MARCO TEÓRICOPRESENCIA DEL SITEMA CARBONATO EN LA NATURALEZA La alcalinidad en la mayoría de los cuerpos y aguas naturales, tienen su origen en el sistema carbonato, debido a que el dióxido de carbono y los bicarbonatos forman parte del metabolismo de los organismos vivos aeróbicos y anaeróbicos, donde quiera que haya agua, materia orgánica y unas condiciones mínimas de supervivencia. Ya que esta posibilidad es frecuente en la mayoría delos cuerpos de agua que nos rodean, el “sistema carbonato” está presente en todos ellos: Producto iónico del H2CO3: [ [ ][ ] ] [ [ ][ ] ] Debido a que el ion bicarbonato tiene características anfóteras, una de las principales consecuencias de la existencia del sistema carbonato en el agua, consiste en que este le imparte a la misma una ligera “capacidad búffer”. Así, la cantidad o concentración del sistema carbonato en el agua determina su capacidad amortiguadora, mientras que la proporción entre los componentes de dicho sistema, , determinan su valor de pH. Figura 1. Relaciones de abundancia en el sistema carbonato (en porcentaje), con respecto al pH del medio. Pero sabemos que esto no es cierto. y por tanto la calcita seguirá disolviéndose. siendo un ácido débil. por lo que predomina el . por muy pequeño que sea este número. [ ][ ] ]y Por tanto. La causa es que. predomina el H2CO3 y en aguas muy básicas. Disolución de la calcita Cuando el agua encuentra calcita. como hemos mencionado antes. esta disolución se produce hasta que se cumple que el producto de [ -8.40 [ ] alcanza el valor de 10 . la mayor parte del carbonato se transforma en bicarbonato: ][ Y mientras que desaparezca de este modo. . El pH de las aguas subterráneas normalmente varía entre 7 y 9. además de dificultar la titulación. el más abundante sería el .40 alcanzar el tope de 10 . los procesos de disolución de calizas son muy importantes. la disuelve de acuerdo con la reacción siguiente.6) que la calcita debería ser un mineral bastante ] y [ insoluble: Valores pequeñísimos de [ ] bastarían para alcanzar dicho producto. También parte del se transforma en creado se disocia en CO2 y H2O: .5 y la de la halita 10+1. el producto [ ] nunca va a -8. por lo que. como ya vimos más arriba.En aguas muy ácidas. puesto que este método es un tipo de titulación ácido – base y la formación de este nos proporcionaría datos incorrectos. y también parte del recién Veamos cómo se dan las reacciones en el orden en que se van efectuando conforme se disuelve la calcita (veremos el orden aunque ya se hayan mencionado algunas): Esta última es considerada en el proceso de determinación como una interferencia. a la que también aplicamos la Ley de Acción de Masas . bufferiza la solución. Ese valor es tan pequeño (para comparar la K del yeso es 10-4. b. Calcular la normalidad media del HCl. Se utiliza carbonato sódico. la muestra. En la primera etapa de esta práctica se estandariza una disolución de ácido clorhídrico patrón. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Estandarización del HCl 1.. a la siguiente reacción: Es decir: Posteriormente. FENOLFTALEÍNA que vira en el primer punto de equivalencia de la curva de valoración del carbonato a pH = 8 de rojo-naranja a incolora. que es un excelente patrón primario. Se ponen en práctica los procedimientos experimentales más relevantes empleados en las valoraciones ácido base. añadir 3 o 4 gotas de indicador (naranja de metilo) y 50 mL de agua destilada. dando lugar con él.Tomar alícuotas de 20 mL de la disolución anterior.Secar durante 1 hora a 110°C el carbonato de sodio de calidad patrón primario.2 mL. Esta operación ya ha sido realizada previamente por el profesor (tomar directamente del desecador la muestra ya seca). 2.. Preparar una disolución de carbonato sódico 0.1 N a partir de HCl concentrado. 3. reacciona con HCl así con las mismas ecuaciones antes mencionadas Este método utiliza 2 indicadores: a. Añadir HCl desde la bureta hasta que el indicador vira de amarillo a rosa anaranjado. Repetir el proceso hasta obtener 2 resultados coincidentes o que se diferencien únicamente en ±0.1000 N. NARANJA DE METILO que pone de manifiesto el punto final de la valoración a pH = 4 y vira de naranja a rosa anaranjado.MÉTODO DIRECTO DE DETERMINACIÓN CARBONATOS Y BICARBONATOS OBJETIVO DE El objetivo de esta práctica es realizar la determinación de carbonato y bicarbonato en una muestra de agua. .Preparar una disolución de HCl aproximadamente 0. y dejar enfriar en un desecador.. la mezcla carbonato-bicarbonato remanente. en un método de valoración directo. 