CARBONATOS

DETERMINACIÓN DE CARBONATOS Y BICARBONATOS

aMauricio González Ríos y bMayra Alejandra Valencia Junca amayra.valencia@correo.icesi.edu.co y bmauricio.gonzalez@correo.icesi.edu.co

a y bUniversidad Icesi, Facultad de Ciencias Naturales, Programa de Química, Laboratorio de Análisis Químico

Santiago de Cali, Colombia

Octubre 17 de 2013

RESUMEN

En esta práctica se tuvo como objetivo la determinación de carbonatos y bicarbonatos, mediante el tratamiento con cuatro muestras correspondientes a: Na2CO3 diluido en agua destilada, muestra problema nº1, muestra problema nº2 y agua de pozo. Estas muestras se valoraron con HCl 0,1N y con dos indicadores para la determinación del punto final en cada valoración. La fenolftaleína (indicador alcalino), se dio para la presencia de carbonatos en la muestra y el punto final de la primera valoración. El anaranjado de metilo (indicador ácido) se utilizo para identificar la presencia bicarbonatos, y el respectivo punto final de la segunda valoración.

INTRODUCCIÓN

La determinación de carbonatos y bicarbonatos es un ejemplo de análisis de un sistema ácido o base complejo. Estos sistemas pueden consistir de ácidos o base aceptores o donadores de más de un protón, como el acido fosfórico (H3PO4), o el carbonato de sodio (Na2CO3); mezclas de ácidos fuertes y ácidos débiles como HCL y CH3COOH, bases fuertes y débiles, y sustancias anfotéricas, como los aminoácidos. Los sistemas de más de tres componentes son extremadamente difíciles de analizar por valoraciones acido base o por pH-metría .

En los métodos que describen la concentración de las soluciones la cantidad de soluto en una solución depende de la cantidad de solución considerada. La mejor forma de

describir una solución es establecer la concentración de soluto, ya que la concentración expresa la cantidad de soluto contenida en una cantidad unitaria de solución.

La determinación de carbonatos y bicarbonatos es muy utilizada en el análisis de aguas.

La alcalinidad de un agua puede definirse como su capacidad para neutralizar ácidos ó como su capacidad para reaccionar con iones hidrógeno.

La determinación de la alcalinidad total y de las distintas formas de alcalinidad es importante en los procesos de coagulación química, ablandamiento, control de corrosión y evaluación de la capacidad tampón de un agua.

En aguas naturales la alcalinidad es debida generalmente a la presencia de tres clases de iones:

a) Bicarbonatos

b) Carbonatos

c) Hidróxidos

La alcalinidad varía con el lugar de procedencia del agua. Las aguas residuales domésticas tienen regularmente una alcalinidad ligeramente mayor que el agua de la que proviene, pero un incremento anormal en ella en una relación con el agua de la que provienen o con la corriente receptora, indica que se está descargando un desecho industrial muy básico en el sistema de alcantarillado o en la corriente.

La alcalinidad del agua se determina por titulación con un ácido fuerte y se expresa como mg/L de CaCO3 (carbonato de calcio) equivalente a la alcalinidad determinada. Otro factor que se analiza en la alcalinidad del agua es su dureza, la dureza es una característica química del agua que está determinada por el contenido de carbonatos, bicarbonatos, cloruros, sulfatos y ocasionalmente nitratos de calcio y magnesio. La dureza es caracterizada comunmente por el contenido de calcio y magnesio y expresada como carbonato de calcio equivalente.

Existen dos tipos de dureza:

Dureza Temporal: Esta determinada por el contenido de carbonatos y bicarbonatos de calcio y magnesio. Puede ser eliminada por ebullición del agua y posterior eliminación de precipitados formados por filtración, también se le conoce como "Dureza de Carbonatos".

Dureza Permanente: Está determinada por todas las sales de calcio y magnesio excepto carbonatos y bicarbonatos. No puede ser eliminada por ebullición del agua y también se le conoce como "Dureza de no carbonatos" .

Por su parte el análisis volumétrico de un sistema complejo CO3= - HCO3- requiere dos valoraciones con acido estandarizado. La primera con la ayuda de un indicador cuyo viraje sea alrededor de pH=8-9 para la determinación de los carbonatos y la otra con la ayuda de un indicador cuyo viraje sea alrededor de pH=3-4 para la determinación de los bicarbonatos iníciales de la muestra y los producidos de la primera valoración. También puede determinarse el contenido total de los componentes de la mezcla con naranja de metilo.

En este caso el punto final de la primera valoración, aquella que utiliza fenolftaleína como indicador, nos dará el contenido de carbonatos presentes en la muestra, mientras que el punto final de la segunda, aquella que utiliza anaranjado de metilo como indicador, nos dará el contenido de bicarbonatos que estaban presentes desde un inicio en la muestra, más los que proviene de la neutralización de los carbonatos presentes en ella.

2. CÁLCULOS Y RESULTADOS

Las ventajas del Na2CO3 en el análisis químico es que se puede obtener comercialmente de alta pureza y bajo costo. También se puede preparar en

el laboratorio mediante el calentamiento de bicarbonato de sodio (NaHCO3) a temperaturas de 270-300 °C. En el experimento se determinará la cantidad de carbonato de sodio en una muestra impura por medio de una titulación con HCl.

Tabla 1. Estandarización HCl 0,1 M

Peso de Na2CO3 (g) Vol. De HCl mL (Naranja de metilo) Molaridad de HCl

0,0512 10,5 0,092

0,0507 9,5 0,1

0,0502 9,5 0,099

0,0512g Na2CO3 X((1 mol 〖Na〗_(2〖CO〗_3 ))/(106,01 g 〖Na〗_(2〖CO〗_3 ) ))x((2 mol HCl)/(1 mol 〖Na〗_(2〖CO〗_3 ) ))=9,66x10^(-4)

M=(9,66x10^(-4))/0,0105=O,O92

Promedio de la molaridad de HCl

∑▒= (0,092+0,1+0,099)/3

= 0,097

pH final ácido: 1,013

Tabla 2. Determinación de Carbonatos y Bicarbonatos en muestra problema #

1.

Alícuota de muestra: 25 mL

Vol. De HCl mL (Fenolftaleína) Vol. De HCl mL (Naranja de metilo) g/L de CO32- g/L de H2CO3

0,1 6,2 0,024g/L 1,512g/L

0,2 5,2 0,048g/L 1,269g/L

0,1 5,2 0,024g/L 1,269g/L

% de error

Para realizar los respectivos cálculos para determinar el porcentaje de carbonatos y bicarbonatos en la muestra problema se debe tener en cuenta que la determinación de carbonatos se utilizo como indicador la fenolftaleína

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