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• Gabriel Leonardo Buendia

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5a

Estudiante N° 5 Determine los tres tipos de alcalinidad ([OH-], [𝐻𝐶𝑂3− ] y [𝐶𝑂32− ]) de una muestra de agua que se encuentra a un pH de 8.67 a temperatura de 23.4 °C y se sabe que tiene una concentración de alcalinidad de 57.6 mg/L CaCO3. equilibrios a pH acido 𝐶𝑂2 + 𝐻2 𝑂 ⇔ 𝐻2 𝐶𝑂3 Mejor expresado 𝐶𝑂2−2 + 𝐻2 𝑂 ⇔ 𝐻𝐶𝑂3− + 𝑂𝐻 − K2 𝐾𝑏 =

[[𝑂𝐻 − ][𝐻𝐶𝑂3 − ] [𝐶𝑂2−2 ]

= 2.1𝑥10−4

alcalinidad total =[𝐻𝐶𝑂3 − ]+ [𝐶𝑂2−2 ]+ [𝑂𝐻 − ] − [𝐻 + ]

Luego convertimos la concentración

57.6

𝑚𝑔 𝑑𝑒𝐶𝑎𝐶𝑂3 1𝑔 1𝑒𝑞 − 𝑚𝑜𝑙 𝑚𝑜𝑙 𝑥 𝑥 = 1.152𝑥10−3 𝐿 1000𝑚𝑔 50𝑔 𝐿

Calculamos concentración [H+]

𝑝𝐻 = −𝑙𝑜𝑔[𝐻 + ] [𝐻 + ] = 10−𝑝𝐻 [𝐻 + ] = 10−8.67 = 2.13𝑥10−9 Calculando concentración [OH-]

𝑝𝐻 + 𝑝[𝑂𝐻] = 14 𝑝[𝑂𝐻] = 14 − 8.67 = 5.33 𝑝[𝑂𝐻] = −𝑙𝑜𝑔[𝑂𝐻 − ]

[𝑂𝐻 + ] = 10−𝑝𝑂𝐻 [𝑂𝐻] = 10−5.33 = 4.677𝑥10−6

Se procede a calcular la concentración del bicarbonato por el equilibrio del carbonato

𝐶𝑂2−2 + 𝐻2 𝑂 ⇔ 𝐻𝐶𝑂3− + 𝑂𝐻 − 1.152𝑥10−3 ⇔ 0

inicial

−𝑥

Reacción

⇔ 𝑥

1.152𝑥10−3 − 𝑥 ⇔ 𝑥

Equilibrio

𝐾𝑏 =

0

[[𝑂𝐻 − ][𝐻𝐶𝑂3 − ] [𝐶𝑂2−2 ]

2.1 ∗ 10−4 =

4.677𝑥10−6

= 2.1 ∗ 10−4

[𝑋][4.67 ∗ 10−6 ] [1.152 ∗ 10−3 − 𝑋]

(2.1 ∗ 10−4 )[1.152 ∗ 10−3 − 𝑋] = [𝑋][4.67 ∗ 10−6 ] 2.4192 ∗ 10−7 − 2.1 ∗ 10−4 𝑋 = 4.67𝑥10−6 𝑋 2.4192 ∗ 10−7 = 4.67 ∗ 10−6 𝑋 + 2.1 ∗ 10−4 𝑋 2.4192 ∗ 10−7 = 2.1467 ∗ 10−4 𝑋 2.4192 ∗ 10−7 =𝑋 2.1467 ∗ 10−4 1.1269 ∗ 10−3 = 𝑋 la concentración de ion 𝐻𝐶𝑂3− es 1.1269 ∗ 10−3

𝑚𝑜𝑙 𝐿

y la de ion carbonato es

1.152𝑥10−3 − 1.1269 ∗ 10−3 = 2.51 ∗ 10−5

𝑚𝑜𝑙 𝐿

Concentración mol/l 2.51 ∗ 10−5

𝑚𝑜𝑙 𝐿

1.1269 ∗ 10−3 4.677𝑥10−6

5b

Concentración mg/l

𝑚𝑜𝑙 𝐿

𝑚𝑜𝑙 𝐿

𝑚𝑔 𝐿

𝐶𝑂2−2

𝑚𝑔 𝐿

𝐻𝐶𝑂3 −

0.753 68.7

Especie

0.079509

𝑚𝑔 𝐿

𝑂𝐻 −

Justifique por qué se adiciona hidróxido de calcio a los procesos de potabilización para eliminar la concentración de dureza. Porque se hace necesario que durante la potabilización de agua se aplique un coagulante y cuando existe poca dureza la muestra no se precipita por lo que para ayudar al sulfato de aluminio se usa CaOH lo cual aumenta la precipitación en la cantidad empleada.

