5. Fosfato

Determinar la concentración de fosfatos de una muestra de agua.

5.1. Fundamento

• En las aguas naturales y residuales, el fósforo se presenta mayoritariamente en forma de fosfatos. Estos son clasificados en ortofosfatos, fosfatos condensados (piro, meta y otros polifosfatos) y fosfatos enlazados orgánicamente. Se encuentran en solución, en partículas o detritus o en cuerpos de organismos acuáticos y pueden provenir de diversas fuentes.
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• El análisis de fósforo implica dos etapas básicas:
• La conversión de la forma de fósforo que interesa determinar, a ortofosfato disuelto. Esto se logra mediante una hidrólisis o digestión oxidante (IE 24). Cuando se quiere distinguir entre la forma disuelta y la suspendida, se realiza una filtración por membrana.
• La determinación colorimétrica de ortofosfatos. De los tres métodos existentes: ácido vanadomolibdofosfórico, cloruro de estaño II y ácido ascórbico, se ha seleccionado este último por su sensibilidad y simplicidad.
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• En este método, en medio ácido el molibdato de amonio y el tartrato doble de antimonio y potasio reaccionan con ortofosfato con formación de un heteropoliácido fosfomolíbdico, el cual es reducido por el ácido ascórbico a azul de molibdeno, complejo azul intensamente coloreado. La absorbancia del complejo medida a una longitud de onda de 880 nm, resulta proporcional a la concentración de ortofosfatos en la muestra.
• Los fosfatos que responden a la determinación colorimétrica sin recurrir a la etapa 1, se consideran “fósforo reactivo”, el cual da una medida fundamentalmente del ortofosfato, sin excluir una pequeña fracción de fosfato condensado que puede hidrolizarse durante el análisis.

5.2. Ámbito de aplicación
El método es aplicable a todo tipo de aguas, incluyendo las marinas, ya que la influencia de la salinidad es despreciable en la intensidad del color. Está dirigido fundamentalmente a verificar el cumplimiento de la legislación para aguas potables (£ 0.5 mg/L). Ver el que esté vigente

5.3. Interferencias

• El color natural del agua no suele interferir a la elevada longitud de onda empleada. Con aguas turbias o muy coloreadas, preparar un blanco sin adición de reactivo combinado y restar su absorbancia a la de la muestra. Diversas sustancias como arsenatos, cromo VI y nitritos, pueden causar interferencias, aunque las concentraciones necesarias para que esto ocurra, habitualmente no son encontradas.

5.4. Descripción de la metodología analítica

5.4.1. Colección, preservación y almacenaje de muestras:
Colectar sólo muestras puntuales y en frascos de vidrio previamente lavados según 5.2. Deben analizarse sin dilación y en caso de requerirse almacenamiento por corto plazo, realizarlo por refrigeración a 4 o congelación a - 20°C por un tiempo no mayor de 24-48 horas.

• Si la solución no se va a analizar dentro de los dos días siguientes a la preparación, se puede preservar una alícuota con 0,2 mL de ácido sulfúrico concentrado por cada 100 mL de muestra para llevar a pH<2 y se debe almacenar a 4°C. La muestra preservada se puede analizar tan pronto como sea posible pero dentro de un periodo máximo de 28 días.

Para determinar fosfato disuelto (fósforo reactivo disuelto), filtrar inmediatamente a través de membrana de 0.45 mm.

5.4.2. Equipos y materiales:
Espectrofotómetro para trabajar a 880 nm con celdas de 1 y 5 cm de paso óptico.

• Vidriería de borosilicato lavada con HCl diluido caliente (40-50°C) y enjuagada con abundante agua destilada. De emplear detergentes, estos no pueden contener fosfatos. Esta cristalería debe destinarse solamente para la determinación de fosfatos y guardarse tapada hasta su posterior uso. La cristalería donde se desarrolla el color debe lavarse periódicamente con NaOH 2M para eliminar la película del complejo coloreado que se adhiere a las paredes del vidrio.

5.4.3. 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. En función del consumo previsto y la caducidad de los reactivos, pueden prepararse volúmenes menores reduciendo proporcionalmente las cantidades empleadas.

