UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Programa Vespertino de Prosecución de Estudios Ingeniería de Ejecución en Mecánica

INGENIERIA DE EJECUCION MECANICA PROGRAMA DE PROSECUCION DE ESTUDIOS VESPERTINO

ASIGNATURA CONTAMINACION AMBIENTAL Y DESARROLLO SUSTENTABLE NIVEL 06 EXPERIENCIA E962 “ANÁLISIS DE AGUAS” HORARIO: MARTES DE 19.00 A 21.30 HRS.

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ANÁLISIS DE AGUAS FUNDAMENTOS El agua es un elemento de vital importancia para conservar la vida en la naturaleza y cubre más del 70% de la superficie terrestre. En general, todas las civilizaciones se han desarrollado alrededor de algún río o de algún cuerpo de agua, por los múltiples usos que este vital elemento tiene en nuestro diario vivir. Así, por ejemplo:      

Para fines domésticos y sanitarios Para la eliminación de desperdicios humanos e industriales En la agricultura por su gran capacidad de hacer producir la Tierra Como medio de transporte cuando ríos y lagos lo permiten La obtención de Energía Eléctrica mediante la Fuerza Hidráulica Y muchos otros más.

Propiedades Físicas: Es un líquido transparente e incoloro, inodoro e insípido. A la presión normal, congela a 0ºC convirtiéndose en sólido. La densidad del estado sólido es menor que la del estado líquido, por lo que el hielo flota en el agua, permitiendo así la vida de plantas y peces bajo las superficies congeladas. Fuentes de Agua Disponibles: En la naturaleza se encuentran disponibles las siguientes fuentes de agua, las cuales pueden ser empleadas en diversos usos (humano, agrícola e industrial), conforme a la necesidad y características locales. Agua Atmosférica: Puede encontrarse en estado de vapor de agua, como líquido suspendido en nubes o cayendo en forma de lluvia o en estado sólido (nieve y/o granizo). Retorna a la atmósfera por evaporación del agua superficial (ríos, lagos y océanos) de la vegetación, de los suelos húmedos. Agua Superficial: Constituye, los ríos, canales, esteros, lagos mares, océanos y acumulaciones al estado sólido de hielo o nieve.

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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Programa Vespertino de Prosecución de Estudios Ingeniería de Ejecución en Mecánica Aguas Subterráneos o Subsuperficiales: Con este nombre se denominan las aguas que penetran a través de las capas porosas que forman parte del suelo, mediante el proceso de infiltración. El agua subterránea se desplaza por la porosidad del terreno, a través de las diferentes capas entrando en contacto con substancias orgánicas e inorgánicas, algunas muy solubles, y puede aflorar en forma de vertientes, norias o pozos. Agua de Mar: En pequeñas cantidades es incolora; en grandes cantidades toma coloración acentuada por los animales y plantas microscópicas que la pueblan. Contiene disuelta una gran variedad de sales inorgánicas. La cantidad de gases disueltos varía fundamentalmente con la temperatura, luz, profundidad, etc.

CLASIFICACION SEGUN SU PROCEDENCIA Agua de Lluvia: Se caracteriza por su carencia de sales minerales, es blanda, saturada de oxígeno con alto contenido de dióxido de carbono y por consiguiente corrosiva. Agua de Río: Generalmente turbia a causa de materias en suspensión que arrastra. Contiene sales minerales que disuelve el terreno (agua superficial) Agua de Pozo o Noria: Tiene un aspecto limpio y claro por filtración en las capas porosas del terreno, mayor contenido de sales (agua subterránea). Agua de Mar: Posee una elevada proporción de sales disueltas. Aguas Minerales: Poseen diferente contenido de sales dependiendo de la zona en que se ubiquen, por su naturaleza y su temperatura se les atribuye propiedades curativas. Entre ellas se encuentran aguas aciduladas, alcalinas, amargas, ferruginosas, hepáticas, etc.

