(DETERMINACIÓN DEL CO2 PRESENTE EN UNA MUESTRA DE AGUA POR EL MÉTODO DE TITULACIÓN VOLUMÉTRICA ) Química Analítica (Laboratorio N° 4)

UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS

TEMA: DETERMINACIÓN DEL CO2 PRESENTE EN UNA MUESTRA DE AGUA POR EL MÉTODO DE TITULACIÓN VOLUMÉTRICA

ASIGNATURA:

QUÍMICA ANALÍTICA (Laboratorio N°5)

DOCENTE DE PRÁCTICA:

ALEXANDRO JIMENEZ HUASHUAYO

ALUMNOS:    

MORENO BASILIO JUAN CARLOS VALENZUELA BARRETO BERNABÉ CALLALLI ALATA ALBERTH CASTILLO FÉLIX EFRAÍN

121121 121136 111105 122113

FECHA DE REALIZACIÓN: 08 de Ene del 2014 FECHA DE ENTREGA:

22 de Ene del 2014

UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURIMAC FACULTAD DE INGENIERIA “ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS” ABANCAY –11APURÍMAC 2015

I.OBJETIVOS

En la práctica del laboratorio de Química Analítica el tema de determinación del CO2 presente en una muestra de agua por el método de titulación volumétrica es muy importa para poder saber cuánto de CO2 puede existir en una muestra de agua. II.INTRODUCCION Todos los análisis químicos cuantitativos están basados, en último término, en el empleo de la balanza. Los métodos volumétricos se basan, de forma general, en añadir a la disolución que contiene la sustancia que se quiere determinar la cantidad de mililitros de disolución de reactivo (agente valorante) estrictamente necesaria para la reacción cuantitativa, cantidad que viene establecida por la estequiometría de la propia reacción de valoración. Los métodos volumétricos requieren de tres medidas exactas: en primer lugar de la cantidad de muestra que contiene la sustancia que se quiere determinar, en segundo lugar, de la concentración del agente valorante en disolución y, finalmente, del volumen de la disolución de agente valorante necesaria para que la reacción química que permite la determinación tenga lugar en su totalidad. Para que un método volumétrico sea factible debe cumplirse que la reacción química que constituye su base se realice muy rápida, integra y estrictamente conforme a las proporciones estequiométricos dadas por la ecuación química. También es preciso que sea posible preparar una disolución de agente valorante adecuada, de concentración exactamente conocida, o bien, poder averiguar con gran exactitud su concentración. Finalmente, también es preciso que el punto final de la valoración, es decir, el momento en que hemos decidido que el proceso ha finalizado, coincida con el punto de equivalencia, que es como se denomina al momento en que se ha consumido precisamente la cantidad de reactivo equivalente a la sustancia buscada. En general el punto final es puesto en evidencia añadiendo un indicador, es decir, una sustancia auxiliar que descubra el mínimo exceso de disolución de agente valorante gracias a un cambio de coloración manifiesto. III.MARCO TEORICO

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UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURIMAC FACULTAD DE INGENIERIA “ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS” MINERÍA Y ATMÓSFERA

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La minería produce efectos en distintos aspectos del medio ambiente, entre ellos los concernientes a la atmosfera. Estos efectos no son tan importantes en términos volumétricos como los que producen otros procesos industriales, o incluso el tráfico, o la actividad urbana, pero indudablemente, la minería puede generar problemas de consideración. Por ello, vamos a estudiar la estructura y composición de la atmósfera, la relación existente entre calidad de la atmósfera y salud, y las emociones que la minería produce, sus condicionantes, y las posibles vías de atenuación. COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA La atmósfera en sentido estricto, es decir, la capa de aire retenida por la fuerza de atracción de la tierra y que toma parte en su rotación, es una mezcla de diferentes gases: 78.09% de nitrógeno, 20.95% de oxígeno, 0.93% de argón, 0.30% de vapor d agua, 350 ppm (0.035%) de CO2 y trazas de otros gases, sobre todo de los denominados nobles, y otros procedentes de la contaminación del hombre y la actividad geológica, tales como el SO2, que es generado tanto por la actividad industrial como por las erupciones volcánicas. ANHÍDRIDO CARBÓNICO Es un gas común en la atmósfera pero su excesiva abundancia puede ser letal, por bloquear las funciones respiratorias, induciendo la muerte por asfixia. Este último puede producirse localmente por acumulación de CO 2 en lugares cerrados, sobre todo si hay algún foco local: combustión. También la actividad volcánica suele producir la emisión de enormes volúmenes de este gas, en forma de emanaciones que pueden llegar a ser letales. Otro efecto importante de este gas, en forma de emanaciones que pueden llegar a ser letales. Otro efecto importante de este gas es el término “efecto invernadero”, debido a su acumulación en la atmósfera a gran escala, produciendo un “oscurecimiento” de la capa atmosférica que permite la entrada de la radiación solar, pero no la salida del calor emitido por el terreno como consecuencia de esta irradiación. Con respecto a su origen |

UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURIMAC FACULTAD DE INGENIERIA “ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS” 11 consecuencia todos los procesos antropogénico, se emite como que implican combustión: a gran escala, en la obtención de energía eléctrica a partir de combustibles fósiles, y en los vehículos de transporte. En el ámbito minero, afecta tanto a las explotaciones de carbón, como a la utilización de maquinaria pesada con gran consumo de combustibles derivados del petróleo, principalmente diésel en este caso.

CARACTERÍSTICAS  Gas incoloro e incombustible. Es un componente normal de la atmósfera (0.03%).  Es un producto de desecho en la respiración de los seres vivos.  Las plantas lo aprovechan para realizar la fotosíntesis.  El CO2 no tiene olor ni es tóxico, pero es la principal causa del efecto invernadero.  El gas puro de anhídrido carbónico puede ser comprimido, enfriado y licuado. Se usan grandes cantidades de anhídrido carbónico para protección contra fuegos, como explosivos en minería y como estimulante de la respiración cuando se mezcla con oxígeno. IV.PROCEDIMIENTO 1. MATERIALES, REACTIVOS Y EQUIPOS MATERIALES          

Soporte universal Pinzas para bureta Pro pipeta Pipeta Buera Erlenmeyer Gotero Embudo Probeta Vaso de precipitación

REACTIVOS  Fenolftaleína.  Agua |

UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURIMAC FACULTAD DE INGENIERIA “ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS”  Hidróxido de sodio(NaOH) 11 EQUIPOS  Balanza

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UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURIMAC FACULTAD DE INGENIERIA “ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS” 2. MÉTODO EXPERIMENTAL

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La valoración comienza con un matraz Erlenmeyer conteniendo un volumen preciso del reactivo a analizar y una pequeña cantidad de indicador, colocado debajo de una bureta que contiene la disolución estándar. Controlando cuidadosamente la cantidad añadida, es posible detectar el punto en el que el indicador cambia de color. Si el indicador ha sido elegido correctamente, este debe ser también el punto de neutralización de los dos reactivos. Leyendo en la escala de la bureta se sabrá con precisión el volumen de disolución estándar añadida. Como la concentración de la disolución estándar y el volumen añadido son conocidos, se puede calcular el número de moles de esa sustancia (ya que Molaridad = moles/volumen). Luego, a partir de la ecuación química que representa el proceso que tiene lugar, se puede calcular el número de equivalentes de la sustancia a analizar presentes en la muestra. Finalmente, dividiendo el número de equivalentes de reactivo por su volumen, se conocerá la concentración buscada.

Determinación del CO2 en el agua:  Tomar 50 ml de agua en un vaso de 100 ml.  Adicionar 3 gotas de fenolftaleína.  Titular con solución NaOH 1/44 M hasta coloración rosado.

V. RESULTADO

NaOH :

Hallando la masa del

W NaOH =(3× 10−4 )(1/44)( mol/ L)( 40 g/mol) −4

W NaOH =2,727 ×10 g H 2 C O3

Hallando la masa del

:

H 2 C O3 +2 NaOH ⇌ Na 2 C O 3 +2 H 2 O 62 g

W H CO 2

3

80 g 2,727 x 10 -4 g |

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62 ×2,727 × 10−4 W H CO = 80 2

3

W H C O =2,11 ×10−4 g 2

3

Hallando la masa del

C O2

:

C O2 + H 2 O ⇌ H 2 C O 3 1 mol C O 2 → 1mol H 2 C O3 44 g → 62 g W C O →2,11 × 10−4 g 2

