Determinación de Cloruros en una muestra de agua de mar por el método de Mohr

Barragan Cristian C.I. 24.590.655; Castellano Astrid C.I. 21.649.543;

Quintero Nayibet C.I. 23.525.216; Rodríguez Abraham C.I.

En esta práctica el cual lleva por nombre, determinación de cloruros en una muestra de agua de agua de mar por el método Mohr. Se busco cuantificar el contenido de cloruros presentes en una muestra de agua de mar aplicando volumetrías de precipitación. Esto puede ser llevarse a cabo a través de distintos métodos argentométricos que son aquellos métodos de valoración que se basan en el empleo de Nitrato de Plata como agente precipitante. El término argentométrico se deriva del latín Argentum que significa plata. Entre ellos se encuentran el Método de Mohr, Volhard y Fajans, los cuales pretenden precipitar el Cl- con un catión Ag+ proveniente del Nitrato de Plata (AgNO3). El método empleado para la realización de la experiencias fue el método de Mohr logrando así cumplir con el objetivo principal de esta práctica además de poder evaluar estadísticamente los resultados obtenidos, permitiendo a través de estos cálculos cumplir con otro de los objetivos de esta práctica que era verificar si estos valores calculados se encuentran dentro de los límites de concentración permitido por el Ministerio del Ambiente para agua de mar.

1. Introducción

Una volumetría es un método cuantitativo que consiste en medir el volumen de una solución de concentración exactamente conocida, denominada solución patrón o estándar que reacciona con otra solución de volumen conocido para determinar su concentración.

Existen varios métodos volumétricos, entre los más conocidos se encuentran, las volumetrías de precipitación,

neutralización, óxido reducción y formación de complejos.

Estos métodos, a diferencia de las gravimetrías son menos exactos ya que el volumen a determinar depende del punto de vista del experimentador y del rango del instrumento utilizado. Sin embargo, tienen como ventaja que son métodos cortos, por lo que se pueden obtener resultados de forma rápida y sencilla.

Durante la experiencia se utilizó el método de Mohr que es un tipo volumetría de precipitación para la determinación de los iones cloruro presentes en el agua de mar. Por ello, en primer lugar se midió el pH de la muestra de agua de mar; como la misma presentaba un pH menor a 7 se le agregaron unas gotas de Hidróxido de Sodio (NaOH), hasta ajustar el pH entre 7 y 10. Este paso es decisivo durante el procedimiento ya que a condiciones de pH distintas al intervalo descrito anteriormente ocurren otras reacciones que impiden identificar el punto final de valoración y en consecuencia se producen errores de gran magnitud.

Luego de ajustar el pH se agregó el indicador de Cromato de Potasio (K2CrO4), el cual permite identificar cuando se alcanza el punto final mediante la formación de un precipitado de color rojo ladrillo. Posteriormente, se procedió a la valoración de la muestra con Nitrato de Plata (AgNO3) estandarizado y finalmente, se realizó el cálculo necesario para cuantificar el contenido de cloruros en la muestra ensayada, cumpliéndose con el objetivo general de la práctica.

Otro aspecto resaltante de esta experiencia en el laboratorio es que permitió verificar y comprobar los conocimientos e hipótesis establecidas teóricamente respecto a las volumetrías de precipitación, específicamente del método de Mohr.

Además de que las habilidades adquiridas durante la misma son importantes para evaluar si la concentración de iones cloruro (Cl-) en el agua de mar se encuentra dentro del rango permitido por el Ministerio del Ambiente.

2. Datos Experimentales

Tabla 2.1. Datos Experimentales

GruposVolumen gastado

Factor

de

diluciónValoración de la muestra

(mL)

Ensayo en blanco

(mL)

1 8,30,3

1002 7,6

Observaciones

en el punto

final

Color rojo

ladrillo

Color na-

ranja intenso

Volumen

De

indicador

1 mL

Tabla 2.2. Datos teóricosConcentración

de AgNO3

MM Cl (g/mol)

Concentración de Cl- permitido

0,0239 M 35,5 20000 ppm

Reacciones asociadas:

Ag+ + Cl- AgCl(s)

2Ag+ + CrO4-2 Ag2CrO4

3. ResultadosTabla 2.3. Resultados

(Reacción de valoración)(AgNO3) + (muestra) (ppdo blanco)⇾

(Reacción en el punto final)(Exceso + (indicador) (ppdo rojo⇾

de AgNO3) ladrillo)