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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Programa Vespertino de Prosecución de Estudios Ingeniería de Ejecución en Mecánica CARACTERISTICAS GENERALES SEGUN SU USO Aguas Duras: Son aquellas aguas naturales que contienen iones calcio, magnesio, sulfatos, bicarbonatos. No sirven para uso industrial porque depositan sales al ser calentadas, ej: Carbonato de Calcio. Aguas de Riego: Debe contener pocas sales minerales (calcio, sulfato, fosfatos, etc). Deben ser aguas desinfectadas, no servidas y no deben contener arcillas. Aguas Blandas: Son aguas naturales que contienen menor cantidad de sales en solución. Aguas Industriales: Son aquellas aguas que contienen menor cantidad posible de sales en solución (aguas blandas), no deben llevar materiales en suspensión y no debe dar origen a formación de sedimentos, no debe contener bacterias. Agua Potable: Es una solución que contiene algo de aire disuelto y pequeñas cantidades de sales como cloruros, bicarbonatos, sulfatos, etc. Debe reunir de ciertos requisitos para ser calificadas de potable, en relación a sabor, color, olor y composición química y sanitaria. Agua desionizada: Es el agua a la cual se le han eliminado por medio de resinas de intercambio iónico; los aniones (CO3=, Cl -, etc.) y cationes (Ca+2, Mg+2, etc). Se usan principalmente en laboratorios y para alimentación de calderas industriales. También en baterías de automóviles y para los radiadores de los mismos Agua destilada: Agua de gran grado de pureza que se obtiene por destilación, si se somete a una segunda destilación se denomina bidestilada. Se usa generalmente en medicina.

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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Programa Vespertino de Prosecución de Estudios Ingeniería de Ejecución en Mecánica ANALISIS CUALITATIVO La Química Analítica es la ciencia que estudia el conjunto de principios, leyes y técnicas cuya finalidad es la determinación de la composición química de una muestra natural o artificial. Al conjunto de técnicas y operatorias puestas al servicio de dicha finalidad, constituyen el Análisis Químico. La Química Analítica se divide en cualitativa y cuantitativa. La primera tiene por objeto el reconocimiento o identificación de los elementos o de los grupos químicos presentes en una muestra. La segunda, la determinación de las cantidades de los mismos y sus posibles relaciones químicas e incluso estructuradas. La QUIMICA ANALITICA CUALITATIVA, por tanto estudia los medios para poder identificar los componentes químicos de una muestra, y las técnicas operativas comprenden el análisis químico cualitativo. Todos los medios analíticos se fundan en la observación de ciertas propiedades de los elementos o de los grupos químicos que permitan deducir su presencia sin ninguna duda. Todas las propiedades analíticas que pueden ser observadas por algún medio tienen aplicación en análisis. Sin embargo, las reacciones químicas, base del análisis clásico, continúan poseyendo una gran importancia en la metodología analítica y constituyen la base de este análisis. La Biología, la Medicina, la Geología, la Agricultura, la Energía Nuclear, etc, y aún la propia Química deben a la Química Analítica la posibilidad de muchos avances. En la industria química moderna gracias al perfeccionamiento rapidez y exactitud de nuevos Métodos de Análisis, lo que implica un mejor conocimiento de los diversos materiales, las industrias mejoran el rendimiento y calidad de sus productos. En la Agricultura el análisis químico de los suelos permite conocer las fórmulas racionales para la aplicación de fertilizantes y enmiendas, mientras que el análisis de las plantas permite conocer, seguir y corregir el estado de su nutrición. El análisis químico es así auxiliar indispensable en la racionalización del campo. En el presente laboratorio se realizará un análisis químico cualitativo de agua.

