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PARTE EXPERIMENTAL

 

  En esta parte se describe el método de trabajo en el laboratorio así como los resultados obtenidos. En primer lugar se menciona el material y los productos utilizados, a continuación se describen los diferentes procedimientos empleados, los cálculos a realizar y finalmente, los resultados de su aplicación en la determinación de cloruros en aguas corrientes y aguas minerales naturales.

  Tal como se mencionó en la introducción de este trabajo, esta parte experimental tiene como objetivo verificar que con un material de laboratorio simple, sobre todo en lo referente a balanzas y a las características de los reactivos disponibles, es posible establecer un método de análisis de cloruros en aguas de consumo humano. Así, el material utilizado es común en laboratorios no específicos como son los laboratorios de enseñanza secundaria. Esta circunstancia no implica que el rigor en las medidas no se deba cumplir pues, como veremos, la sensibilidad del instrumental utilizado se tiene en cuenta a la hora de establecer las cifras significativas en los resultados.

  Un aspecto limitante es el referente a uno de los reactivos, más concretamente al cloruro sódico utilizado. La estandarización de la disolución de nitrato de plata que se utiliza en las valoraciones se debe hacer con un cloruro sódico de pureza certificada. Poseer este tipo de reactivos en un laboratorio de enseñanza secundaria no es común, motivo por el cual se ha recurrido a un cloruro sódico puro, que se ha tomado como si fuese un cloruro sódico certificado como patrón primario. Es evidente que la desconocida desviación en pureza del cloruro sódico utilizado respecto de la que ofrece el reactivo analítico no se tiene en cuenta a la hora de hacer cálculos. No obstante, la congruencia de los resultados obtenidos indica la buena calidad del cloruro sódico empleado.

 

 

Material

Sólo se mencionan los materiales que son relevantes para el presente método.

- Balanza: Cent-O-Gram, modelo 311-00, marca Ohaus. Sensibilidad 0,01 g.

- Material volumétrico: todo el material volumétrico es clase A.

- Matraces aforados de 100, 200 y 250 mL.

- Pipetas aforadas de 1, 5, 10, 15 y 25 mL.

- Bureta de 50 mL. Sensibilidad 0,1mL.

- Micro-bureta de 5 ml. Sensibilidad 0,05 mL. La micro-bureta utilizada (figura  nº 2) es de “fabricación casera” a partir de una pipeta de 5 mL con doble enrase.

- Agitadores magnéticos

- Papel indicador de pH

 

 

Fig. 2. Micro-pipeta

 

 

Productos

Sólo se mencionan los productos que son relevantes para el presente método.

- Nitrato de plata (AgNO3), puro. Central Ibérica de Drogas S.L.

- Cloruro sódico (NaCl), puro. ENOSA.

- Cromato de potasio (K2CrO4), puro. PANREAC.

- Carbonato de calcio (CaCO3), puro. PANREAC

- Agua desionizada. Carrefour. Contenido en cloruros inferior a 1 mg/L

 

Preparación de reactivos

A continuación, para los diferentes reactivos utilizados, se describen sus procedimientos de preparación.

1.- Disolución de cloruro sódico 1,027 M.

Secar una cierta cantidad de cloruro de sodio puro durante dos horas a 110 ᵒC. Dejar enfriar en un desecador. Pesar 15,00 g de NaCl puro y seco, disolver en agua desionizada y diluir a 250,0 mL en un matraz aforado. Esta disolución se puede guardar en un bote de vidrio.

  La concentración de la disolución así preparada es, teniendo en cuenta las cifras significativas de cada cantidad y que la masa molecular del cloruro sódico es 58,443 g/mol,

 

 

El resultado debe tener cuatro cifras significativas pues la masa medida (15,00 g) también tiene dicho número de cifras significativas. Esta cifra es la que limita el número de cifras del resultado pues las otras cantidades medidas tienen un número de cifras significativas igual o mayor.

 

2.- Disolución de cloruro sódico 0,0205 M.

Tomar, con una pipeta adecuada, 5,00 mL de la disolución nº 1, pasarlos a un matraz aforado de 250,0 mL y diluir con agua desionizada hasta el aforo. Esta disolución se puede guardar en un bote de vidrio.

La concentración de la disolución así preparada es,

 

 

El resultado debe tener tres cifras significativas pues el volumen pipeteado (5,00 mL) también tiene dicho número de cifras significativas. Esta cifra es la que limita el número de cifras del resultado pues las otras cantidades medidas tienen un número de cifras significativas mayor.

 

3.- Disolución de nitrato de plata ~ 0,1 M.

Pesar alrededor de 1,70 g de nitrado de plata, disolverlos en agua desionizada y diluirlos a 100,0 mL en un matraz aforado. Esta disolución se puede guardar en un bote de vidrio opaco para preservarla de la luz. Se puede utilizar un bote trasparente envuelto en papel de aluminio.

No es necesario pesar con exactitud pues esta disolución previamente diluida será estandarizada con la disolución nº 2.

 

4.- Disolución de nitrato de plata ~ 0,01 M.

Tomar, con una pipeta adecuada, 25 mL de la disolución nº 3, pasarlos a un matraz aforado de 250 mL y diluir con agua desionizada hasta el aforo.

Al igual que la disolución anterior, esta disolución se puede guardar en un bote de vidrio opaco.

 

5.- Disolución de cromato potásico al 5 % p/v.

Disolver 5 g de cromato potásico en 100 mL de agua desionizada. Esta disolución se puede guardar en un bote de vidrio.

