Se busca determinar a una muestra de agua los distintos tipos de alcalinidad: total, a la fenolftaleína, de hidróxidos, de carbonatos y de bicarbonatos.
1.1. Fundamento
La alcalinidad de un agua es su capacidad para neutralizar ácidos y es la suma de todas las bases titulables. Por lo general se debe fundamentalmente a su contenido de carbonatos, bicarbonatos e hidróxidos aunque otras sales o bases también contribuyen a la alcalinidad. Su valor puede variar significativamente con el pH del punto final. La muestra se valora con una solución de ácido mineral fuerte hasta pH 8.3 y 4-5. Estos puntos finales determinados visualmente mediante indicadores adecuados, son los puntos de equivalencia seleccionados para la determinación de los tres componentes fundamentales. Con el indicador de fenolftaleína, el pH 8.3 está próximo al punto de equivalencia para las concentraciones de carbonato y dióxido de carbono y representa la valoración de todo el hidróxido y la mitad del carbonato, mientras que el pH inferior (4-5) está próximo al punto de equivalencia para el ión hidrógeno y el bicarbonato y permite determinar la alcalinidad total.
1.2. Ámbito de aplicación
El método es aplicable a todo tipo de aguas.
1.3. Interferencias
Al igual que para la acidez, durante la toma de muestras, el almacenaje e incluso la valoración, pueden perderse o ganarse gases disueltos que contribuyen a la alcalinidad. Es conveniente reducir al mínimo estos efectos, titulando inmediatamente después de abrir el recipiente, evitando agitación o mezcla vigorosa y no dejando que alcance una temperatura superior a la de recolección. En muestras fuertemente coloreadas o turbias puede enmascararse el cambio de color en el punto final y es recomendado el método potenciométrico. El cloro residual puede blanquear el indicador, por lo que debe eliminarse añadiendo tiosulfato de sodio previo a la valoración. La interferencia de carbonatos asociados a la materia en suspensión, puede reducirse por filtración previa a la valoración.
1.4. Descripción de la metodología analítica
1.4.1. Colección, preservación y almacenaje de muestras:
Las muestras pueden colectarse en frascos plásticos o de vidrio borosilicatado de no menos de 200 mL, los que deben llenarse completamente y taparse herméticamente. No existe método de preservación. Deben analizarse sin dilación y evitando alterar las condiciones originales como el pH. En caso de requerirse almacenamiento, hacerlo a temperatura £ 6°C por un tiempo máximo de 48 horas.
1.4.2. Equipos y materiales:
1.4.3. Reactivos:
Para la preparación de reactivos, patrones y muestras, se empleará agua desionizada.
Todos los reactivos son de grado analítico, excepto se indique alguna especificación.
1.4.4. Procedimiento:
Las condiciones ambientales no son críticas para la realización de este ensayo.
Titulación de la solución de ácido sulfúrico 0.02 N:
Debe realizarse cada vez que se prepare esta solución y después mensualmente mientras no se agote. “Control de soluciones de titulación”.
Pipetear 10 mL de solución de Na2CO3 0.02 N en un erlenmeyer de 250 mL y añadir 3 gotas de indicador mixto, que le dará color azul brillante. Titular a pH 4.6, dejando caer la solución de ácido sulfúrico 0.02 N gota a gota mientras se mantiene la muestra en agitación hasta vire de color rosa claro. A diferentes pH la muestra tendrá los siguientes colores:
pH = 4.6 rosa claro
pH = 4.8 gris rojizo
pH = 5.0 azul claro
pH = 5.2 azul verdoso
Anotar los mL consumidos. El volumen consumido debe ser cercano a 10 mL. Un mL de la solución de H2SO4 0.02 N es equivalente a 1.00 mg de CaCO3.
Cálculos: V1 x N1 = V2 x N2
Donde:
V1 = Volumen de ácido sulfúrico
N1 = Normalidad del ácido sulfúrico
V2 = Volumen de carbonato de sodio
N2 = Normalidad del carbonato de sodio
Realizar al menos dos réplicas que resulten coincidentes (diferencia máxima de 0.1 mL en los volúmenes gastados) y considerar el valor promedio.
El criterio previo de analizar réplicas, también se aplica a las muestras.
Determinación de alcalinidad en muestras:
A criterio del analista, cuando la alcalinidad sea > 200, el duplicado puede realizarse a partir de una alícuota y el resultado se aceptará si el coeficiente de variación no supera el 5%.
1.5. Cálculos y presentación de resultados
Cálculos:
Donde:
A = mL de ácido sulfúrico gastados en la titulación
N = normalidad del ácido sulfúrico
Con los resultados de las determinaciones de la alcalinidad total y de la alcalinidad a la fenolftaleína, se puede obtener la clasificación estequiométrica de las tres formas principales de alcalinidad que se encuentran en muchas aguas:
Tabla 6. Relaciones de alcalinidad
Resultado de la Titulación |
Alcalinidad de Hidróxidos |
Alcalinidad de Carbonatos |
Alcalinidad de Bicarbonatos |
F = 0 |
0 |
0 |
T |
F < ½ T |
0 |
2 F |
T - 2 F |
F = ½ T |
0 |
2 F |
0 |
F > ½ T |
2 F - T |
2 (T - F) |
0 |
F = T |
T |
0 |
0 |
Fuente: Elaboración Propia
Donde:
F= Alcalinidad a la fenolftaleína T= Alcalinidad Total
Los resultados se emitirán redondeados a la unidad y especificando el indicador empleado:
“La alcalinidad a pH____ = _____ mg CaCO3/L”.
Los resultados < 20 mg CaCO3/L sólo deben considerase como indicativos e informarse como tal. Si se requiere conocer el valor, debe emplearse el método potenciométrico para baja alcalinidad.
Bibliografía