Por regla de tres simple obtenemos: −4

( 2,11 ×10 )( 44) WCO = 62 2

W C O =1,497 × 10−4 g 2

Ahora para hallar ppmC O = 2

ppmC O

2

:

msto ×10 6 ppm msol Dónde: msto =W NaOH + W C O =4,224 ×10−4 g 2

msol =ρ ×V

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UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURIMAC FACULTAD DE INGENIERIA “ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS” 11 ρ=1 g/ml

V =agua+ fenoftaleina

V =( 50 ml )+ ( 0.3 ml )=50.3 ml Entonces la

m sol

es:

msol =( 1 g /ml ) × ( 50,3 ml ) =50,3 g

Reemplazando en la formula tenemos: 4,224 ×10−4 g ppmC O = × 106 ppm 50,3 g 2

ppmC O =8,39 ppm 2

VI. DISCUSIÓN En una titulación, tanto la sustancia patrón, como el analito deben estar en fase líquida (o en disolución). Si la muestra no es un líquido o una disolución, debe disolverse. Si el analito está muy concentrado en la muestra a analizar, suele diluirse. Aunque la mayoría de las titulaciones se llevan a cabo en disolución acuosa, pueden usarse otros disolventes como ácido acético o etanol con igual finalidad, para determinados análisis. Una cantidad medida de muestra se coloca en un frasco donde se disuelve y se diluye si es necesario. El resultado matemático de la valoración puede calcularse directamente mediante la cantidad de valorante medida. Cuando la muestra ha sido disuelta previamente a la valoración, la cantidad de disolvente utilizado para esto debe conocerse (un coeficiente entero) para poder considerarlo en el resultado matemático de la valoración de la muestra original. Muchas valoraciones requieren un cierto control de pH de la reacción. Para ello, se usan disoluciones amortiguadoras añadidas en el frasco de la disolución a analizar para mantener el pH de la solución. En otros casos se debe enmascarar un cierto ión: esto es necesario cuando hay dos reactivos en la muestra que pueden reaccionar con la sustancia patrón y solo |

UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURIMAC FACULTAD DE INGENIERIA “ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS” queremos valorar uno de ellos, o bien 11 cuando la reacción puede ser inhibida o alterada por la presencia de ese ión. Se procede añadiendo otra disolución a la muestra para enmascarar o secuestrar el ión no deseado, mediante la formación de un enlace débil con él o incluso formando una sustancia insoluble. VII. CONCLUSIONES

En conclusión esta práctica nos ayudó a poder determinar cuánto de CO2 tiene una muestra de agua con ayuda de la fenolftaleína. Esta práctica nos ayuda también a tomar conciencia de cuanto está contaminado nuestro planeta gracias a este gas invernadero. VIII. BIBLIOGRAFÍA http://tux.uis.edu.co/quimica/sites/default/files/paginas/archivos/V0 0Man04AnalQcoI-MFOQ-AQ.01_14122012.pdf http://www.academia.edu/4110901/Titulacion_de_Disoluciones http://www.eumed.net/libros-gratis/2013a/1326/1326.pdf http://ocw.usal.es/ciencias-experimentales/quimicaanalitica/contenidos/CONTENIDOS/3.CONCEPTOS_TEORICOS.pdf Apuntes tomados en la práctica.

IX. ANEXOS Equipos utilizados en el laboratorio.

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Fuente: Elaboración propia. Reactivos utilizados en la práctica.

Fuente: Elaboración propia. Medida del agua en un volumen de 50 ml.

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Fuente: Elaboración propia. Trasvasado de agua medido en el matraz al vaso de precipitacion.

Fuente: Elaboración propia.

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UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURIMAC FACULTAD DE INGENIERIA “ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS” Introducción de 3 gotas de fenolftaleína 11 al Agua.

Fuente: Elaboración propia. Introducción del NaOH gota a gota al matraz con Agua y fenolftaleína.

Fuente: Elaboración propia. |

UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURIMAC FACULTAD DE INGENIERIA “ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS” Medida del Hp tanto del Agua como 11 del compuesto final.

Fuente: Elaboración propia. Otra manera de medir el Hp con un equipo.

Fuente: Elaboración propia. |