5c

De un sistema lentico se extrae una muestra de agua que presenta una alcalinidad de 0.0010 µmol/L. Indique cuál es la concentración de carbono inorgánico disuelto en la muestra de agua si se presenta un pH de 7.3 y luego hay una variación a pH 9.0 CaCO3=1.*10^-9 mol/l pH=7.3 pH 9.0 CaCO3? Se convierte la concentración Entonces Calculamos concentración [H+]

𝑝𝐻 = −𝑙𝑜𝑔[𝐻 + ] [𝐻 + ] = 10−𝑝𝐻 [𝐻 + ] = 10−9 = 1.0𝑥10−9 Calculamos concentracion [OH-]

𝑝𝐻 + 𝑝[𝑂𝐻] = 14 𝑝[𝑂𝐻] = 14 − 9 = 5 𝑝[𝑂𝐻] = −𝑙𝑜𝑔[𝑂𝐻 − ] [𝑂𝐻 + ] = 10−𝑝𝑂𝐻 [𝑂𝐻] = 10−5 = 1.0𝑥10−5

Se calcula la concentración del bicarbonato por el equilibrio del carbonato

𝐶𝑂2−2 + 𝐻2 𝑂 ⇔ 𝐻𝐶𝑂3− + 𝑂𝐻 − 1.10 ∗ 10−9 ⇔ 0

inicial

−𝑥

Reaccion

Equilibrio

0

⇔ 𝑥

1.10 ∗ 10−9 − 𝑥 ⇔ 𝑥

𝐾𝑏 =

[[𝑂𝐻 − ][𝐻𝐶𝑂3 − ] [𝐶𝑂2−2 ]

2.1 ∗ 10−4 =

1.0𝑥10−5

= 2.1 ∗ 10−4

[𝑋][1.0𝑥10−5 ] [1.10 ∗ 10−9 − 𝑋]

(2.1 ∗ 10−4 )[1.10 ∗ 10−9 − 𝑋] = [𝑋][1.0𝑥10−5 ] 2.31 ∗ 10−13 − 2.1 ∗ 10−4 𝑋 = 1.0𝑥10−5 𝑋 2.31 ∗ 10−13 = 1.0𝑥10−5 𝑋 + 2.1 ∗ 10−4 𝑋 2.31 ∗ 10−13 = 2.2 ∗ 10−4 𝑋 2.31 ∗ 10−13 =𝑋 2.2 ∗ 10−4 1.05 ∗ 10−9 = 𝑋

la concentración de ion 𝐻𝐶𝑂3− es 1.05 ∗ 10−9

𝑚𝑜𝑙 𝐿

y la de ion carbonato es

1.10𝑥10−9 − 1.05 ∗ 10−9 = 5.0 ∗ 10−11

𝑚𝑜𝑙 𝐿

La alcalinidad total =1.10𝑥10−9

𝑚𝑜𝑙 𝐿

+ 5.0 ∗ 10−11 1.00 ∗ 10−5

5d

𝑚𝑜𝑙 𝐿

+ 1.0𝑥10−5

𝑚𝑜𝑙 𝐿

− 1.0𝑥10−9

𝑚𝑜𝑙 𝐿

𝑚𝑜𝑙 50𝑔 1000𝑚𝑔 𝑚𝑔 𝑥 ∗ = 0.5 𝐿 1𝑚𝑜𝑙 𝑔 𝑙

Elabore un diagrama donde exponga los diferentes parámetros relacionados a la disminución de carga contaminante de una muestra de agua para potabilizar. Indique la relación que tienen y cómo se evalúan.