 

 

Procedimientos

Los procedimientos de valoración por el método de Mohr consultados(6, 8, 9, 12) en la bibliografía no difieren en la parte esencial del proceso de valoración, aunque si muestran algunas diferencias, especialmente en la forma de controlar el pH de la disolución a valorar y en la adición o no al ensayo en blanco de una pizca de carbonato cálcico.

Tal como se estableció en la parte teórica, el pH óptimo de valoración debe estar comprendido entre 7 y 10. Para controlar este aspecto, por ejemplo, se puede añadir a la disolución a valorar un cierto volumen de disolución de carbonato sódico diluido y unas gotas de fenolftaleína, con lo que la disolución tornará a rosa. Después se añade gota a gota una disolución también diluida de ácido sulfúrico  hasta viraje del indicador. Nos aseguramos así que el pH de la disolución se sitúe entre 7 y 8 y que la disolución sea incolora. Sin embargo, dada la naturaleza de las muestras tratadas, se ha optado en primer lugar por estimar el valor del pH de la disolución a valorar antes de proceder o no con la neutralización descrita.

La adición de carbonato de calcio al ensayo en blanco tiene como función dar una turbidez similar a la de la disolución problema cuando está a punto de alcanzarse el punto de equivalencia. En efecto, el carbonato de calcio es insoluble en agua y la adición de una pizca al ensayo en blanco en continua agitación da a la disolución una turbidez blanca muy similar a la disolución valorada con cloruro de plata precipitado (véase la figura nº 3). En el caso de valorar una disolución muy diluida en cloruros se puede optar por evitar este paso, aunque en estos experimentos se ha utilizado siempre.

 

 

Fig. 3. Dos momentos en la determinación de cloruros en una muestra de agua mineral natural marca Carrefour (manantial Fuenteblanca). A la izquierda tenemos dos disoluciones, una en blanco y una muestra problema, antes de iniciar la valoración. A la derecha las mismas disoluciones en el momento en que se está añadiendo carbonato cálcico al blanco para igualar la turbidez de la muestra problema que está a punto de virar.

 

 

Estandarización de la disolución

de nitrato de plata (AgNO3) ~ 0,01 M

 

Enjuagar la bureta de 50,0 mL con el reactivo a emplear (disolución nº 4, de AgNO3 ~ 0,01 M), sujetar con una pinza al soporte y cargar con la disolución nº 4. Enrasar la bureta asegurándose de que la punta inferior está llena de disolución.

Tomar una alícuota de 10,00 mL (hace falta una pipeta aforada con sensibilidad en la centésima de mililitro) de la disolución de cloruro sódico nº 2 (0,0205 M) y llevarlos a un matraz Erlenmeyer de 250 mL. Diluir con 25 mL de agua desionizada medidos con una probeta y añadir como indicador 1 mL disolución de cromato de potasio al 5 % p/v. La disolución tomará color amarillo.

Colocar el Erlenmeyer sobre un fondo blanco para observar mejor el viraje del indicador. Comenzar a añadir nitrato de plata gota a gota sobre la disolución, agitando continuamente hasta que el color rojo que se forma por la adición de cada gota comience a desaparecer más lentamente (véase la figura nº 4), indicación de que ha sido precipitado la mayor parte del cloruro. En un segundo matraz preparar el ensayo en blanco añadiéndole 1 mL del indicador y el mismo volumen de agua desionizada que el que hay contenido en el primero (35 mL de agua desionizada más lo que se haya gastado de la disolución de nitrato de plata). Después, con la ayuda de una punta de espátula, añadir al ensayo en blanco suficiente carbonato cálcico libre de cloruro para que la turbiedad en ambos matraces parezca que es la misma. Continúa la valoración de la muestra problema hasta que tiene lugar un cambio débil, si bien marcado, motivado por la presencia de un vestigio de cromato de plata. Para asegurarse de que el punto final es permanente, mantener la agitación un minuto. Al ensayo en blanco se añade suficiente nitrato de plata, de manera que el color de los dos líquidos (blanco y problema) resulte exactamente igual. El volumen consumido en el ensayo en blanco se debe restar del consumido en el líquido problema. Si el ensayo en blanco es demasiado alto, puede ser debido a la presencia de cloruro en el carbonato, circunstancia que se debe comprobar (figura nº 5).

Repetir la valoración al menos  dos veces y obtener la concentración de la disolución de nitrato de plata a partir de un valor medio.

 

 

 

Fig. 4. Dos momentos en la estandarización de una disolución de nitrato de plata. Se observa el precipitado rojizo de cromato de plata que se forma cuando una gota de valorante entra en contacto con la disolución a valorar.

(a)

(b)

 

 

Fig. 5. Diferentes instantes en el proceso de estandarización de una disolución de nitrato de plata ~ 0,01 M con una disolución de NaCl 0,0205 M. La disolución de nitrato de plata es el agente valorante, se encuentra en la bureta. La disolución de cloruro sódico es la disolución a valorar o problema, se encuentra en el matraz Erlenmeyer.

(a) Inicio de la valoración, cuando unas gotas de nitrato de plata ya han caído en la disolución;

(b) La disolución problema está a punto de virar;

(c) Preparación de un ensayo en blanco;

(d) Al ensayo en blanco se le añade una pizca de carbonato cálcico para igualar la turbidez blanca de la disolución problema;

(e, f, g, h) Continúa la valoración de la disolución problema hasta que el precipitado rojizo de cromato de plata indica el punto final. Es el momento de anotar los mL consumidos de nitrato de plata;

(i, j) Valoración del ensayo en blanco hasta igualar el color de la disolución problema ya virada. Se anota el volumen consumido por el ensayo en blanco, que deberá restarse del consumido por la disolución problema.

(c)

(d)

(e)

(f)

(g)

(h)

(i)

(j)