MANUAL DE MÉTODOS ANAL�TICOS PARA LA DETERMINACIÓN DE PAR�METROS FISICOQU�MICOS B�SICOS EN AGUAS

4. Cromo hexavalente

Se busca determinar la concentración de cromo hexavalente de una muestra de agua.

4.1. Fundamento
El cromo se puede presentar en las aguas, tanto en forma hexavalente como trivalente, aunque esta última forma rara vez existe en aguas potables.

El método colorimétrico se basa en la reacción del cromo hexavalente con 1,5-difenilcarbazida en medio ácido, lo que produce la formación de un compuesto desconocido de color rojo violeta. Éste puede ser medido espectrofotométricamente a una longitud de onda de 540 nm y la absorbancia es proporcional a la concentración de cromo en la muestra.

Para determinar cromo total, la muestra debe ser sometida a digestión ácida y oxidación con permanganato de potasio, previo a la reacción con la difenilcarbazida

4.2. Ámbito de aplicación
El método es aplicable a aguas naturales, residuales y tratadas.

4.3. Interferencias
En la medición de la absorción del complejo formado, pueden interferir color y turbiedad. Esta última puede disminuirse con filtración y/o centrifugación previa. Para muestras con color, es necesario analizar un blanco de muestra leyendo la absorción de ésta a 540 nm sin adicionar los reactivos para el desarrollo del color. Entonces habría que realizar la corrección y posteriormente el cálculo de la concentración (ver “6. Cálculo y presentación de resultados”). Para aguas residuales debe aplicarse filtración y corrección del color.

La reacción con difenilcarbazida es casi específica para cromo. Las sales de molibdeno hexavalente y de mercurio reaccionan dando color con el reactivo, pero con intensidades mucho más bajas que para el cromo y son tolerables concentraciones hasta 200 mg/L. El vanadio sólo causa problemas a concentraciones 10 veces superiores a las del cromo. El hierro en concentraciones mayores de 1 mg/L puede producir coloración amarilla pero no causa problemas si se lee a la longitud de onda adecuada.

No obstante, ninguna de las sustancias antes mencionadas se halla habitualmente en nuestras aguas a niveles tales que pueda interferir en la determinación del cromo. Dado el caso que puedan interferir las sustancias mencionadas.

4.4. Descripción de la metodología analítica

4.4.1. Recolección, preservación y almacenaje de muestras:
Las muestras pueden colectarse en frascos plásticos o de vidrio. En función de lo que se desee determinar, así será la metodología a emplear:

• Cromo VI: no pueden colectarse muestras compuestas. Si se desea la fracción disuelta, filtrar inmediatamente por membrana de 0.45 mm. Debe analizarse sin dilación pero en caso de requerirse almacenamiento, éste debe realizarse a temperatura aproximadamente 4°C por no más de 24 horas.

• Cromo total: pueden recolectarse muestras compuestas. Si se desea la fracción disuelta, filtrar inmediatamente por membrana de 0.45 mm. Para ésta o la total, ajustar a pH < 2 con HNO3 concentrado. Puede conservarse hasta 6 meses sin necesidad de refrigeración.

Para el control de las aguas crudas y/o tratadas de la ETAP, la muestra debe recolectarse inmediatamente antes de analizar, por lo que no es necesario su preservación.

4.4.2. Equipos y materiales:

• Espectrofotómetro para trabajar a 540 nm con celdas de vidrio de 5 cm de paso óptico.
• Vidriería (vasos de precipitado y matraces aforados) la cual no debe lavarse con mezcla crómica.

4.4.3. 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.

• Solución de Difenilcarbazida al 0.5% (m/v): esta solución debe prepararse al momento de su uso, por lo cual se tendrá en cuenta el volumen necesario. Habitualmente 10 mL son suficientes, lo que implica pesar 50 mg de 1,5-difenilcarbazida (difenilcarbohidrazida) y disolverlos en 10 mL de acetona.
• Solución de Acido Sulfúrico 1:1 ó de 50%: tomar 100 mL de ácido sulfúrico concentrado y llevarlo hasta 200 mL en balón aforado con agua.
• Solución Madre de Cromo: utilizar solución trazable. De forma alternativa pesar 141.45 mg de dicromato de potasio (K2Cr2O7), disolverlos y enrasar con agua en un matraz aforado de 100 mL, previa adición de HNO3 concentrado para ajustar el pH < 2 (2-5 mL). Un mL de esta solución contiene 0.5 mg de Cr. Almacenar hasta seis meses en frasco ámbar.
• Solución intermedia de Cromo: en caso que la solución madre sea de una concentración superior a 10 mg/L, prepararla al momento de usar para que su concentración resulte entre 5 y 10 mg Cr/L.

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

Preparación de la curva de calibración:

• Pipetear volúmenes crecientes de la solución patrón de cromo y completar a volumen con agua en matraces aforados de 50 mL para obtener al menos cinco concentraciones comprendidas en el rango 0.000- 0.200 mg/L:  
• Transferir los estándares anteriores a vasos de precipitado de 100 mL. Añadir 0.5 mL de ácido sulfúrico 1:1. Agitar para mezclar bien. El pH debe ser alrededor de 2.
• Añadir 1.0 mL de solución de difenilcarbazida, agitar y dejar reposar 5 a 10 minutos para desarrollar color.
• Leer en espectrofotómetro a 540 nm en celdas de paso óptico de 5 cm. En función del espectrofotómetro utilizado, crear la curva de calibración.

Verificación de la curva de calibración:
Cada vez que se analicen muestras, no es necesario construir una nueva curva de calibración, sino verificar la validez de la existente mediante la preparación de un estándar y su lectura 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, y si es necesario, prepararlos y construir una nueva curva de calibración.

Determinación de cromo hexavalente en muestras:

• Transferir 50 mL de muestra (previamente filtrada si la muestra lo amerita), a un vaso de precipitados de 100 mL, adicionarle 0.5 mL de ácido sulfúrico 1:1. Agitar para mezclar bien.
• Añadir 1 mL de solución de difenilcarbazida, agitar y dejar reposar 5 a 10 minutos para desarrollar color.
• Preparar y analizar un blanco de reactivos con agua.
• Leer en espectrofotómetro a 540 nm con cubetas de 5 cm de paso óptico.

4.5. Cálculo y 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. Cuando las características de la muestra respecto al color, hagan necesario analizar un blanco para corregirlo, se procederá con base a la siguiente fórmula:
 
Ac = Ar – Ab
Donde:

Ac se introduce en la fórmula de la curva vigente para calcular la concentración real de la muestra.

Bibliografía

• APHA-AWWA-WEF (2005) Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 21th Edition. New York, 3-67 y 3-68, método 3500-Cr B.
• Rodier, J (1990) Análisis de las aguas: aguas naturales, aguas residuales, agua de mar. Ediciones Omega, S. A., Barcelona, 269-272.