pH, Acidez y Alcalinidad

Universidad de Carabobo Facultad de Ingeniería Escuela de Civil Lab de Calidad Ambiental

pH, Alcalinidad y Acidez

Prof. Mariela Aular  Prof. Edith Figueredo

Alcalinidad

Se define como la capacidad del agua para aceptar protones (H+) Es una medida de la capacidad neutralizadora ácida (CNA). Especies que contribuyen: 

Ion bicarbonato, HCO 3 –



Iones carbonato, CO32 – y hidróxido OH  –



Boratos, silicatos y fosfatos (presentes en pequeñas cant)

Métodos de Medición Titulación Volumétrica Método Colorimétrico

Método Potenciométrico

Titulación Volumétrica

Titulación Potenciometrica

Indicadores

Indicadores Indicador 

Fenolftaleína

Anaranjado de Metilo

Forma Ácida

Forma Básica

Incoloro

Fucsia

Rojo

Amarillo

Alcalinidad Fenolftaleínica

Alcalinidad Anaranjado de metilo (Alcalinidad Total)

Fenolftaleína

Anaranjado de metilo

Formas de Alcalinidad  Hidróxido

sólo

 Hidróxido

mas carbonato

 Carbonato

sólo

 Carbonato

mas bicarbonato

 Bicarbonato

sólo

Determinación Se determina volumétricamente, empleando H 2 SO4 (0.02 N) y se expresa en mg CaCO3/L

Alcalinidad Total

Cantidad de ácido requerida para reaccionar  con OH- CO3 2y HCO3 -

Alcalinidad

Formas de Alcalinidad Viraje

Volumen (mL)

Especie Alcalina

(2) Indicadores

VF=VAM

CO32-

(1) Indicador 

VF>VAM

OH- y CO32-

VF< VAM

CO32- y HCO3-

VF=VT

OH -

VAM= VT

HCO3-

VF= Volumen a la Fenolftaleína VAM= Volumen al Anaranjado de Metilo VT= Volumen total

Especie Alcalina

Volumen (mL)

CO32-

VC= VAM + VF

OH- /CO32-

OH-

VC= 2*VAM VH= VT- VC VC= 2*VF VBC= VT- VC VH= VF

HCO3-

VBC= VAM

CO32-/HCO3-

VC= Volumen de Carbonato

VH= Volumen del Hidróxido

VBC= Volumen del Bicarbonato

VT= VF + VAM

Cálculos Típicos

Alcalinidad (CaCO3 ppm)= A*N*50000 mL Muestra Donde: A= Volumen gastado de ácido (mL) N= Normalidad del Acido Sulfúrico (eq-gr /L)

Ejemplo 50 mL de una muestra de agua, se titulo con H2SO4 0,0200 N en presencia del indicador Fenolftaleína, el volumen de ácido añadido hasta alcanzar el punto final de la titulación fue de 10,0 mL, una vez alcanzado el punto final se le añadió el anaranjado de metilo y se titulo con el mismo patrón y el volumen gastado hasta el viraje del indicador fue de 12,0 mL. Determine las formas de alcalinidad presente en el agua analizada cuantitativamente. Datos:

V muestra= 50 mL VF= 10,0 VT= 12,0

VT= VF+VAM VAM = 12,0 – 10,0= 2,0 mL

Si VF>VAM

OH- y CO3 2-

VC= 2*VAM VH= VT- VC

Alcalinidad (CaCO3 ppm)= A*N*50000 mL Muestra Carbonato = 80 ppm y por Hidróxido = 160 ppm Alcalinidad Total = 240 ppm

VC= 4 mL VH= 8 mL

Algunos valores típicos de la alcalinidad Aplicación

Alcalinidad (mg/L CaCO3)

Cauce alto de rió (calizo)

50 - 200

Lago en cauce bajo

10 - 30

Agua potable

50 - 200

Agua residual doméstica

200 - 400

Sobrenadante de lodo anaeróbico

Desechos de animales (cerdos)

2000 - 8000

15000 - 20000

Acidez Se define como la capacidad cuantitativa para reaccionar con una base fuerte hasta un pH designado

Dióxido de Carbono  pH > 4 Aguas Naturales Ácidos minerales fuertes  pH < 4

Dióxido de carbono CO2 

Aguas Naturales  penetra por absorción de la atmósfera



Aguas Superficiales  oxidación biológica de la materia orgánica



Aguas Subterráneas, lagos y estanques  existen considerables [CO2]

Acidez Mineral Industria  Lluvia acida  Drenajes de minas abandonadas  Deposito de residuos minerales 

Acidez Fenolftaleínica

Fenolftaleína

(Acidez Total)

Acidez Anaranjado de metilo (Acidez Mineral)

Anaranjado de metilo

Acidez Total

=

Acidez mineral + Acidez Dióxido de Carbono

Formas de Acidez Viraje

Volumen (mL)

Especie Ácida

(2) Indicadores

VF= VAM

Acidez Mineral

VF > VAM (1) Indicador 

VF= VT VAM=0

Acidez mineral y ácidos débiles Acidez por ácidos débiles (CO2)

VF= Volumen a la Fenolftaleína VAM= Volumen al Anaranjado de Metilo

Importancia de la determinación del Análisis Acidez  Propiedades corrosivas CO2  Los

efluentes debe ser neutralizados antes de ser  descargados en un cuerpo de agua (ríos) Alcalinidad  Control de suavización de las aguas  En

el tratamiento de aguas para calderas

Determinación de la Acidez • Transferir 100 mL de muestra en un matraz Erlenmeyer de 250 mL • Adicionar 2 gotas de disolución indicadora de fenolftaleína • Titular con disolución de hidróxido de sodio valorada hasta el vire del indicador (de incoloro a rosa) • Registrar el volumen empleado en la titulación (acidez total) • Transferir 100 mL de muestra en un matraz Erlenmeyer de 250 mL • Adicionar 2 gotas de disolución indicadora de naranja de metilo • Iniciar la agitación y titular con disolución de hidróxido de sodio valorada hasta el vire del indicador  • Registrar el volumen empleado en la titulación (acidez al anaranjado de metilo)

Determinación de la Alcalinidad • Transferir 100 mL de muestra en un matraz Erlenmeyer de 250 mL • Adicionar 2 gotas de disolución indicadora de fenolftaleína • Titular con la disolución valorada de ácido (0,02 N) hasta el viraje de la fenolftaleína (de rosa a incoloro) • Registrar los mililitros gastados (alcalinidad a la fenolftaleína) • Adicionar 2 gotas de la disolución indicadora de naranja de metilo • Continuar con la titulación hasta alcanzar el vire del naranja de metilo (alcalinidad total) • Registrar los volúmenes para ambos puntos finales. • Calcular la alcalinidad, tomando en cuenta el viraje de los indicadores.

Bibliografía  Manual

del Laboratorio de Calidad Ambiental Autora: Prof. Mariela Aular, UC Facultad de Ingeniería

 Química

para Ingeniería Ambiental Autores: Sawyer , McCarty, y Parkin Cuarta Edición

 Análisis

de Aguas y Líquidos Residuales, y Ensayos de Laboratorio Autores Gregorio Carrillo y Lydia Marciales

 Norma

Covenin 1431-82 Agua Potable Envasada