4. Análisis de Resultados4.1. Astrid Castellano

En función de los resultados obtenidos y al compararlos con lo que establece el ministerio de Ambiente para agua de mar se observaron desviaciones significativas, Son muchos los factores que causaron este porcentaje de error de más de 29% que se considera un valor no aceptable, el primer factor y el que tiene mayor impacto sobre los resultados se encuentra en la muestra con la que se realizo la práctica, Ya que no se contaba con una muestra de agua de mar tomada días previos a la experiencia, esta se llevo a cobo con una muestra que ya se encontraba en el laboratorio y se desconoce, el lugar en el que fue la toma de la muestra y si la profundidad en la que fue tomada siguió las normativas de distancia de metros de la orilla, además el envase donde se encontraba la misma pudo contener restos de otros componentes. Un segundo factor está relacionado con los errores humanos entre estos se encuentra: errores en la titulación ya que al momento de la valoración el cambio en el color del indicador daba por terminada la titulación más aun así es posible que

se añadiera mas K 2CrO4. Otro de los posibles errores humanos que afectaron en gran parte en los resultados obtenidos son aquellos que involucra errores en la medición de los volúmenes usados ya que el volumen de reactivo se determina por diferencia entre la lectura inicial y final en la bureta por lo que un error en las lecturas afecta en gran medida a los resultados. En cuenta a los datos estadísticos se estimo que el valor verdadero de la concentración de los cloruros fue de 25878,5mg/L tomando en cuenta que las medidas individuales varían debido a errores aleatorios por tal razón la medida de la muestra no es exactamente igual al valor verdadero. Otro factor que se encuentra muy relacionado con la precisión de las medidas individuales es la desviación estándar el cual fue de 1504,02mg/L que nos proporciona una estimación de la desviación estándar de lo que se desea conocer, hay que tomar en cuenta que por lo general la desviación estándar presentara una cierta dispersión tanto menor cuanto mayor sea el tamaño de la muestra. Otro valor que se determino fue lo que se conoce como el límite de confianza cuyo valor fue de 21305,44mg/L el cual representa la media verdadera con cierto grado de probabilidad que en esta práctica se trabajo con un 95%.

4.2. Cristian BarraganPara la determinación de cloruros en una muestra de agua de mar se llevan

a cabo una serie de reacciones, la cual implica la formación de dos precipitados de manera continua:

Reacción punto finalAgNO3 + Cl- AgCl-

(s) ↓ + NO3-

Reacción de valoración2AgNO3+K2CrO4Ag2CrO4↓+2KNO3

En cada grupo llevo a cabo el mismo procedimiento, donde se obtuvieron resultados similares de volumen gastado del titulante (AgNO3) cuyos valores fueron 8 y 7.3 mL para el grupo 1 y 2 respectivamente, dejando claro que este método para la determinación de cloruros es muy efectivo y preciso.

Por cada grupo se obtuvo una concentración de cloruros cuyos valores fueron 26492 ppm y 24815 ppm para el grupo 1 y 2 respectivamente y se compararon con la concentración de cloruros permitido por el Ministerio del Ambiente para agua de mar cuyo valor es 20000 ppm, se pudo visualizar que los valores obtenidos experimentalmente están considerablemente lejos de la concentración permitida, arrojando un porcentaje de error de 29.39%, indicando este valor que el lugar donde se muestreo tiene un alto contenido de cloruros, pudiendo esto ser perjudicial para la vida humana y animal aledañas al sitio.

Por otra parte es necesario dejar claro que la muestra utilizada fue una muestra que estaba almacenada en el laboratorio, desconociendo de donde provenía y que tiempo tendría almacenada, y por ende este factor puede ser uno de los causantes de una desviación estándar elevada cuyo valor es 1504.02 ppm, indicando este valor un alejamiento de la concentración promedio encontrada de los dos grupos la cual fue de 25878.5 ppm.

4.3. Nayibet Quintero

Durante la realización de la práctica se logró la determinación de los iones cloruro (Cl-) presentes en una muestra de agua de mar, utilizando el método de Mohr, el cual es un tipo de volumetría de precipitación que se caracteriza por la formación de un precipitado de Cromato de Plata (Ag2CrO4) color rojo ladrillo en el punto final y por la siguiente secuencia de reacciones:

Para la determinación de cloruro (Cl-) en esta en esta experiencia, una vez que se alcanzó el punto final de la titulación de la muestra y el ensayo en blanco, se midió el volumen de Nitrato de Plata (AgNO3) gastado por cada grupo y se realizaron los cálculos necesarios para cuantificar el

contenido del componente deseado, obteniéndose los siguientes resultados:C1Cl-= 26942 ppm.C2Cl-= 24815 ppm.

