Dureza del agua mediante titulaciones de Ca2+ y Mg2+ con EDTA

Dureza del agua mediante titulaciones de Ca2+ y Mg2+ con EDTA

SANTIAGO ANDRÉS ARDILA

Departamento de Química de la Universidad de los Andes, Bogotá, Colombia.

RESUMEN

En esta práctica hallamos la concentración de iones Mg2+ y Ca2+ en una muestra problema con MgCl2 y CaCl2. Se utilizó el complejo quelante EDTA para caracterizar ambos metales y los indicadores negro de eriocromo T y murexida. La práctica tuvo un error porcentual grande; sin embargo, la técnica fue apropiada y los resultados dentro del orden que debieron dar. Se pudo caracterizar la dureza del agua con los resultados, puesto que: se obtuvieron y el valor obtenido entra dentro del mismo rango de dureza que el valor real.

Palabras claves: dureza, EDTA, formación de complejos metálicos.

INTRODUCCIÓN

La dureza del agua es una propiedad importante para medir. Se define como la cantidad de minerales (particularmente Mg2+ y Ca2+) disueltos en ella1. Es posible divisar si el agua es dura con la adición de jabón, si el jabón genera pocas burbujas, el agua es dura. Esto sucede porque los minerales (iones cargados) reaccionan con las cabezas hidrofílicas de las moléculas de jabón. Es importante conocer la dureza del agua porque varios electrodomésticos la utilizan y su funcionamiento debe ser ajustado acorde. En esta práctica utilzamos EDTA como el método principal para determinar los niveles de los minerales principales que determinan la dureza (Mg2+ y Ca2+) en una muestra problema.

La dureza del agua se puede cuantificar con la siguiente ecuación derivada del equivalente del contenido de carbonato de calcio en y su estequiometría con los iones calcio y magnesio2:

[pic 1]

Donde C es la concentración de cada ion en ppm. Con estos valores se puede sacar una tabla para describir la dureza del agua según la suma de los iones:

[pic 2]

Tabla 1: Dureza del agua según su concentración virtual de CaCO3.2

El EDTA (ácido etilendiaminotetraacético C10H16N2O8) es un ácido poliprótico (6 pKa) con dos grupos amino y cuatro grupos acetato. Estas propiedades lo convierten en un ligando hexadentado excelente para coordinar metales pesados2. Cuando va perdiendo sus protones a diferentes pH, los grupos restantes con pares libres son los “dientes” del ligando y se coordinan con el metal, que actúa como ácido de Lewis. La estructura de este compuesto se puede ver a continuación:

[pic 3]

Esquema 1: Compuesto de coordinación de EDTA con metal M. 3

En esta práctica se va a utilizar el EDTA como titulante para distinguir cantidades de Ca2+ y Mg2+ que se encuentran en la misma muestra. Esto claramente es imposible solo con EDTA y la muestra, es necesario tener indicadores apropiados. En este caso, indicadores apropiados son aquellos que también forman complejos con estos metales. Así, si el EDTA desplaza al indicador (porque tiene mayor afinidad), el indicador queda libre y debe tener mostrar un color diferente.

[pic 4]

Esquema 2 y 3: Negro de eriocromo T (izquierda) y murexida (derecha).

Se pueden utilizar estos indicadores porque es posible distinguir entre las interacciones con los diferentes metales. El negro de eriocromo T no forma complejos estables con el Ca2+ y el Mg2+ se puede precipitar con hidróxido para que no interfiera con la medición para el calcio. De este modo, podemos utilizar EDTA para distinguir entre diferentes metales con diferentes concentraciones en una sola mezcla.

METODOLOGÍA

Blanco de Mg2+ y Ca2+:

Titular 10mL de agua y 3mL de buffer pH 10 con 3 gotas de negro de eriocromo T como indicador y EDTA en solución como titulante. Repetir por triplicado.

Concentración de Mg2+ y Ca2+:

Titular 10mL de muestra problema y 3mL de buffer pH 10 con 3 gotas de negro de eriocromo T como indicador y EDTA en solución como titulante. Repetir por triplicado.

Blanco de Ca2+:

Titular 10mL de agua y 1mL NaOH 50% (después de agitar por 2 minutos) con una cantidad muy pequeña de murexida y EDTA en solución como titulante. Repetir por triplicado.

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