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Valoraciones con dos indicadores: Determinación de carbonatos y fosfatos Vinasco J.a, Jaramillo D.b, Betancourt R.c Departamento Tecnología Química, Universidad del Valle, Campus Meléndez, Santiago de Cali, Valle del Cauca, COL Viernes, 2 de mayo del 2007

Resumen Se realizaron titulaciones acido-base con dos indicadores distintos y de diferentes maneras, en un mismo vaso se titularon los carbonatos utilizando como indicador del primer punto de equivalencia, la fenolftaleina y para el segundo punto de equivalencia el naranja de metilo de manera símil se realizó en vasos separados. Para la determinación de fosfatos se realizó solo en vasos separados utilizando indicadores como la −2 fenolftaleina y el verde bromocresol. Lo obtenido fue que en el solución A había CO 3 ; en el B había una −2 − − mezcla de CO 3 + HCO 3 y en la C HCO 3 . Para los fosfatos, la solución D tenía PO -3 4 ; en la E tenía

HPO -24 y en la solución F H 2 PO -4 Palabras clave: verde bromocresol, fosfatos, carbonatos

Introducción Los científicos han determinado que cuando hay demasiado fosfato en un río o lago, las plantas crecen más. Por ejemplo Cuando el crecimiento de las plantas aumenta, el agua se pone turbia y de un color verdoso, el cual proviene de la clorofila que contienen las pequeñas plantas flotantes. El exceso de plantas en el agua puede causar resultados negativos, ya que, cuando estas plantas mueren, lo cual es muy a menudo en el caso de plantas minúsculas como las algas, caen al fondo. Una vez allí, las bacterias descomponen las partes de las plantas muertas y consumen la mayor parte del oxígeno en el agua. Las bacterias consumen más oxígeno del que crean las plantas por medio de la fotosíntesis. Por este motivo, el exceso de plantas en el agua (lo cual sucede cuando hay grandes cantidades de fosfato) disminuye la cantidad de oxígeno. Este es uno de los principales motivos por los cuales se monitorea y se regula el nivel de fosfatos en el agua, igualmente pasa con los carbonatos donde un alto contenido de carbonato (CO3=) y bicarbonato (HCO3-) se puede determinar por medio de titulaciones con indicadores de rango acido o alcalino según sea el

caso.los carbonatos y los bicarbonatos pueden aumentar el pH por lo tanto este se alcaliniza. para saber si el agua es de buena calidad se utiliza un estándar para aguas de regadío que es el RSC son las siglas en ingles de residual sodium carbonate y se calcula con la siguiente formula: RSC=(CO3-+HCO3-)-(Ca2++Mg+2)

Esta es una manera alternativa de medir la concentración de Na en relación al Mg y el Ca. Este valor puede aparecer en algunos informes de la calidad del agua de manera frecuente. Si el RSC < 1.25 el agua se considera segura Si el RSC > 2.5 el agua no será apropiada para regadío. Tabla 1. Peligro de bicarbonato (HCO3) en aguas de regadío Peligro de bicarbonato (HCO3) en aguas de regadío (meq/L) Ninguno (meq/L) 2.5

Otra forma para determinar carbonatos y fosfatos en el agua es por medio de indicadores acido-base ya que estos pueden determinar selectivamente las especies en determinado rango de pH, por ejemplo −2 − el CO 3 cuando se convierte en HCO 3 en presencia de fenolftaleina cambia de color de

violeta a incoloro y cuando este ultima especie se convierte en H 2 CO 3 en presencia de naranja de metilo cambia de anaranjado a rojo. Parte experimental Se realizó conforme a la guía.3

Cálculos y resultados Tabla 2 datos y resultados de la practica

En un mismo vaso (Carbonatos) tipo de solución Solución A (30 mL) Solución B (30 mL) Solución C (30 mL)

Fenolftaleina 4,6 4,5 1,9

naranja de metilo Titulante 3,7 HCl 8,7 HCl 6,9 HCl

En vasos separados (Carbonatos) Volumen de la solución tipo de solución Solución A Solución B Solución C

25 mL Fenolftaleina 4,5 3,5 2

50 mL naranja de metilo Titulante 8,2 HCl 9 HCl 6,8 HCl

En vasos separados (Fosfatos) Volumen de la solución

tipo de solución Solución D Solución E Solución F

30 mL Fenolftaleina 5,0 0,3 4,4

Estandarización del NaOH 0,1 M 0,1099gC 6 H 5 KO 4 x

1molC 6 H 5 KO 4 1molNaOH x 180,11gC 6 H 5 KO 4 1molC 6 H 5 KO 4 5,1x10 −3 L

0,12 M Estandarización del HCl 0,1 M 0.12molNaOH 1molHCl x x 4,5mL 1000mL 1molNaOH 5x10 −3 L 0,11 M

Determinación de carbonatos solución A (en un mismo vaso) 0,11 mmol H 1mmol CO -23 4,6 mL HCl x x 1 mL0 1 mmol H +

