje espacio para la valoración y la inmersión total de las partes indicadoras de los electrodos. Paraelectrodos de tamaño convencional, use un vaso de precipitados Berzelius de 200 ml de forma alta sin pico. Coloque el vaso de precipitados con un tapón que tenga tres agujeros, para acomodar los dos electrodos y la bureta. Con un electrodo de referencia de vidrio combinado en miniatura matraz Erlenmeyer de 125 ml o 250 ml con un tapón de dos orificios. Pipetas volumétricas. Frascos, volumétricos, 1000, 200, 100 ml. Buretas, vidrio de borosilicato, 50, 25 y 10 ml. Botella de poliolefina, 1-L.

6. REACTIVOS Agua sin dióxido de carbono: prepare todas las soluciones estándar y estándar y el agua de dilución para el procedimiento de estandarización con agua destilada o des ionizada que se haya hervido recientemente durante 15 minutos y se haya enfriado a temperatura ambiente. El pH final del agua debe ser S6.0 y su conductividad debe ser <2 µmhos / cm. Solución de ftalato ácido de potasio, aproximadamente 0.05N: Triturar de 15 a 20 g de KHC8H4O4 primario estándar a aproximadamente 100 mallas y secar a 120 ° C durante 2 h. Enfriar en un desecador. Pesar 10.0 ± 0.5 g (al mg más cercano), transferir a un matraz volumétrico de 1 L y diluir a 1000 ml. Titulador de hidróxido de sodio estándar, 0.1N: Prepare la solución aproximadamente 0.1N como se indica en Preparación de reactivos de escritorio. Estandarice titulando 40.00 mL de solución de KHC8H4O4, usando una bureta de 25 mL. Valorar hasta el punto de inflexión, que debe estar cerca de pH 8.7. Calcule la normalidad de NaOH: Normalidad= (A*B)/ (204.2 * C) Dónde: A = g KHC 8 H 4 O 4 pesado en un matraz de 1 L B = ml de solución de KHC 8 H 4 O 4 tomada para valoración C = ml de solución de NaOH utilizada. Use la normalidad medida en otros cálculos o ajústela a 0.1000N; 1 ml = 5,00 mg de CaCO 3 . Fecha de Revisión: 2019-06-28 Versión: 01

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Acidez Total SM 2310 B Titulante estándar de hidróxido de sodio, 0.02N: Diluir 200 mL 0.1N NaOH a 1000 mL y almacenar en una botella de poliolefina protegida del CO2 atmosférico por un tubo de cal sodada o tapa hermética. Estandarice contra KHC8H4O4 como se indica en (arriba), usando 15.00 mL de solución de KHC8H4O4 y una bureta de 50 mL. Calcular la normalidad ( arriba); 1 ml = 1.00 mg de CaCO 3 .     

Peróxido de hidrógeno (H 2 O 2 ), 30%. Solución indicadora de azul de bromofenol, indicador de pH 3.7: Disolver 100 mg de azul de bromofenol, sal de sodio, en 100 ml de agua. Solución indicadora de metacresol púrpura, indicador de pH 8.3: disuelva 100 mg de metacresol púrpura en 100 ml de agua. Solución indicadora de fenolftaleína, alcohólica, indicador de pH 8,3. Tiosulfato de sodio, 0.1M: Disuelva 25 g de Na 2 S 2 O 3 · 5H 2 O y diluya a 1000 ml con agua destilada.

7. SELECCIÓN DEL PROCEDIMIENTO Determine la acidez de la muestra a partir del volumen de alcalinidad estándar requerido para valorar una porción a un pH de 8.3 (acidez de fenolftaleína) o pH 3.7 (acidez de naranja de metilo de aguas residuales y aguas muy contaminadas). Valorar a temperatura ambiente utilizando un medidor de pH debidamente calibrado, un titulador operado eléctricamente o indicadores de color. Utilice el procedimiento de peróxido caliente para pre tratar muestras que se sabe o se sospecha que contienen iones metálicos hidrolizables o formas reducidas de catión polivalente, como licores de hierro, drenaje ácido de minas y otros desechos industriales. Los indicadores de color pueden usarse para titulaciones de rutina y de control en ausencia de color y turbidez interferentes y para titulaciones preliminares para seleccionar el tamaño de muestra y la fuerza del valorante. TAMAÑO DE LA MUESTRA El rango de acidez que se encuentra en las aguas residuales es tan grande que no se puede especificar un solo tamaño de muestra y la normalidad de la base utilizada como valorante. Use un volumen de titulante suficientemente grande (20 ml o más de una bureta de 50 ml) para obtener una precisión volumétrica relativamente buena mientras mantiene el volumen de muestra lo suficientemente pequeño como para permitir puntos finales definidos. Para muestras que tengan acidez inferior a aproximadamente 1000 mg como carbonato de calcio (CaCO3) / L, seleccione un volumen con menos de 50 mg de acidez equivalente de CaCO3 y valore con hidróxido de sodio (NaOH) 0.02N. Para acidez mayor de aproximadamente 1000 mg como CaCO3 / L, use una porción que contenga acidez equivalente a menos de 250 mg de CaCO3 y valore con NaOH 0.1N. Si es

