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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL

ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA

SEXTO LABORATÓRIO DE QUÍMICA II “ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA”

CURSO:

Química II AA223L

DOCENTE:

Dr. Hugo David Chirinos Collantes

GRUPO FANTASÍA:

“LAS VENGADORAS”

INTEGRANTES:

[email protected]

 Medina Acuña, Martha Sofía

(Líder del grupo)

 Huamán Quispe, Saúl Yuri  Cahuana Mirabal, Juan Kevin  Centeno Narvaez, Gabriel Alonso  Salazar Cristóbal, Geam Paul

FECHA DEL EXPERIMENTO: 2 de junio del 2016

Lima – Perú Página 1 LAS VENGADORAS

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA ÍNDICE

1.

OBJETIVOS ............................................................................................................................. 3

2.

MARCO TEÓRICO ................................................................................................................... 4 2.1.

DUREZA DE AGUA.......................................................................................................... 4

2.2.

DUREZA TEMPORAL Y PERMANENTE ............................................................................ 4

2.2.1.

Dureza temporal.................................................................................................... 5

2.2.2.

Dureza permanente .............................................................................................. 6

2.2.3.

Dureza total ........................................................................................................... 6

2.3.

ASPECTOS TEÓRICOS DEL INTERCAMBIO IÓNICO ......................................................... 7

2.4.

MATERIALES DE INTERCAMBIO IÓNICO. ....................................................................... 8

2.5.

ABLANDAMIENTO DE AGUA POR INTERCAMBIO IÓNICO ............................................. 9

2.6.

EL ACIDO ETILENDIAMINOTETRAACETICO EDTA .......................................................... 9

3. METODOLOGÍA........................................................................................................................ 11 4.

DATOS Y OBSERVACIONES .................................................................................................. 17

5.

CÁLCULOS Y RESULTADOS ................................................................................................... 18

6.

DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES ............................................................................................. 21

7.

CUESTIONARIO .................................................................................................................... 22

8.

BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................................... 31

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA 1. OBJETIVOS 

OBJETIVO GENERAL  Aplicar los conceptos de intercambio iónico



OBJETIVO ESPECIFICO  Calcular la dureza del agua de lab-20  Manipular las resinas catiónicas y aniónicas  Identificar mediante análisis cualitativo la dureza del agua  Determinar cualitativamente la dureza del agua mediante el método EDTA  Ablandar el agua usando el intercambio iónico con resina catiónica  Aplicar los conceptos de regeneración de resinas

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA 2. MARCO TEÓRICO

2.1.

DUREZA DE AGUA

La dureza del agua se reconoció originalmente por la capacidad que tiene el agua para precipitar el jabón, esto es, las aguas requieren de grandes cantidades de jabón para producir espuma. La dureza de las aguas naturales es producida sobre todo por las sales de calcio y magnesio. También llamada grado hidrotimétrico, la dureza corresponde a la suma de las concentraciones de cationes metálicos excepto los metales alcalinos y el ion hidrógeno. En la mayoría de los casos se debe principalmente a la presencia de iones calcio y magnesio, y algunas veces otros cationes divalentes también contribuyen a la dureza como son, estroncio, hierro y manganeso, pero en menor grado ya que generalmente están contenidos en pequeñas cantidades. Para las aguas subterráneas la dureza depende en gran medida del tipo de depósito geológico que el agua ha atravesado en su camino al acuífero. En depósitos de lecho de roca el agua es generalmente blanda (sódica) a pesar del grado de mineralización. Entonces, como regla general los acuíferos glaciales producen agua dura mientras que los acuíferos de lecho de roca producen agua blanda. 2.2.

DUREZA TEMPORAL Y PERMANENTE

La dureza del agua tiene una distinción compartida entre dureza temporal (o de carbonatos) y dureza permanente (o de no-carbonatos). Es importante conocer la dureza del agua de abastecimiento de nuestra localidad, ya que ese dato nos permite ajustar el funcionamiento de determinados electrodomésticos que ofrecen dicha posibilidad (sobre todo lavador y lavavajillas). Esta regulación previa del aparato permitirá que se operen cambios en el funcionamiento del mismo en función del valor seleccionado y de este modo se compensen los efectos negativos que un agua de elevada dureza puede provocar, con el consiguiente mejor funcionamiento y mayor duración del electrodoméstico.

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA Dureza como CaCO3

Interpretación

0-75

agua suave

75-150

agua poco dura

150-300

agua dura

> 300

agua muy dura

Tabla 1. Clasificación de la dureza del agua. Fuente: American Society for testing and Materials. Annual book of Standards 1994 Determinación de dureza en agua. Metodo ASTM D 1126-92

2.2.1. Dureza temporal La dureza que se debe a los bicarbonatos y carbonatos de calcio y magnesio se denomina dureza temporal y puede eliminarse por ebullición, que al mismo tiempo esteriliza el agua. Otra forma de explicarlo, cuando la dureza es numéricamente mayor que la suma de las alcalinidades de carbonatos y bicarbonatos, la cantidad de dureza que es su equivalente a esta suma se le llama dureza carbonatada, también llamada temporal, ya que al elevarse la temperatura del agua hasta el punto de ebullición, el calcio y el magnesio se precipitan en forma de carbonato de calcio e hidróxido de magnesio respectivamente. La dureza temporal también puede ser eliminada por la adición del hidróxido de calcio (Ca(OH)2).

El carbonato de calcio es menos soluble en agua caliente que en agua fría, así que al hervir (que contribuye a la formación de carbonato) se precipitara el bicarbonato de calcio fuera de la solución, dejando el agua menos dura. Los carbonatos pueden precipitar cuando la concentración de ácido carbónico disminuye, con lo que la dureza temporal disminuye, y si el ácido carbónico aumenta puede aumentar la solubilidad de fuentes de carbonatos, como piedras calizas, con lo que la dureza temporal aumenta. Todo esto está en relación con el pH de equilibrio de la calcita y con la alcalinidad de los carbonatos. Este proceso de disolución y precipitación es el que provoca las formaciones de estalagmitas y estalactitas.

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA 2.2.2. Dureza permanente Corresponde a la cantidad de calcio y magnesio restante que se asocia con los otros iones, como cloruros, sulfatos, nitratos...etc. Es la diferencia entre la dureza total y la dureza temporal y en general en las condiciones de trabajo normales no produce incrustaciones. 2.2.3. Dureza total Es la concentración total de calcio y magnesio presentes en el agua. No nos proporciona en sí misma ninguna información sobre el carácter incrustante del agua ya que no contempla la concentración de los iones bicarbonato presentes. 