0,11 mmol H 1mmol HCO 33,7 mL HCl x x 1 mL 1 mmol H +

25 mL Ver. bromocresol Titulante 11 HCl 5,2 HCl 0,4 NaOH

0,506 mmol CO 3-2 x

106 mg Na 2 CO 3 1mmolCO 3-2

53,64 mg/30 mL=1,79 mg/mL Na 2 CO 3 Determinación de carbonatos solución B (en un mismo vaso) 0,11 mmol H 1mmol CO 3-2 4,5 mL HCl x x 1 mL0 1 mmol H + 0,11 mmol H 1mmol HCO38,7 mL HCl x x 1 mL 1 mmol H + 106 mg Na 2CO3 0,495 mmol CO3- 2 x 1mmolCO3- 2 52,47 mg/30 mL = 1,75 mg/mL Na 2 CO 3 84 mg NaHCO3 (0,957 - 0,495) mmol HCO3- x 1mmolHCO338,81mg/30mL = 1,29 mg/mL NaHCO3

Determinación de carbonatos solución C (en un mismo vaso) -2 0,11 mmol H 1mmol CO 3 1,9 mL HCl x x 1 mL 1 mmol H + 106 mg Na 2CO3 0,209 mmol CO3- 2 x 1mmolCO3- 2

22,15 mg/30 mL = 0,74 mg/mL Na 2 CO 3

0,11 mmol H 1mmol HCO3x 1 mL 1 mmol H + 84 mg NaHCO3 (0,759 - 0,209) mmol HCO3- x 1mmolHCO36,9 mL HCl x

46,20 mg/30 mL = 1,54 mg/mL NaHCO3 Determinación de fosfatos solución D (en vasos separados) Vaso con fenolftaleina 0,11 mmol H 1mmol PO-34 5,0 mL HCl x x 1 mL 1 mmol H + 164 mg Na 3 PO 4 0,550 mmol PO -43 x 1mmol PO -43 90,20 mg/30 mL =3,01 mg/mL Na 3PO 4 Vaso con verde bromocresol

0,11 mmol H 1mmol PO -34 x 1 mL 2 mmol H + 164 mg Na 3 PO 4 0,605 mmol PO -43 x 1mmol PO -43

11 mL HCl x

99,2 mg/25 mL = 3,97 mg/mL Na 3 PO 4 Determinación de fosfatos solución E (en vasos separados) Vaso con fenolftaleina 0,11 mmol H 1mmol PO -34 0,3 mL HCl x x 1 mL 1 mmol H + 164 mg Na 3 PO 4 0,033 mmol PO -43 x 1mmol PO -43 5,4 mg/30 mL =0,18 mg/mL Na 3PO 4 Vaso con verde bromocresol

0,11 mmol H 1mmol HPO -24 5,2 mL HCl x x 1 mL 1 mmol H + 142 mg Na 2 HPO 4 0,572 mmol HPO -42 x 1mmol HPO -42

81.2 mg/25 mL = 3,25 mg/mL Na 2 HPO 4 Determinación de fosfatos solución F (en vasos separados) Vaso con fenolftaleina 0,12 mmol OH 1mmol H 2 PO -4 4,4 mL NaOH x x 1 mL 1 mmol OH 120 mg NaH 2 PO 4 0,528 mmol H 2 PO -4 x 1mmol H 2 PO -4 63,4 mg/30 mL =2,11 mg/mL NaH 2 PO 4 Análisis En la determinación de las especies existentes en la solución A se dedujo que solo había una especie −2 que era el CO 3 por que el volumen de HCl en fenoftaleina era igual al gastado en naranja de metilo (Vf =Vnm) en el caso de un mismo vaso y para vasos separados el volumen de HCl en fenoftaleina es la mitad del volumen gastado en presencia de naranja de metilo (Vf =½Vnm), para la −2 − solución B había una mezcla de CO 3 + HCO 3 se identificó por que el volumen de HCl en fenoftaleina era la mitad al gastado en naranja de metilo (Vf =½Vnm) en el caso de un mismo vaso y para vasos separados el volumen de HCl en fenoftaleina es la tercera parte del volumen gastado en presencia de naranja de metilo (3Vf =Vnm) ya que todo el carbonato fue llevado a bicarbonato titulando así el bicarbonato existente con el proveniente del carbonato. En la solución C, en un mismo vaso, se fueron 2 mL de acido frente a la fenoftaleina y 6,9 mL frente al naranja de metilo en lo cual no hay una concordancia entre los volúmenes gastados igualmente ocurrió en vasos o separados por lo cual se concluyó que hubo una contaminación durante el proceso de titulación por el uso del instrumental sin ser bien lavado. Este volumen gastado en fenolftaleina se desprecio y se tomó la decisión de que solo había HCO 3− en solución por que el volumen de HCl en fenoftaleina era cero y el gastado en naranja de metilo fue mayor (Vf