2 mL. Nota: El HCl no es una sustancia tipo patrón primario y por lo tanto su disolución deberá ser estandarizada frente a un patrón tipo primario antes de proceder a la . valorar con la disolución de HCl valorada en el primer apartado (agitando homogéneamente el erlenmeyer) hasta el primer viraje y anotar el volumen de HCl gastado. sobre una alícuota se determina la alcalinidad total (debida al bicarbonato y carbonato) mediante la valoración de la mezcla con una disolución patrón de HCl . Añadir 2 gotas de disolución de fenolftaleína. se valora de inmediato con disolución patrón de HCl y fenolftaleína como indicador. MÉTODO INDIRECTO DE DETERMINACIÓN DE CARBONATOS Y BICARBONATOS OBJETIVOS El objetivo de esta práctica es realizar la determinación de carbonato y bicarbonato en una muestra acuosa mediante un método de valoración indirecto. el número de veces necesarias para obtener 2 resultados coincidentes o que se diferencien únicamente en ±0. repetir la valoración (adicionando gota a gota el reactivo al aproximarse el punto de equivalencia). A continuación. en este caso. A partir de la alcalinidad total y de la concentración de bicarbonato. Para realizar esta práctica se llevarán a cabo dos valoraciones. hasta el punto final del naranja de metilo. Otra alícuota de la disolución problema se trata con un exceso de NaOH para convertir el bicarbonato a carbonato.Determinación del contenido de carbonato y bicarbonato sódico en una muestra Pipetear 20 mL de la disolución problema y pasar a un erlenmeyer. Diluir con agua destilada hasta aproximadamente 100 mL. En la primera. y así se podrá determinar la cantidad de bicarbonato presente. El exceso de NaOH (no utilizado para transformar bicarbonato a carbonato). Se ponen en práctica los procedimientos experimentales más relevantes empleados en las valoraciones ácido base. A continuación añadir a la disolución 2 gotas de naranja de metilo y continuar la valoración hasta el primer cambio perceptible de color del nuevo indicador anotando de nuevo el volumen de HCl gastado. Enrasando cada vez la bureta. a partir de la alcalinidad total y de la concentración de bicarbonato. la totalidad del carbonato se precipita con cloruro de bario. de concentración exactamente conocida. se calcula la concentración inicial de carbonato. se calcula la concentración inicial de carbonato. Como para llevar a cabo la valoración debe de utilizarse una disolución valorada de NaOH. Anotar el volumen de HCl gastado . añadir 3 o 4 gotas de indicador (naranja de metilo) y 50 mL de agua destilada. Secar durante 1 hora a 110°C el carbonato de sodio de calidad patrón primario.. Repetir el procedimiento con otras 2 alícuotas de 10 mL. Agitar de nuevo para precipitar el carbonato de bario. Preparar una disolución de HCl aproximadamente 0. Análisis de la mezcla de carbonato y bicarbonato Alícuota 1. 2. Nota: Una alícuota de la disolución problema se puede valorar inicialmente con rapidez para localizar aproximadamente el punto final.1 N (de concentración exactamente conocida) a un matraz erlenmeyer de 250 mL. Tomar alícuotas de 10 mL de la disolución anterior. El NaOH tampoco es una sustancia tipo patrón primario. 3. Estandarización del HCl 1. Anotar el volumen de HCl gastado Repetir el procedimiento con otras dos muestras de 10 mL de disolución problema. añadir unas gotas de indicador fenolftaleína y valorar inmediatamente con una disolución patrón de HCl 0.1 N a partir de HCl concentrado.0800 N. estandarizada. transferir una alícuota de 10 mL de la disolución problema a un matraz erlenmeyer de 250 mL y valorar con la disolución patrón de HCl de concentración exactamente conocida (que ha sido estandarizada en el apartado anterior). Calcular la normalidad media del HCl. Añadir HCl desde la bureta hasta que el indicador vira de amarillo a rosa anaranjado. Agitar y agregar 10 mL de BaCl2 al 10% (p/v) mediante una probeta graduada.1 N (concentración exacta). preparada o en todo caso. Con una pipeta volumétrica transferir una alícuota de 10 mL de la disolución problema y 20 mL de la disolución de NaOH 0. y dejar enfriar en un desecador. Esta operación ya ha sido realizada previamente por el profesor (tomar directamente del desecador la muestra ya seca).valoración de la muestra problema (el procedimiento se indica más adelante en este mismo guión). Con una pipeta volumétrica. Preparar una disolución de carbonato sódico 0. en presencia de naranja de metilo como indicador. Alícuota 2.2 mL. Repetir el proceso hasta obtener 2 resultados coincidentes o que se diferencien únicamente en ±0. Añadir 3 gotas de indicador y valorar cuidadosamente hasta que el indicador vire de amarillo a rosa anaranjado. A partir de la alícuota 1. bureta de 50 mL. balanza analítica Reactivos 1. 100 y 250 mL. A partir de los resultados de la alícuota 2. 250 mL Cloruro de bario 10% (p/v) 50 mL Disolución patrón de carbonato sódico 0. vidrios de reloj. 0. 100 mL …en resumen . matraces aforados de 50. probeta. calcular la concentración de bicarbonato. Suministrados: HCl (c) Cloruro de bario (sólido) Hidróxido sódico de concentración exacta. 25 mL. Finalmente. fenoftaleína Cloruro de bario (sólido) Disolución problema de mezcla 2.0800 N . varillas.1 N. Preparar: HCl aprox. calcular la alcalinidad total. pipetas graduadas de 10. calcular la concentración del carbonato en la muestra. vasos de precipitados de 250 mL. Carbonato sódico (sólido) Indicadores: naranja de metilo . Materiales usados para el procedimiento mencionado Matraces erlenmeyer de 250 mL. L. 2ªed.Referencias D. “Diagnosis and improvement of saline and alkali soils” U. Soil Survey (1972). Madrid. Harris. 1997. Washington D.J. Holler. Editorial Síntesis. Fonrodona. A. R. A. y J. “Fundamentos de Química Analítica”. West.). 2001 D. “Laboratory methods and procedures for collecting soil samples”. Ed. Langmuir. Rubio. of Agriculture Ham. W. SUNASS –1977.edu. Manual de Procedimientos para análisis de Agua –Vol 1. (2001) “Applied Chemical Hydrogeology” Prentice Hall. Skoog. Guiteras. E. D (1997) “Aqueous environmental Geochemistry” Prentice Hall. Dep. Reverté.M. J. 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