La dureza del agua se puede determinar:

a. Por el método del jabón: Consiste en titular el agua con una solución de jabón de concentración conocida, el indicador es la propia espuma del jabón, que sólo se forma cuando toda la dureza se ha consumido (o sea después que el jabón de sodio se ha combinado con los iones Ca y Mg formando jabones insolubles) con un volumen de solución de jabón que se lee en una bureta. b. Por el método EDTA: Consiste en titular la solución de agua dura con una solución de sal de sodio del ácido etilén –diamino-tetracético (EDTA) y utilizando como indicador negro de eriocromo T, NET, (Eriochrome black T) que forma un complejo de color rojo vinoso el cual vira a azul cuando se ha agregado una cantidad de sal de EDTA que estequiométricamente corresponde a la reacción:

c. Intercambio iónico: Es una técnica que permite intercambiar iones entre un líquido y un sólido (este sólido es el “intercambiador”). El sólido utilizado es la resina, hay dos tipos de resinas: catiónicas y, que intercambian cationes, y las aniónicas, que como su nombre lo indica, intercambian aniones. Para el ablandamiento de aguas, se utilizan resinas de intercambio catiónico, ya que se desean remover los cationes Ca2+ y Mg2+. La resina inicialmente está cargada de cationes sodio (Na+), y estos serán los iones que pasarán al líquido al mismo tiempo que los cationes Ca2+ y Mg2+ quedarán Página 6 LAS VENGADORAS

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA retenidos en la resina. De allí el nombre de la técnica, los iones son literalmente intercambiados. Cabe destacar que los iones sodio que son introducidos al agua, no confieren dureza a la misma, ya que no forman sarro. En la siguiente ecuación química se resume el proceso de intercambio iónico: 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑢𝑟𝑎 (Con alta concentración de Ca2+ y Mg2+)

+

𝑅𝑒𝑠𝑖𝑛𝑎 (Saturada de Na+)

→

𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑏𝑙𝑎𝑛𝑑𝑎

+

𝑅𝑒𝑠𝑖𝑛𝑎 (Saturada de Ca2+ y Mg2+)

(Con Na+)

Notar que los iones calcio y magnesio pasan del agua sólida (resina), mientras que los iones sodio pasan de la resina al agua.

2.3.

ASPECTOS TEÓRICOS DEL INTERCAMBIO IÓNICO

El intercambio iónico es un proceso en el cual los iones unidos por fuerzas electrostáticas a grupos funcionales cargados situados en la superficie de un sólido, son cambiados por iones de carga similar de una disolución en la cual el sólido está inmerso. El intercambio iónico se considera como un proceso de sorcion, debido a que los grupos funcionales cargados en los cuales ocurre el intercambio, están en la superficie del sólido y porque los iones cambiables deben sufrir una transferencia de fase, desde la fase en solución a una fase solida; por lo cual el intercambio iónico resulta ser uno de los tres tipos principales de reacciones de sorcion. El intercambio iónico se usa mucho para el tratamiento de aguas naturales y aguas residuales, principalmente para eliminar la “dureza” producida por los iones calcio y magnesio en los suministros de agua, así como para eliminar el hierro y el magnesio de los suministros de aguas subterráneas. También se usa para el tratamiento de diversas aguas residuales industriales con el fin de recuperar los materiales de desperdicio valiosos o subproductos, particularmente formas iónicas de metales valiosos tales como la plata, oro, uranio, etc.; una aplicación adicional en el tratamiento de aguas es la eliminación y recuperación de materiales radioactivos en las aguas de rectores nucleares, hospitales y laboratorios. Con el avance de la ciencia y la técnica, es cada vez mayo el uso de agua desprovista de ciertos iones y muchas veces de todos. La eliminación de los iones se consigue haciendo pasar el agua por resinas de intercambio iónico.

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA 2.4.

MATERIALES DE INTERCAMBIO IÓNICO.

Los materiales de intercambio iónico pueden ser naturales o sintéticos, son solubles o insolubles en agua, están constituidos por una alta concentración de grupos polares, ácidos o básicos, incorporados a una matriz de un material sólido de naturaleza inorgánica (Zeolitas naturales: Natrolita, Leucita, Analcita, Arenas verdes y el sintético silicato de Aluminio-Sodio) o la de un polímero orgánico sintético (resinas estirenicas, acrílicas, etc.) Estos materiales actúan tomando iones de las soluciones (generalmente agua) y cediendo cantidades equivalentes de otros iones; La ventaja de estas resinas es que tienen habilidad de recuperar su capacidad original, mediante el tratamiento con una solución regenerante. Las resinas de intercambio iónico poseen un radical fijo y un ion móvil o de sustitución, el ion móvil es intercambiado por los iones que se desean eliminar de una solución, este intercambio solo funciona entre iones de igual carga eléctrica (cationes por cationes y aniones por aniones). Las resinas de intercambio iónico se presentan en forma de esferas o perlas de 0.3 a 12 mm de tamaño efectivo (diámetro), aunque también las hay en forma de polvo. Los primeros intercambiadores de iones eran de iones aluminio silicatos de sodio inorgánicos que se fabricaban por procesamiento de una arenisca verde denominada Zeolitas y posteriormente se fabricaron sintéticamente, aunque actualmente estas Zeolitas tienen un uso limitado en el tratamiento de aguas, el nombre ha persistido y aun a los intercambiadores iónicos orgánicos sintéticos con frecuencia se les denomina Zeolitas. En la actualidad la mayoría de los intercambiadores iónicos comerciales son de materiales plásticos sintéticos denominados resinas (Estirenicas, acrílica, etc.); En los copolimeros de estireno y divinil benceno, las cadenas de estireno se enlazan mediante el divinil benceno y el contenido de este último está directamente relacionado con la resistencia mecánica e inversamente con su porosidad, es deseable un balance entre estas dos características, ya que un polímero poco entrecruzado permite una fácil entrada del agua para que la reacción de intercambio sea rápida, pero la resina presenta una cierta solubilidad; en cambio una resina muy entrecruzada será insoluble, pero sus velocidades de intercambio serán menores, tanto en el agotamiento como en la regeneración. Los agentes oxidantes como el oxígeno, cloro libre y otros, provocan la ruptura de los enlaces del divinil benceno y el hinchamiento de la perla (aumento de la humedad); En general las resinas de intercambio iónico son usadas en forma de columnas de material depositados en recipientes tubulares (a manera de rellenos, algo similar a las columnas de absorción-desorción) para favorecer el proceso de intercambio; la reacción de Página 8 LAS VENGADORAS

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA intercambio se produce cuando la solución se desplaza a través del lecho, generalmente hacia abajo. Cuando se diseña una columna de intercambio iónico, se establece a priori la concentración máxima admisible de iones indeseables en el efluente producido, cuando se llega a dicha concentración se debe proceder a regenerar la resina, para poder utilizarla en un nuevo ciclo. 2.5.

ABLANDAMIENTO DE AGUA POR INTERCAMBIO IÓNICO

Aguas naturales contienen iones de calcio y de magnesio (véase análisis de agua) que forman sales no muy solubles. Estos cationes, así como el stroncio y el bario que son menos comunes y aún menos solubles, se llaman iones de dureza. Cuando se evapora el agua, estos cationes pueden precipitar. Eso es lo que se puede observar cuando bulle agua en el hervidor de la cocina. El agua dura produce incrustaciones en tuberías y calderas domésticas e industriales. Puede crear turbidez en la cerveza o bebidas gaseosas. Sales de calcio ensucian vasos en su lavaplatos si la dureza del agua municipal es alta o si olvidó adicionar sal. Resinas intercambiadoras de cationes fuertemente ácidas (SAC, véase tipos de resina) usadas en forma de sodio eliminan los cationes de dureza del agua. Columnas de ablandamiento agotadas con estos cationes se regeneran con cloruro de sodio (NaCl, sal común). Reacciones Aquí el ejemplo del calcio: 2 R-Na + Ca++

R2-Ca + 2 Na+

R representa la resina, la cual está inicialmente en forma sodio. La reacción con el magnesio es idéntica. Esta reacción es un equilibrio. Se puede invertir aumentando la concentración de sodio en el lado derecho. Eso se hace con NaCl y la reacción de regeneración es: R2-Ca + 2 Na+

2.6.