Al comparar estos valores con la concentración máxima permitida de Cloruro (Cl-) por el Ministerio de Ambiente, que es 20000 ppm se notó que ambas son mayores al rango permitido. No obstante, con el objetivo de simplificar el análisis de resultados y asegurar la calidad de los mismos, éstos se expresaron en términos estadísticos, como la media y la mediana (25878,5 ppm), las cuales tienen el mismo valor debido a que sólo se trabajó con dos grupos. Sin embargo, los más resaltante de este valor es que se encuentra por encima del rango permitido por el Ministerio de Ambiente con un porcentaje de error de %E=29.39%, el cual no se considera aceptable y es consecuencia de varios factores, sin embargo el más significativo es la procedencia de la muestra, ya que la misma no fue tomada por ninguno de los experimentadores, sino que se encontraba almacenada en el laboratorio y se utilizó sin conocer el lugar de donde fue extraída o si las condiciones o los parámetros seguidos para su extracción fueron los correctos. Otro factor que pudo causar esta variación, son los errores al medir el volumen gastado durante la valoración. Por otro lado, la muestra pudo ser tomada en una zona de gran contaminación y en tal caso es

indispensable que los organismos a los que les competa tomen las medidas correspondientes para lograr que la concentración del agua de mar se encuentre dentro de los valores aceptables por el Ministerio de Ambiente a fin de disminuir la contaminación las consecuencias que esta causa en el ecosistema.

Adicionalmente, al evaluar los otros estadísticos como la desviación estándar, la dispersión, el coeficiente de variación y establecer el límite de confianza, se tiene que los resultados están dentro de los límites. Lo que conforma que el principal factor que ocasionó el considerable porcentaje de error es el mal estado de la muestra.

4.4. Abraham Rodríguez

Las reacciones involucradas fueron las siguientes:

AgNO3 + Cl- AgCl-(s) ↓ + NO3

-

2AgNO3+K2CrO4Ag2CrO4↓+2KNO3

La solución debe tener un pH neutro o cercano a la neutralidad. Un pH de 8-8.3 es adecuado para la determinación.

La solución patrón de AgNO3 se puede preparar por el método directo dado que el nitrato de plata es un reactivo tipo primario; con el objeto de compensar los errores en la precipitación del punto final se prefiere el método indirecto y es necesario el ensayo en blanco. Cuando la solución tipo se prepara por el método indirecto no es necesario el ensayo en blanco, porque el exceso empleado en la

valoración de la sustancia problema se compensa con el empleado en la valoración del AgNO3.

El valor se aleja por una apreciación de 29.39 % el cual, se considera no aceptable; sin embargo es importante enfatizar los factores que incidieron en este error, los cuales pudieron ser:

El tiempo que transcurrió de haber tomado la muestra hasta el momento haber realizado la práctica.

La concentración de la solución patrón se puede encontrar por encima del especificado.

El volumen gastado de solución patrón pudo encontrase por debajo del punto final.

La concentración de cloruros presentes en la muestra de agua de mar, se muestra en la tabla 2.3; el cual si se compara dicho valor con lo establecido teóricamente, se verifica que el valor experimental se encuentra por encima del valor teórico.

La determinación repetida de la concentración de cloruros presente en la muestra de agua de mar, constato cierta dispersión de los valores, reflejándose una variación de 1504.02 ppm de cloruro esto indica una leve precisión, que posiblemente se deba a las mediciones de volumen.

5. Conclusión

A través del desarrollo de esta práctica y mediante la realización de

los cálculos estadísticos se logro determinar el contenido de cloruros presentes en una muestra de agua de mar aplicando el método de Mohr, Este metodo es utilizado en valoraciones químicas de cloruros y bromuros, con plata, utilizando como indicador el Cromato potásico, durante el desarrollo de la practica se visualizo la formación de Ag2CrO4 que es un precipitado, de color rojo ladrillo, que indico el punto final de la valoración. Durante la titulacion, las condiciones que deben darse deben ser tales que el cloruro precipite de manera cuantitativa como cloruro de plata antes de que se consiga formar el precipitado de Ag2CrO4. Por otra parte, el indicador debe ser lo bastante sensible como para poder dar un cambio de color apreciablemente nítido, con una pequeña porción de plata. Sin embargo en los resultados obtenidos se determinaron desviaciones importantes en torno a los resultados de cloruros contenidos en comparación con los que establece el ministerio de ambiente para agua de mar, Y son muchos los factores que influyeron en estos errores entre los que podemos mencionar se encuentra el hecho de que la muestra de agua de mar con el que se llevo a cabo la experiencia no fue tomada días previos a la práctica como era lo indicado si no que se realizo la experiencia con una muestra que se encontraba en el laboratorio, y se desconoce la forma en que se realizo la toma de la muestra y si la profundidad en la que fue tomada siguió las normativas de distancia de metros de la orilla, , o si el envase donde se encontraba contenía restos de otros componentes, no hay que