• Solución Madre de Fosfatos (100 mg PO43-/L): utilizar solución trazable. De forma alternativa, pesar (después de secado a 105°C por 24 horas), 143.2910 mg de KH2PO4, disolverlos y enrasar con agua en un matraz aforado de 1000 mL. Almacenar a £ 6°C en frasco de vidrio ámbar hasta por tres meses.
• Solución Patrón de Fosfatos (1 mg PO43-/L): pipetear 1 mL de la Solución Madre de Fosfatos a un matraz aforado de 100 mL y enrasar con agua. Un mL de esta solución contiene 1 mg de PO43-. Se debe preparar al momento de usar.
• Solución de ácido sulfúrico 5N: verter 70 mL de H2SO4 concentrado en un matraz aforado de 500 mL que contenga aproximadamente 400 mL de agua, agitar, enfriar y enrasar. Almacenar en frasco de vidrio ámbar hasta por 6 meses.
• Solución de ácido ascórbico 0.1M: pesar 1.76 g de ácido ascórbico, disolverlo y enrasar con agua en un matraz aforado de 100 mL. Es recomendable prepararla al momento de su uso aunque puede conservarse una semana en refrigeración, sacando de la nevera sólo la porción a utilizar.
• Solución de molibdato de amonio al 4%: pesar 20 g de (NH4)6 Mo7O24 .4H2O, disolverlo y enrasar con agua en un matraz aforado de 500 mL. Almacenar en frasco ámbar durante 6 meses pero desechar antes si ocurre precipitación.
• Solución de tartrato doble de antimonio y potasio: pesar 1.3715 g de (K(SbO)C4H4O6.½ H2O, disolverlo con 400 mL de agua en balón volumétrico de 500 mL y finalmente enrasar. Almacenar en frasco ámbar durante 6 meses pero desechar antes si ocurre precipitación.
• Reactivo Combinado para Fosfato: se debe preparar al momento de su uso y usarse en las 4 horas subsiguientes. Por cada 100 mL, mezclar en el siguiente orden y agitando después de cada adición:

1- 50 mL de ácido sulfúrico 5 N
2- 5 mL de solución de tartrato de antimonio y potasio
3- 15 mL de solución de molibdato de amonio
4- 30 mL de solución de ácido ascórbico

Si aparece turbiedad, agitar y dejar reposar unos minutos hasta que ésta desaparezca.

5.4.4. Procedimiento:
Las condiciones ambientales no son críticas para la realización de este ensayo.

Preparación de las curvas de calibración:
Se emplean 2 curvas, una en intervalo bajo (0-0.40 mg/L) y otra en intervalo alto (0.1-3.0 mg/L).

• Pipetear volúmenes crecientes de la solución patrón de fosfatos y completar a volumen con agua para obtener al menos seis concentraciones comprendidas en el intervalo deseado.
• Transferir los estándares a vasos de precipitado de 100 mL.
• Añadir 1 gota de indicador de fenolftaleína; si desarrolla color rosado-rojo, añadir gotas de H2SO4 5N hasta desaparición del color.
• Adicionar 8.0 mL de reactivo combinado y agitar.
• Dejar en reposo por al menos 10 minutos para completar el desarrollo de color.
• Antes de 30 minutos, leer en espectrofotómetro a 880 nm con cubetas de paso óptico de 5 cm ó 1 cm.
• En función del espectrofotómetro utilizado, crear la curva de calibración
• Verificación de las curvas de calibración:
• Cada vez que se analicen muestras, no es necesario construir una nueva curva de calibración, sino verificar la validez de la existente. En este caso, se prepara un estándar de 0.20 ó 1.0 mg/L para el intervalo bajo o alto, respectivamente, y se lee como si fuera una muestra. Si el resultado es coincidente ± 10 %, se considera que la curva es válida y se procede a preparar y leer las muestras. En caso negativo, repetir el estándar. Si el problema persiste, verificar los reactivos, en particular, la solución madre de fosfatos y si es necesario, prepararlos y construir una nueva curva de calibración.

Determinación de fosfatos en muestras:

• Transferir 50 mL de muestra (previamente filtrada por membrana de 0.45 mm, en caso de ser necesario por presentar alta turbiedad), a un vaso de precipitados de 100 mL. Adicionar 8.0 mL del reactivo combinado. Agitar para mezclar bien.
• Esperar 10 minutos para el desarrollo del color. Preparar y analizar un blanco de reactivos con agua desionizada; para muestras de aguas marinas, Dejar reposar por 30 minutos a 2 horas
• Leer en espectrofotómetro a 880 nm con cubetas de paso óptico de 1 ó 5 cm respecto a la curva de calibración correspondiente.
• Si la muestra se analiza inicialmente con la curva baja y resulta mayor al patrón superior, debe releerse con la curva alta. Si también resulta superior al mayor patrón de ésta, es necesario repetir el proceso mediante la lectura de diluciones de la muestra. Para esto, debe realizarse como mínimo dos diluciones, se calculará el coeficiente de variación y si éste no supera 10%, se informará el valor promedio; en estos casos, es necesario multiplicar previamente por el factor de dilución.

5.5. Presentación de resultados
En función del espectrofotómetro utilizado, el resultado se obtendrá directamente en la curva de calibración del equipo. Se expresará con tres cifras decimales. Se debe consultar los datos de la curva vigente para informar aquellos resultados que resulten menores al límite de detección.

Bibliografía

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