2 R-Na + Ca++

EL ACIDO ETILENDIAMINOTETRAACETICO EDTA

El EDTA y sus derivados tienen la valiosa propiedad química de combinarse con iones metálicos polivalentes en solución para formar complejos coordinados cíclicos no Página 9 LAS VENGADORAS

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA iónicos, solubles en agua y virtualmente no disociables. A estos complejos se les conoce como quelatos. El ácido etilendiaminotetraacetico es un polvo blanco que es soluble en agua y usado como agente quelante .Actualmente el EDTA es ampliamente usado para agentes de tratamiento de agua, agentes de lavado o agentes detergentes, agentes para la confección de papel, campos petroleros químicos, compuestos de caldera, reagentes analíticos, colorantes auxiliares ,agente de tratamiento de fibras ,aditivos cosméticos, anticoagulantes, etc. Fórmula: C10H16N2O8 Peso mol.: 292,24 Densidad: 0,86 g/cm³ Posee cuatro carboxilos y dos grupos amino; grupos que pueden actuar como donantes de pares electrones, o bases de Lewis. La capacidad de EDTA para potencialmente donar sus seis pares de electrones para la formación de enlaces covalentes coordinados a cationes metálicos hace al EDTA un ligando hexadentado. Sin embargo, en la práctica EDTA suele estar parcialmente ionizado, y, por tanto, formar menos de seis enlaces covalentes coordinados con cationes metálicos. El disodio EDTA se utiliza comúnmente para estandarizar las soluciones acuosas de cationes de metales de transición. Tenga en cuenta que la forma abreviada de Na4xHxY se puede utilizar para representar a cualquier especie de EDTA, con la designación de x número de protones ácidos enlazados a la molécula de EDTA. EDTA forma un complejo octaédrico con la mayoría de cationes metálicos 2+, M2+, en solución acuosa. La razón principal de que el EDTA se utiliza de manera amplia en la normalización de los cationes metálicos de soluciones es que la constante de formación para la mayoría de complejos cationes metálicos con EDTA es muy alta, lo que significa que el equilibrio de la reacción: M2+ + H4Y → MH2Y + 2H+ Se encuentra ahora a la derecha. Llevar a cabo la reacción en una solución tampón básico elimina H+, cuando este se forma, lo que también favorece la formación de los complejos de EDTA con cationes metálicos como producto de la reacción. Para la mayoría de los propósitos se puede considerar que la formación de los complejos EDTA con cationes metálicos es completa, y esta es la principal razón por el cual el EDTA se utiliza en valoraciones/estandarizaciones de este tipo

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA 3. METODOLOGÍA 

Materiales: Los materiales de laboratorio fueron prestados por el laboratorio MATERIAL

MATRAZ ERLENMEYER

SOPORTE UNIVERSAL

PIPETA

PERA

PROBETA

DESCRIPCIÓN Frasco con Base redonda, la cual posee una estructura cónica en la zona del medio y en la zona superior se aprecia una boca con cuello estrecho. Es un matraz graduado que contiene marcas que indican un determinado volumen. Se encuentran en distintas capacidades. Es una herramienta que se utiliza en laboratorio para realizar montajes con los materiales presentes en el laboratorio y obtener sistemas de medición o de diversas funciones, como por ejemplo: un fusiómetro, un equipo de destilación. Se emplea para sujetar elementos únicos (embudos, matraces, buretas). Instrumento de laboratorio que se utiliza para medir o transvasar pequeñas cantidades de líquido. En la primera se pueden medir distintos volúmenes de líquido, ya que lleva una escala graduada. La capacidad de una pipeta oscila entre menos de 1 ml y 100 ml. Se utiliza para succionar y vaciar líquidos con las pipetas. (Presionando el botón R se vacía de aire la pera. Al presionar el botón A, el aire entra en la pera que previamente se había vaciado, como es precisamente por ese sitio donde se ha conectado la pipeta, se produce un efecto de succión y el líquido asciende por la misma. Presionado el botón M, permite el contacto de la boca inferior de la pera con la atmósfera, por lo que el líquido retenido en la pipeta se vacía). Es un recipiente cilíndrico de vidrio con una base ancha, que permite medir volúmenes superiores y más rápidamente que las pipetas, aunque con menor exactitud. Se utiliza, sobre todo en análisis químico, para contener o medir volúmenes de líquidos de una forma Página 11 LAS VENGADORAS

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA aproximada. Hay probetas de distintos tamaños y disponen de una escala para medir el volumen. La capacidad oscila entre 10 cm3 y 1000 cm3, generalmente.

PISETA

TUBOS DE ENSAYO

EMBUDO

BURETA

Es un recipiente cilíndrico sellado con tapa rosca, el cual posee una manguera pequeña con una abertura, capaz de entregar agua o cualquier líquido que se encuentre contenido en la piseta en pequeñas cantidades (en forma de chorro). Está hecho de plástico y su función principal en el laboratorio es "lavar". Denominándose frasco lavador o matraz de lavado. Este utiliza agua destilada para eliminar productos o reactivos impregnados en los materiales. Consiste en un pequeño tubo de vidrio con una abertura en la zona superior, y en la zona inferior se encuentra cerrado y redondeado. Es el principal material que conlleva la preparación de soluciones o la toma de muestras que luego serán depositadas en este. En los laboratorios se utiliza para contener pequeñas muestras líquidas, y preparar soluciones. Su almacenamiento se deposita en gradillas, las cuales funcionan como sostén. El embudo es un instrumento empleado para canalizar líquidos y materiales gaseosos granulares en recipientes con bocas angostas. Es decir, es utilizado para evitar el derrame del líquido al moverlo de un envase a otro, es decir, para evitar el derrame de líquidos o sustancias. Las buretas son recipientes de forma alargada, graduadas, tubulares de diámetro interno uniforme, dependiendo del volumen, de décimas de mililitro o menos. Su uso principal se da entre su uso volumétrico, debido a la necesidad de medir con precisión volúmenes de masa y de líquido invariables. Un vaso de precipitado es un recipiente cilíndrico de vidrio borosilicatado fino que se utiliza muy comúnmente en el laboratorio, sobre todo, para preparar o calentar sustancias y traspasar líquidos. Son cilíndricos con un fondo plano; se les encuentra de Página 12 LAS VENGADORAS

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA VASO DE PRECIPITADO O BEAKER



varias capacidades, desde 1 ml hasta de varios litros. Normalmente son de vidrio, de metal o de un plástico en especial y son aquéllos cuyo objetivo es contener gases o líquidos. Tienen componentes de teflón u otros materiales resistentes a la corrosión.

Reactivos: Prestados por laboratorio REACTIVO

SOLUCIÓN BUFFER

NEGRO DE ERIOCROMO

RESINA CATIÓNICA

EDTA

DESCRIPCIÓN

Es una solución que tiende a mantener el pH casi constante cuando se agreguen pequeñas cantidades de ácidos o bases.