descartar errores humanos que impidieron el desarrollo normal de la práctica y una obtención de resultados más concretos como lo son errores en la titulación ya que se requiere una mayor precisión al momento de realizar la valoración para no agregar mayor cantidad de K2CrO4, medición incorrecta de los volúmenes usados ,entre otros Estos errores han llevado a que el experimento arrojara desviaciones de gran magnitud.

6. Apéndice

Grupo #1

MAgNO3=0.0239 M(mol/L)

VAgNO3 (valoración de muestra)=8.3 mL

VAgNO3 (ensayo en blanco)=0.3 mL

VAgNO3 (total)=(8.3-0.3)=8 mL

Fd=Vdiluido

Vconcentrado=500mL5mL

=100

Para solución diluida:

MCl-diluida*VCl-=MAgNO3 * VAgNO3

MCl-diluida=

MAgNO3∗VAgNO3VCl

MCl-diluida=

0.0239M∗8mL25mL

=0.0076 mol/L

Para solución concentrada:

MCl-conc= MCl-

diluida*Fd

MCl-conc=0.0076 mol/L * 100

MCl-conc=0.76 mol/L

En ppm:

MCl-conc=0.76

molL

* 35.45gmol

* 1000 mgg

MCl-conc=26942 mg/L=ppm

Grupo #2

MAgNO3=0.0239 M(mol/L)

VAgNO3 (valoración de muestra)=7.6 mL

VAgNO3 (ensayo en blanco)=0.3mL

VAgNO3 (total)=(7.6-0.3)= 7.3mL

Fd=Vdiluido

Vconcentrado=500mL5mL

=100

Para solución diluida:

MCl-diluida*VCl-=MAgNO3 * VAgNO3

MCl-diluida=

MAgNO3∗VAgNO3VCl

MCl-diluida=

0.0239M∗7.3mL25mL

=0.0070 mol/L

Para solución concentrada:

MCl-conc= MCl-

diluida*Fd

MCl-conc=0.0070 mol/L * 100

MCl-conc=0.70 mol/L

En ppm:

MCl-conc=0.70

molL

* 35.45gmol

* 1000 mgg

MCl-conc=24815 mg/L=ppm

Cálculos Estadísticos

Media (X)

X=∑i=1n

Xi

n

X=(26942+24815 )mg /L

2=25878.5 mg/L=ppm

Mediana (M)

Grupo Xi1 269422 24815

M=(26942+24815 )mg /L

2=25878.5 mg/L=ppm

Rango (W)

W=Ximayor-Ximenor

W=26942-24815=2127mg/L=ppm

Desviación Estándar (S)

S=√∑i=1n

(Xi−X)2

n−1

S¿√ (26942−25878.5)2+(24815−25878.5)2

2−1

S=√ 2262064.51=1504.02mg/L=ppm

Varianza (V)

V=S2

V=(1504.02mg/L)2

V=2262076.16(mg/L)2

Coeficiente de variacion (CV)

CV=SX

∗100%

CV=1504.0225878.5

∗100%

CV=5.81%

Limite de Confianza (µ)

µ=X±t∗S√n

t=4.30*

*Valor tabulado para un nivel de confianza de 95%. Fuente: Skoog West (2003)

µ=25878.5+4 .30∗1504 .02

√2 =30451.56mg/

L=ppm

µ=25878.5-4 .30∗1504.02

√2 =21305.44mg/L=ppm

Los valores obtenidos de concentración están entre los límites de confianza calculados. Ninguno se desvía.

Error Porcentual (%E)

%E=∣Valor Experimental−Valor teorico

Valor Teorico∣∗100%

%E=∣25878.5−20000

20000∣∗100%

%E=29.39%

7. Bibliografía

Skoog, Douglas A y West, Donald M. (1974). Introducción a la química analítica. Barcelona: Reverte, S.A.