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Acidez Total SM 2310 B necesario, realice una valoración preliminar para determinar el tamaño de muestra óptimo y / o la normalidad del valorante. MUESTREO Y ALMACENAMIENTO Recolecte muestras en botellas de vidrio de polietileno o borosilicato y almacénelas a baja temperatura. Llene las botellas completamente y tape bien. Debido a que las muestras de desechos pueden estar sujetas a la acción microbiana y a la pérdida o ganancia de CO2 u otros gases cuando se exponen al aire, analice las muestras sin demora, preferiblemente dentro de 1 día. Si se sospecha actividad biológica, analice dentro de las 6 h. Evite la agitación de la muestra y la exposición prolongada al aire.

8.PROCEDIMIENTO. Tratamiento con peróxido caliente: Pipetee una muestra adecuada en un matraces de titulación. Mide el pH. Si el pH está por encima de 4.0, agregue incrementos de 5 ml de ácido sulfúrico 0.02N (H SO) para reducir el pH a 4 o menos. Retirar los electrodos. Agregue 5 gotas de H2O2 al 30% y hierva durante 2 a 5 min. Enfriar a temperatura ambiente y valorar con álcali estándar a pH 8,3 de acuerdo con el procedimiento a continuación. Cambio de color: seleccione el tamaño de la muestra y la normalidad del valorante según los criterios. Ajuste la muestra a la temperatura ambiente, si es necesario, y con una muestra de descarga de pipeta en un matraz Erlenmeyer, mientras mantiene la punta de la pipeta cerca del fondo del matraz. Si hay cloro residual libre, agregue 0.05 mL (1 gota) de solución de Na 2S2O3 0.1M, o destruya con radiación ultravioleta. Añadir 0,2 ml (5 gotas) de solución indicadora y valorar sobre un blanco superficie a un cambio de color persistente característico del punto de equivalencia. Se pueden usar soluciones de indicador comercial o sólidos diseñados para el rango de pH apropiado (3.7 u 8.3). Verifique el color en el punto final agregando la misma concentración de indicador utilizada con la muestra a una solución tampón al pH designado. Curva de titulación potenciométrica: 1) Enjuague los electrodos y el recipiente de titulación con agua destilada y drene. Seleccione el tamaño de la muestra y la normalidad del valorante de acuerdo con los criterios, Ajuste la muestra a temperatura ambiente, si es necesario, y con una muestra de descarga de pipeta mientras mantiene la punta de la pipeta cerca del fondo del recipiente de titulación. 2) Medir el pH de la muestra. Agregue álcali estándar en incrementos de 0,5 ml o menos, de modo que se produce un cambio de menos de 0,2 unidades de pH por incremento. Después de cada adición, mezcle bien pero suavemente con un agitador magnético. Evitar salpicaduras. Registre el pH cuando se obtiene una lectura constante. Continúe agregando titulante y mida el pH hasta Fecha de Revisión: 2019-06-28 Versión: 01

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Acidez Total SM 2310 B alcanzar el pH 9. Construya la curva de titulación graficando los valores de pH observados versus mililitros acumulados de titulante agregado. Se debe obtener una curva suave que muestre una o más inflexiones. Una curva irregular o irregular puede indicar que no se alcanzó el equilibrio entre las sucesivas adiciones de álcali. Determine la acidez relativa a un pH particular de la curva. Titulación potenciométrica a pH 3.7 u 8.3: Prepare la muestra y el ensamblaje de titulación como se especifica en (arriba). Valorar hasta el pH de punto final preseleccionado sin registrar valores de pH intermedios. A medida que se acerca al punto final, realice pequeñas adiciones de álcali y asegúrese de alcanzar el equilibrio del pH antes de realizar la siguiente adición.

8. CALCULOS. Acidez, como mg CaCO / L = ([(A × B) — (C × D)] × 50 000) / muestra en ml Dónde: A = ml de titulador de NaOH utilizado B = normalidad de NaOH, C = mL H2SO4 usado D = normalidad de H2SO4.

9. BIBLIOGRAFIA. WINTER, J.A. & M.R. MIDGETT. 1969. FWPCA Method Study 1: Mineral and Physical Analyses. Federal Water Pollution Control Admin., Washington, D.C. BROWN, E., M.W. SKOUGSTAD & M.J. FISHMAN. 1970. Methods for collection and analysis of water samples for dissolved minerals and gases. Chapter A1 in Book 5, Techniques of WaterResources Investigations of United States Geological Survey. U.S. Geological Survey, Washington, D.C. SNOEYINK, V.L. & D. JENKINS. 1980. Water Chemistry. John Wiley & Sons, New York, N.Y.

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