Sólido de color negro-parduzco. Es un indicador, empleado para la determinación de la dureza del agua o dureza del filtrado de los fluidos de perforación debido a la presencia de calcio y magnesio. Sólido (perlas) de color amarillos oscuro. Insoluble en agua. Incompatible con sustancias oxidantes fuertes, especialmente el ácido nítrico, puede producir compuestos orgánicos de bajo peso molecular que pueden formar mezclas explosivas. Sustancia utilizada como agente quelante que puede crear complejos con un metal que tenga una estructura de coordinación octaédrica. Coordina a metales pesados de forma reversible por cuatro posiciones acetato y dos amino, lo que lo convierte en un ligando hexadentado, y el más importante de los ligandos quelatos.

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA Resinas aniónicas de base fuerte: Se obtienen a partir de la reacción de copolímeros de estireno-divinilbenceno clorometilados con aminas terciarias. El grupo funcional es una sal de amonio cuaternario, R4N+. RESINA ANIÓNICA

Resinas aniónicas de base débil: Resinas funcionalizadas con grupos de amina primaria, -NH2, secundaria, -NHR, y terciaria, -NR2. Suelen aplicarse a la adsorción de ácidos fuertes con buena capacidad, pero su cinética es lenta. Nombre Comercial :Nitrato de plata Sinónimos : Piedra infernal Formula Química : AgNO3

NITRATO DE PLATA 1% Peso Molecular : 169.87 g/mol Uso: Utilizado para detectar la presencia de cloruro en otras soluciones. Aplicaciones en clínica e investigación Estado físico a 20°C: Sólido Color: Cristales incoloros Olor: Inodoro pero ligeramente tóxico Punto de fusión [°C]: 212 °C Punto de ebullición [°C] : 444 °C pH: 5.4–6.4(100 g/l agua 20°C) Presión de vapor, 20°C: N. A. Densidad : 4,4 × 103kg/m3 Solubilidad 245 g en 100 g de agua 20.8 g/l en etanol Peso Molecular : 169.87 g/mol Página 14 LAS VENGADORAS

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA Identificación de la sustancia o del preparado Denominación: Cloruro de Bario. Uso de la sustancia o preparado: Para usos de laboratorio, análisis, investigación y química fina. CLORURO DE BARIO

Composición/Información componentes

de

los

Denominación: Bario Cloruro 2-hidrato Fórmula: BaCl2.2H2 O M.=244,28 Aspecto: Polvo blanco. Olor: Inodoro. pH X5-8 Punto de fusión : 962°C Solubilidad: 357 g/l en agua a 20°C



PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

 EXPERIMENTO 1: DETERMINACIÓN DE LA DUREZA DEL AGUA, MÉTODO EDTA

1. A una muestra de 10 ml de agua

2. Agregarle unos cuantos cristales

del lab-20, agregarle 4 gotas de

del negro de eriocromo y observar el color que adquiere.

solución Buffer.

3. Armar el equipo y titular la solución

con EDTA para ver la coloración y la cantidad de volumen usado.

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA  EXPERIMENTO 2: ABLANDAMIENTO POR INTERCAMBIO IÓNICO 1. Prepara la columna de

intercambio colocando un tapón de algodón

4. Agregar el agua dura y abrir la

bureta, tal que el agua salga a razón de 3 gotas por segundo.

5. Tomar una muestra de 10 ml

de cada 50 ml de agua producida, y analizar la dureza.

2. Agregar la resina catiónica a la bureta, con tal de que ocupe un volumen de 3 ml.

3. Activar la resina catiónica con agua destilada.

3. la muestra restante será utilizado para el siguiente experimento.

 EXPERIMENTO: DESMINERALIZACIÓN DEL AGUA

1. Prepara la columna de

2. Agregar la resina aniónica a la

intercambio colocando un tapón de algodón

bureta, con tal de que ocupe un volumen de 3 ml.

4. el agua obtenida del primer experimento será vertida en la bureta con la resina aniónica

3. Adicionar 15 ml de agua

5. Tomar 2 ml de la muestra

6. Tomar 2 ml de la muestra

obtenida y adicionarle 3 gotas de solución 𝐵𝑎𝐶𝑙2.

obtenida y adicionarle 3 gotas de solución 𝐴𝑔𝑁𝑂3 .

destilada a la bureta para activar la resina

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA 4. DATOS Y OBSERVACIONES EXPERIMENTO 1: “ABLANDAMIENTO DEL AGUA”

Datos:    

10 ml de agua de caño del Laboratorio 20 de la FIA 4 gotas de solución buffer Algunos cristales de indicador negro de Ericromo Cantidad necesaria de EDTA

Observaciones:  Apenas se le agregó el indicador negro de Ericromo a la muestra de agua, el color transparente del agua cambio a color vino; eso nos indica que se trata de un agua dura.  Se tituló hasta que la coloración llegó a color azul.  Para la titulación se utilizó 5 ml de EDTA. EXPERIMENTO 2: “DESMINERALIZACIÓN DEL AGUA” Datos:  Cantidad necesaria de agua de caño del Laboratorio  Cantidad necesaria de agua destilada  2 ml de resina catiónica  2 ml de resina aniónica  Dos trozos de algodón  Un poco de indicador negro de Ericromo  Cantidad necesaria de solución buffer  Cantidad necesaria de EDTA  Cantidad necesaria de cloruro de bario y de nitrato de plata Observaciones:  Tanto la resina catiónica como la resina aniónica eran de cristales muy pequeños de color amarillo y con brillo parecido a escarcha; sin embargo, la resina aniónica era amarillo claro, mientras que la catiónica era de un tono amarillo más oscuro.  Luego de hacer la activación de ambas resinas con agua destilada se pudo apreciar claramente cómo ambos tipos de resina aumentaron su volumen en aproximadamente 2 ml medidos en la bureta que lo contenía.  Se notó que de no tener la columna de agua llena durante la realización del experimento, la frecuencia de las gotas iría disminuyendo; esto debido a que la presión que ejercía la columna de agua sobre la válvula era menor cada vez.

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA 5. CÁLCULOS Y RESULTADOS Cálculos: En la práctica 10ml de muestra de agua necesitaban 5 ml de EDTA 0.01M. Con esto sabemos que 10ml de agua dura requieren 5 x 10-5 moles de EDTA. Para le cálculo de la dureza total del agua: Dureza como CaCO3

Interpretación 0-75 agua suave 75-150 agua poco dura 150-300 agua dura > 300 agua muy dura ______________________________________

En agua potable En agua para calderas

El límite máximo permisible es de 300 mg/l de dureza. El límite es de 0 mg/l de dureza

V x N x 1000 meq/l Ca+2 y Mg+2 = ml de muestra Dónde: V = ml gastados de EDTA N = Normalidad del EDTA 

Cálculos para Magnesio: meq/l Mg+2 = [meq/l (Ca+2 y Mg+2)]-(meq/l Ca+2)



Cálculos para Dureza Total: Expresada como ppm de CaCO3 mg/l de Dureza Total = [ meq/l (Ca+2 y Mg+2)]* (50)



Cálculos para Dureza de Calcio : Expresada como ppm de CaCO3 mg/l Dureza de Calcio = (meq/l Ca+2)* (50)



Cálculos para Dureza de Magnesio : Expresada como ppm de CaCO3 mg/l Dureza de Magnesio = (meq/l Mg+2)* (50)

Obtenemos: Ppm Ca+2 = 1 mg/0.005 L = 200 ppm Ppm Mg+2 = 2.4 mg/ 0.005 L = 480 ppm Página 18 LAS VENGADORAS

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA Dureza total= 250 ppm Este método tiene un error relativo de 1.9% y una desviación estandar relativa de 9.2 %, tal como se determinaron en un estudio en laboratorios.

Resultados



  

Muestra (ml)

ppm

SO4-2

Cl-1

STD

Lab 20

250

sí

sí

590

A 50

0

A 100

0

A 150

10

A 200

10

A 250

30

A 300

30

A 350

80

A 400

120

Muestra

ppm

SO4-2

Cl-1

STD

B 100

no

no

360

B 200

no

no

420

Nuestra muestra base, el agua del laboratorio 20, presentó 590 de STD. Además al hacer la determinación de los iones en ambas pruebas dio que sí contenía dichos iones; para los sulfatos el precipitado blanco se formó muy rápidamente, para el ion cloro el agua quedó muy turbia. Para los primeros 50 y 100 ml de agua que se obtuvieron, resultaron totalmente blandos ya que al agregar negro de ericromo la coloración viró a azul. Para los 150 y 200 ml de agua blanda se utilizó 0,1 ml de EDTA para titular; no era totalmente blanda pero estaba dentro del rango. Para los primeros 100 ml de agua con resina aniónica los resultados nos arrojaron 360 STD. Además para el reconocimiento de iones los resultados salieron negativos; no hubo ni precipitado blanco con el cloruro de bario ni opalescencia con el nitrato de plata. Página 19 LAS VENGADORAS

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA  Para los 250 y 300 ml de agua blanda se utilizó 0,3 ml de EDTA para titular; no era totalmente blanda pero estaba dentro del rango.  Para los 200 ml de agua con resina aniónica los resultados nos arrojaron 420 STD. Además para el reconocimiento de iones los resultados salieron negativos; no hubo ni precipitado blanco con el cloruro de bario ni opalescencia con el nitrato de plata.  Para los 350 ml de agua blanda se utilizó 0,8 ml de EDTA para titular; no era totalmente blanda pero estaba dentro del rango.  Para los 400 ml de agua blanda se utilizó 1,2 ml de EDTA para titular así que ya no estaba en el rango de agua blanda; así que se debió hacer la regeneración de la resina catiónica.  La regeneración se realizó con HCl y luego de esto se produjo 50 ml más de agua totalmente blanda que viró su coloración a azul con solo el negro de ericromo.

Rendimiento de la resina catiónica 1 pie3 = 28.3L Dato del embase: 1 pie3 elimina los cationes de 5 m3 Se uso 3ml de resina y hubo una producción de 600ml 1 pie3…………. 5 m3 3ml …………. x Hallando x usando regla de tres, tener en cuenta las unidades: X = 503 ml volumen en donde se elimina cationes %ren=

600 503

= 119.28%

Rendimiento de la resina aniónica 1 pie3 = 28.3L Dato del embase: 1 pie3 elimina los aniónes de 5 m3 Se uso 3ml de resina y hubo una producción de 400ml 1 pie3…………. 5 m3 3ml …………. x Hallando x usando regla de tres, tener en cuenta las unidades: X = 503 ml volumen en donde se elimina aniónes %ren=

400 503

= 79.52%

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA 6. DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES Discusiones:   

 

Nos estuvimos dando cuenta que en el proceso de regeneración que en este proceso a la resina le devolvió su capacidad inicial de intercambio del experimento Nº1 y Nº2 Analizamos la cantidad de iones presentes de forma selectiva empleando resinas catiónicas de intercambio iónico. En el punto final, la solución suele ser de color azul, con lo cual sugerimos utilizar luz natural ya que al investigar si hubiéramos utilizado lámparas de incandescencia hubiera tendido a producir un matiz rojizo en el color azul del experimento Nº1. Sugerimos utilizar la titulación con mucha precisión, para que el volumen del EDTA no se vea alterado y el cálculo de la dureza del agua afectado. En nuestro experimento se pudo encontrar que en la muestra Nº7 del primer experimento nos había salido un color vino pero con la muestra Nº12 llevamos a cabo la regeneración.

Conclusiones: 



   

A lo largo de la realización de la práctica de laboratorio, logramos comprobar que a medida que el tiempo transcurre la eficiencia de la resina catiónica disminuye, ya que al ir sacando alícuotas de los diferentes volúmenes, disminuye el ablandamiento del agua. Al haber notado la saturación de la resina catiónica dando como consecuencia una disminución de su eficiencia, se concluye que se debe proceder a una regeneración con sal de NaCl 5%. Llegamos también a la deducción de que a mayor dureza mayor EDTA es consumido. A la vez llegamos a la conclusión de que la cantidad de sales minerales que posee el agua influyen a su composición, lo que hace que se divida en aguas duras y blandas. La determinación de la dureza es una prueba analítica que proporciona una medida de calidad de agua potable para su uso doméstico o comercial. A través de un tratamiento de intercambio iónico a partir de una resina catiónica acido fuerte se logró reducir los iones disueltos en el agua.

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA 7. CUESTIONARIO CUESTIONARIO DEL EXPERIMENTO DEL ABLANDAMIENTO DEL AGUA 1.- EXPLIQUE DETALLADAMENTE EL CICLO HÍDRICO. Es la sucesión de etapas que atraviesa el agua al pasar de la tierra a la atmósfera y volver a la tierra: evaporación desde el suelo, mar o aguas continentales, condensación de nubes, precipitación, acumulación en el suelo o masas de agua y reevaporación (Figura 1). El ciclo hidrológico involucra un proceso de transporte recirculatorio e indefinido o permanente, este movimiento permanente del ciclo se debe fundamentalmente a dos causas: la primera, el sol que proporciona la energía para elevar el agua (evaporación); la segunda, la gravedad terrestre, que hace que el agua condensada descienda (precipitación y escurrimiento). Chereque, 1989, se entiende como el conjunto de cambios que experimenta el agua en la naturaleza, tanto en su estado (sólido, líquido y gaseoso) como en su forma (superficial, subsuperficial, subterránea, etc.).

Figura 1. Ciclo hidrológico Fuente: Sociedad Geográfica de Lima – Cartilla informativa del Ciclo Hidrológico. 2.- ¿A qué se debe la dureza del agua? El agua adquiere la dureza cuando pasa a través de las formaciones geológicas que contienen los elementos minerales que la producen y por su poder solvente los disuelve e incorpora. El agua adquiere el poder solvente, debido a las condiciones ácidas que se desarrollan a su paso por la capa de suelo, donde la acción de las bacterias genera CO2, el cual existe en equilibrio con

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA el ácido carbónico. En estas condiciones de pH bajo, el agua ataca las rocas, particularmente a la calcita (CaCO3), entrando los compuestos en solución. El carbonato cálcico (CaCO3) es el carbonato más importante, que se presenta en la naturaleza como caliza, mármol y, en estado puro, como calcita. El CaCO3 se produce como precipitado difícilmente soluble al pasar CO2 a través de una disolución de hidróxido cálcico, así como durante el fraguado del mortero de cal, que es una mezcla de arena, cal apagada [Ca (OH)2] y agua: Ca2+ + 2OH- + CO2 → CaCO3 (Precipitado) + H2O Otros minerales importantes del tipo de los carbonatos son la dolomita (Ca, Mg)CO3, en el que la mitad de los iones Ca2+ han sido sustituido por iones Mg2+ y además el carbonato de zinc, el carbonato de manganeso y el carbonato de hierro. Los últimos constituyen minerales valiosos. La calcita es un mineral que puede cristalizar en varias formas dando lugar a cristales generalmente blancos o incoloros, pero que a veces están teñidas de otras coloraciones. Su nombre viene del latín Calx, que significa cal viva. Es el mineral más estable que existe de carbonato de calcio, frente a los otros dos polimorfos con la misma fórmula química aunque distinta estructura cristalina: el aragonito y la vaterita, más inestables y solubles. Se caracteriza por su relativamente baja dureza (3 en la escala de Mohs) y por su elevada reactividad incluso con ácidos débiles, tales como el vinagre. Los cristales de calcita se encuentran frecuentemente en las grietas de las rocas ricas en CaCO3 y en las cuevas. 13 La calcita es el componente mayoritario de las rocas calcáreas, las cuales se utilizan para la fabricación de cemento y cal. Habitualmente cementa con rocas de piedra Caliza, Mármol y Tiza. La calcita es muy común y tiene una amplia distribución por todo el planeta, se calcula que aproximadamente el 4% en peso de la corteza terrestre es de calcita. También es el mineral que recubre el interior de las cuevas y el componente principal de la piedra Caliza, el Mármol, la Creta y las Conchas Marinas. La mejor propiedad para identificar a la calcita es el test del ácido, pues este mineral siempre produce efervescencia con los ácidos. El agua que contenga CO2 al tomar contacto con las formaciones de calcita, se transformará paulatinamente en hidrogenocarbonato, con lo que se disolverá: CaCO3 + H2O + CO2 Ca(HCO3)2 El proceso real es: CO3 2- + CO2 +H2O 2HCO3 – El CaCO3 se disuelve tanto más, cuanto mayor sea la cantidad de CO2 que contiene el agua. De esta forma se produce la “dureza debida a los carbonatos” de las aguas naturales, es decir, debida a su contenido en iones HCO3 - . Las aguas subterráneas y que discurren por campos con formaciones de calcita son particularmente duras. Por el contrario, el agua de los grandes lagos suele ser relativamente blanda, puesto que las algas y las plantas superiores durante los procesos de asimilación (verano) substraen CO2 a los iones HCO3 - y con ello se puede producir la precipitación del carbonato cálcico (por inversión de la reacción anterior). Fuente: Editorial de la Universidad Tecnológica Nacional – edUTecNe

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA 3.- ¿Qué es dureza permanente? La dureza residual se conoce como dureza no carbónica o permanente. La dureza permanente no puede ser eliminada al hervir el agua, es usualmente causada por la presencia del sulfato de calcio y magnesio y/o cloruros en el agua, que son más solubles mientras sube la temperatura hasta cierto valor, luego la solubilidad disminuye conforme aumenta la temperatura. Puede ser eliminada utilizando el método SODA (sulfato de sodio). Otra explicación es que la cantidad de dureza en exceso de la carbonatada se le llama dureza de no carbonatos y se distingue como permanente, es decir, no puede eliminarse por agitación térmica, sino que son necesarios procesos químicos para eliminarla del agua. Las aguas que poseen esta dureza pueden ablandarse añadiendo carbonato de sodio y cal, o filtrándolas a través de ceolitas naturales o artificiales que absorben los iones metálicos que producen la dureza, y liberan iones sodio en el agua. Los detergentes contienen ciertos agentes separadores que inactivan las sustancias causantes de la dureza del agua. El hierro, que produce un sabor desagradable en el agua potable, puede extraerse por medio de la ventilación y sedimentación, o pasando el agua a través de filtros de ceolita. También se puede estabilizar el hierro añadiendo ciertas sales, como los polifosfatos. El agua que se utiliza en los laboratorios, se destila o se desmineraliza pasándola a través de compuestos que absorben los iones. Fuente: Editorial de la Universidad Tecnológica Nacional – edUTecNe

4.- ¿Qué es dureza temporal? La dureza que se debe a los bicarbonatos y carbonatos de calcio y magnesio se denomina dureza temporal y puede eliminarse por ebullición, que al mismo tiempo esteriliza el agua. Otra forma de explicarlo, cuando la dureza es numéricamente mayor que la suma de las alcalinidades de carbonatos y bicarbonatos, la cantidad de dureza que es su equivalente a esta suma se le llama dureza carbonatada, también llamada temporal, ya que al elevarse la temperatura del agua hasta el punto de ebullición, el calcio y el magnesio se precipitan en forma de carbonato de calcio e hidróxido de magnesio respectivamente. La dureza temporal también puede ser eliminada por la adición del hidróxido de calcio (Ca(OH)2).

El carbonato de calcio es menos soluble en agua caliente que en agua fría, así que al hervir (que contribuye a la formación de carbonato) se precipitará el bicarbonato de calcio fuera de la solución, dejando el agua menos dura. Los carbonatos pueden precipitar cuando la concentración de ácido carbónico disminuye, con lo que la dureza temporal disminuye, y si el ácido carbónico aumenta puede aumentar la solubilidad de fuentes de carbonatos, como piedras calizas, con lo que la dureza temporal aumenta. Todo esto está en relación con el pH de equilibrio de la calcita y con la alcalinidad de

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA los carbonatos. Este proceso de disolución y precipitación es el que provoca las formaciones de estalagmitas y estalactitas. Fuente: Editorial de la Universidad Tecnológica Nacional – edUTecNe 5.- ¿A qué se denomina alcalinidad F, alcalinidad M en análisis de agua? Por definición, la alcalinidad total, también llamada alcalinidad “M” es aquella que reaccione con un ácido hasta el punto final del anaranjado de metilo a un pH de aproximadamente 4.2. También se utiliza otra, la alcalinidad “F”, o alcalinidad frente a la fenolftaleína y es la alcalinidad que reacciona con ácido hasta un pH de 8.2.  

Alcalinidad M.- Definida como la cantidad de ácido fuerte (Moles/L), necesaria para disminuir el pH de la muestra a pH-𝐶𝑂2 Alcalinidad F.- Definida como la cantidad de ácido fuerte (Moles/L), necesaria para disminuir el pH de la muestra a pH-𝐶𝑂32− Fuente: Alfonso Contreras López y Mariano Molero Meneses. Ciencia y tecnología del medioambiente. Página 367. 6.- ¿A qué se denomina incrustación y a qué se debe?

En la industria es frecuente encontrarse con el problema de incrustaciones (sarro) en las calderas las que derivan de la precipitación de sales insolubles en las partes más calientes. Uno de los aniones más frecuentes en el agua es el 𝐻𝐶𝑂3− , de tal manera que con una apreciable cantidad de 𝐶𝑎2+ y al ser calentada precipita 𝐶𝑎𝐶𝑂3 . El depósito de 𝐶𝑎𝐶𝑂3 (𝑠) constituye las llamadas incrustaciones blandas. Cuando hay suficiente cantidad de 𝑆𝑂42−, el calentamiento del agua de las calderas produce un precipitado de 𝐶𝑎𝑆𝑂4 (𝑠) ya que disminuye la solubilidad con el incremento de la temperatura. Estos depósitos de 𝐶𝑎𝑆𝑂4 (𝑠) constituyen las llamadas incrustaciones duras. Una capa de incrustación de 𝐶𝑎𝑆𝑂4 (𝑠) sobre una placa de caldera o en el interior de los tubos metálicos actúa como aislante reduciendo la capacidad de transmisión de calor de la parte exterior del metal al agua interior o viceversa. Esto implica un gasto extra de combustible y una reducción del diámetro de las cañerías con el consiguiente problema de corrosión y dificultad en la transformación del calor. En el caso de las incrustaciones en cañerías y calderas requiere una solución directamente a través de la eliminación de la dureza. Fuente: Héctor Odetti y Eduardo Bottani. Introducción a la Química Inorgánica. Tercera edición corregida. Páginas 105 y 106

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA 7.- Según su dureza cómo se denomina el agua. De acuerdo a su concentración en carbonatos contenidos en el agua, esta puede clasificarse en niveles de dureza, la siguiente tabla indica las cantidades de sales:

Fuente: Universidad de las Américas Puebla (UDLAP) 8.- Detallar qué son resinas de intercambio iónico. Son materiales sintéticos, sólidos e insolubles en agua, que se presentan en forma de esferas o perlas de 0.3 a 1.2 mm de tamaño efectivo, aunque también las hay en forma de polvo. Están compuestas de una alta concentración de grupos polares, ácidos o básicos, incorporados a una matriz de un polímero sintético y actúan tomando iones de las soluciones (generalmente agua) y cediendo cantidades equivalentes de otros iones. La principal ventaja de las resinas de intercambio iónico es que pueden recuperar su capacidad de intercambio original, mediante el tratamiento con una solución regenerante. Las resinas intercambiadoras de iones están constituidas por una estructura macrocelular de peso molecular elevado. Esta estructura suele estar constituida por polímeros de la familia de los estirenos, los divinilbencenos o incluso de los polímeros acrílicos o metacrílicos, que aseguran la insolubilidad en agua de la resina y actúan como soporte de los grupos funcionales, caracterizando así las propiedades de la resina. Asimismo, esta estructura macrocelular confiere a esta resina características mecánicas de resistencia al impacto, a la fricción, a la compresión, a la elasticidad y de resistencia química y térmica que permiten soportar los diversos requerimientos durante su empleo. Las principales características que destacan entre las diversas cualidades de las resinas intercambiadores de iones son fundamentalmente:  

La calidad del grupo funcional característico La naturaleza de un ión móvil

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA Si una resina se denomina “intercambiador catiónico”, el ión móvil es un catión (en general Clu OH-). De este modo, a través del conocimiento del polímero empleado y del grupo funcional presente, es posible caracterizar a la resina. Los grupos funcionales son esencialmente de cuatro tipos: Resina catiónica  

Sulfónica Carboxílica

−𝐻𝑆𝑂3 ; −𝑁𝑎𝑆𝑂3 −𝐶𝑂𝑂𝐻; −𝐶𝑂𝑂𝐾

Resina aniónica  

Aminas −𝑁𝐻2 ; −𝑁𝐻𝑅; −𝑁𝑅2 Amonio cuaternario: por lo general, son en forma Cl- que se transforma bajo la forma 𝑂𝐻 − . Fuente: Carlo Erba Reagents. Resina de intercambio iónico.pdf

9.- Explique la formación de “precipitado” del jabón con agua dura.

Cuando el agua que se usa para lavar ropa o para el baño contiene sales de calcio u otros metales, como magnesio o fierro, se le llama agua dura. Este tipo de agua ni cuece bien las verduras ni disuelve el jabón. Esto último sucede así, porque el jabón reacciona con las sales disueltas en el agua y, como consecuencia, produce jabones insolubles, de acuerdo con la siguiente reacción: 2 C17H35COONa + CaCl2

(C17H35COO)2Ca +2 NaCl

ESTEARATO DE SODIO ESTEREARATO DE CALCIO + SAL

2 C15H31COONa + Mg++

(C15H31COO)2Mg +2 Na+

JABÓN DE SODIO + SAL DE MAGNESIO JABÓN DE MAGNESIO Por tanto, cuando se utilizan aguas duras, la cantidad de jabón que se necesita usar es mucho mayor, ya que gran cantidad de éste se gasta en la formación de sales insolubles. Como consecuencia de ello, el jabón no produce espuma hasta que todas las sales de calcio o magnesio se han gastado produciendo una sustancia insoluble, la cual, además de su mal aspecto, une su acción deteriorante de las telas, puesto que ese material duro queda depositado entre los intersticios de los tejidos.

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA De la misma forma, cuando el agua dura se usa en calderas, la sal de estos metales se adhiere a los tubos dificultando el intercambio de calor y, por lo tanto, disminuyendo su eficiencia. Debido a lo anterior, el ablandamiento de las aguas es de gran importancia. Fuente: Instituto Latinoamericano de la Comunicación Educativa 10.- Cuando una solución de bicarbonato de sodio tiene indicador de fenolftaleína el color es un grosella claro. Si esta solución se hierve el color se hace rojo intenso. Explique.

Al calentarse se descompone parcialmente: 2NaHCO3--------->Na2CO3 + CO2+ H2O Y el carbonato de socio formado es mucho más básico CUESTIONARIO DEL EXPERIMENTO DE LA DESIONIZACIÓN DEL AGUA 1.- ¿Qué es agua potable? Características El agua potable es aquella agua que puede consumirse sin riesgo a la salud, ya que es una bebida ideal para nuestro organismo. Para obtenerla es necesario potabilizar el agua de los ríos, lagos u otras fuentes de suministro de agua. Características Físicas En la provisión de agua se debe tener especial cuidado con los sabores, olores, colores y la turbidez del agua que se brinda, en parte porque dan mal sabor, pero también a causa de su uso en la elaboración de bebidas, preparación de alimentos y fabricación de textiles. Los sabores y olores se deben a la presencia de substancias químicas volátiles y a la materia orgánica en descomposición. Las mediciones de los mismos se hacen con base en la dilución necesaria para reducirlos a un nivel apenas detectable por observación humana. El color del agua se debe a la presencia de minerales como hierro y manganeso, materia orgánica y residuos coloridos de las industrias. El color en el agua doméstica puede manchar los accesorios sanitarios y opacar la ropa. Las pruebas se llevan a cabo por comparación con un conjunto estándar de concentraciones de una sustancia química que produce un color similar al que presenta el agua. La turbidez además de que es objetable desde el punto de vista estético, puede contener agentes patógenos adheridos a las partículas en suspensión. El agua con suficientes partículas de arcilla en suspensión (10 unidades de turbidez), se aprecia a simple vista. Las fuentes de agua superficial varían desde 10 hasta 1.000 unidades de turbidez, y los ríos muy opacos pueden llegar a 10.000 unidades. Las mediciones de turbidez se basan en las propiedades

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA ópticas de la suspensión que causan que la luz se disperse o se absorba. Los resultados se comparan luego con los que se obtienen de una suspensión estándar. Características Químicas Los múltiples compuestos químicos disueltos en el agua pueden ser de origen natural o industrial y serán benéficos o dañinos de acuerdo a su composición y concentración. Por ejemplo el hierro y el manganeso en pequeñas cantidades no solo causan color, también se oxidan para formar depósitos de hidróxido férrico y óxido de manganeso dentro de las tuberías de agua. Las aguas duras son aquellas que requieren cantidades considerables de jabón para producir espuma y también forma incrustaciones en tuberías de agua caliente y calderas. La dureza del agua se expresa en miligramos equivalentes de carbonato de calcio por litro. Recordemos que el agua químicamente pura es la combinación de oxígeno e hidrógeno y puede obtenerse en laboratorios por el fenómeno de electrólisis y en la naturaleza durante las tormentas eléctricas.

2.- ¿Qué es agua desionizada? El agua desionizada o desmineralizada es llamada así porque se le han quitado, mediante resinas de intercambio iónico de lecho mixto, los cationes, como los de sodio (Na), calcio (Ca), hierro (Fe), cobre (Cu), y aniones como el carbonato, fluoruro, cloruro, etc.. Esto significa que al agua se le han quitado todos los iones excepto el H+, o más rigurosamente H3O+ y el OH-, pero puede contener pequeñas cantidades de impurezas no iónicas como compuestos orgánicos. Es parecida al agua destilada en el sentido de su utilidad para experimentos científicos, por ejemplo en el área de la química analítica donde se necesitan aguas puras libres de iones interferentes. En BRETTIS suministramos agua desionizada en todo tipo de envases y cisternas. La analítica del agua producida garantiza la calidad, con los siguientes valores:

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA

Fuente: BRETIS Distribuidora Industrial 3.- Usos de agua desionizada.

Agua desionizada se utiliza para limpiar parabrisas y ventanas. También puede ser utilizado para diluir anticongelante. El agua ayuda a evitar la acumulación de suciedad y la corrosión. Experimentos Científicos prefieren utilizar agua desionizada porque las partículas sólidas en el agua regular puede interferir con los resultados de experimentos en química. Limpieza a presión Agua desionizada es comúnmente utilizado por los profesionales de mantenimiento que utilizan lavadoras de alta presión para limpiar las paredes de los edificios. Dado que el agua busca iones negativos, como la arena y los sólidos para reemplazar a los perdidos, elimina eficazmente la suciedad de las superficies. Advertencia Aunque las partículas de agua desionizada sólidos, aún existen organismos, tales como bacterias y protozoos, presente en el agua que pueden ser perjudiciales para los seres humanos. Dos ejemplos son Salmonella y E. coli, que pueden causar fiebre, náuseas y diarrea. 4.- ¿Por qué la resina catiónica para ablandamiento se regenera con 𝑵𝒂𝑪𝒍 y la resina catiónica para desmineralización se regenera con 𝑯𝑪𝒍? Para regenerar la resina se hace pasar una solución concentrada de cloruro de sodio (NaCl) por la misma, de modo que todos los iones sodio que están en el líquido, ahora pasarán a tomar el Página 30 LAS VENGADORAS

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA lugar de 𝐶𝑎2+ 𝑦 𝑀𝑔2+ ; llevando a la resina a su forma original y activa, lista para ser usada nuevamente. Fuente: Prowater Argentina, INFO_INT_ION_06.pdf, 5 páginas. Para regenerar las resinas catiónicas se emplea una solución de ácido clorhídrico al 10% ya que intercambian sus hidrógenos por los cationes que están unidos a la resina, los que se eliminan junto con el exceso de soluciones. El exceso de iones hidrógeno cambia el equilibrio de la reacción hacia la absorción del hidrógeno a la resina y liberación de cationes metálicos. Los cationes son drenados. Fuente: Otto M. Leidenger, Procesos Industriales. Página 103 http://www.living-water.org/id183.htm

8. BIBLIOGRAFÍA  Dr. Hugo Chirinos Collantes. Química I. dureza del agua. Clase 2015-II. pp 11,14.  Aldo Muñoz, Tratamientos Avanzados de Agua. Editorial Universitaria de la Universidad Nacional de Ingeniería Lima. E. 2009.pp 9,12,13.  http://www.facsa.com/el-agua/calidad/la-dureza-del-agua#.V1MD3tRruko  http://dardel.info/IX/processes/processes_ES.html  http://es.slideshare.net/FondoVerde/tratamiento-del-agua-mediante-resinas-deintercambio-inico-conceptos-bsicos,publicado. 19 de agosto de 2015  http://www.highlightchemical.es/1a-ethylenediaminetetraacetic.html. Recuperada el 18 de agosto 2013. Publicada el 27 de diciembre del 2012.  https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_etilendiaminotetraac%C3%A9tico . 21 abr 2016 fue recuperada. Publicación.14 de junio. 2011.

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA ANEXO: AUTOEVALUACIÓN ÍTEM

PUNTAJE

JUSTIFICACIÓN

PORTADA

0.5

La portada es muy clara y contiene todos los datos necesarios, hecha de manera sencilla para una mejor comprensión de los datos. Por ello nos merecemos 0.5 puntos en esta parte.

OBJETIVOS

1.0

En los objetivos se buscó ser lo más breve y a la vez preciso con los objetivos trazados en este laboratorio, tratando de resaltar los más importantes, también hacemos énfasis en el uso adecuado de los materiales de laboratorio, aspecto que tenemos que tener siempre en cuenta. Por ello nos merecemos 1 punto en esta parte.

MARCO TEÓRICO

1.0

El Marco Teórico detalla la información acerca de los laboratorios realizados. Por ello nos merecemos 1 punto.

METODOLOGÍA

1.0

En la sección de los materiales se buscó la información necesaria y útil para describir los instrumentos usados así como el de los reactivos usados en laboratorio; también se explica muy claramente en el diagrama de flujos los pasos seguidos en laboratorio para el desarrollo de los experimentos según la guía de trabajo, por ello merecemos 1 punto.

DATOS Y OBSERVACIONES

1.0

En esta parte del informe somos conscientes que hubo problemas por el manejo de materiales. Sin embargo, se realizaron los experimentos anotando en el reporte todos los datos necesarios. Por ello merecemos 1 punto.

CÁLCULOS Y RESULTADOS

1.0

En esta sección solo se ha puesto los resultados obtenidos en los experimentos debido a que fueron experimentos cualitativos, es decir no intervinieron cálculos, por ello merecemos 1 punto.

DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES

1.5

En esta sección se anotó todo lo observado en los experimentos como situaciones que no se esperaron de los resultados, errores y recomendaciones a tener en cuenta para desarrollar de manera efectiva el experimento. En Página 32 LAS VENGADORAS

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ABLANDAMIENTO Y DESIONIZACIÓN DEL AGUA conclusiones se anotó los resultados obtenidos de acuerdo al consenso del grupo, por ello merecemos 1.5 puntos. RESPUESTA A LAS PREGUNTAS

0.5

En esta sección se han respondido las preguntas el cuestionario que está en la guía de Laboratorio 06 y 07, por ello merecemos 0.5 puntos.

BIBLIOGRAFÍA

1.0

En esta sección se especifican cada una de las fuentes usadas por este grupo según el formato APA para páginas WEB y libros, por ello merecemos 1.0 punto.

TOTAL

8.5

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