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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Programa Vespertino de Prosecución de Estudios Ingeniería de Ejecución en Mecánica PARTE EXPERIMENTAL

MATERIALES: 1 vaso de 100 mL, 2 vasos de 250 mL, 12 tubos de ensayo, dos tubos de centrífuga, gradilla, balón de 250 mL, tapón monohoradado, tubo de desprendimiento, manguera, probeta de 250 mL, varilla de agitación, trípode, mechero. REACTIVOS: - Solución de: BaCl2, HNO3 diluido, AgNO3, KSCN, KMnO4, H2SO4 - Reactivo de Nessler ACTIVIDADES Cada experiencia realícela con cuatro clases de agua: - Agua destilada (servirá de blanco de comparación) - Agua potable - Agua mineral con gas - Agua natural (de río, pozo, noria, etc.) En cada experiencia escriba la ecuación química correspondiente al reconocimiento realizado, indicando las características del producto observado, estado físico, color, etc. Busque en texto (o Google) las ecuaciones químicas igualadas que describen al proceso. 1. Si el agua contiene materia en suspensión deben eliminarse antes de cada experimento. Para separar estas materias filtre o centrifugue, de forma que el agua quede limpia.

2.

DETERMINACIÓN DE GASES:

Un balón de 250 mL con pequeñas piedrecitas de ebullición o trozos de porcelana) en su interior. Ciérrelo con un tapón monohoradado, en el que se incluye un tubo de desprendimiento, unido a un trozo de manguera. El balón se llena completamente con agua que se analiza, incluido el tubo. El otro extremo de la manguera se une a un codo de vidrio, el que se introduce en una probeta llena de agua, invertida en una cuba hidroneumática. Se calienta el balón sobre rejilla con asbesto.

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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Programa Vespertino de Prosecución de Estudios Ingeniería de Ejecución en Mecánica Los gases disueltos en el agua por el aumento de temperatura escurren hacia la probeta desplazando el agua de ella. Se mide el volumen de agua desplazado que corresponde al volumen de gases disueltos. 3.- RECONOCIMIENTO DE Ca++ y Mg++ : En un vaso de precipitado ponga a hervir agua. Se formará un precipitado blanco de carbonato neutro, de Ca y Mg (M++) este precipitado quedará insoluble en agua hervida. También se pueden precipitar los sulfatos respectivos dependiendo de la concentración. M+2(ac)

+ 2 HCO3-(ac)



MCO3 (s ) +

CO2 (g) +

H2O

4.- RECONOCIMIENTO DE CARBONATOS: Haga pasar una corriente de CO2 por el agua residual de la experiencia Nº 3. El precipitado se disolverá. Esto debido a que los carbonatos alcalinos térreos (neutro) insolubles, se han convertido en bicarbonato (DUREZA TEMPORAL). En forma alternativa se puede disolver el carbonato agregando un ácido diluido, probando así su presencia; en caso contrario estaríamos en presencia de sulfato (DUREZA PERMANENTE). MCO3 (s) +

CO2 (g) +

MCO3 (s) +

2 HX(ac)

MSO4 (s)

2 HX(ac)

+

M+2(ac) + 2 HCO3-(ac)

H2O

M+2(ac) + CO2(g) + H2O + 2 X-(ac) No se solubiliza

5.- RECONOCIMIENTO DE SULFATOS: A 25 mL de agua, agregue unas gotas de solución de BaCl2. Se obtendrá una opalescencia y a veces un precipitado blanco de BaSO4, debido a los iones sulfato contenidos en el agua. SO4= (ac)

+

Ba++(ac)

BaSO4 (sólido blanco)

6.- RECONOCIMIENTO DE CLORUROS:

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A una porción de agua natural se añaden gotas de HNO3 y a continuación, solución de AgNO3, si el agua contiene ión cloruro opalice, debido a que precipita el AgCl. Cl-(ac)

+

Ag+(ac)

AgCl(s) blanco

Si el precipitado es cloruro de plata debe ser soluble en amónico. Confírmelo agregando unas gotas de amoniaco. AgCl (s)

+

Ag(NH3)2Cl (ac)

2 NH3 (ac)

7.- RECONOCIMIENTO Del Ión Fe+3: Rebaje por ebullición unos 50 mL de agua hasta un volumen de 8 a 10 mL, de la cual se toman 2 mL a los que se agregan un par de gotas de solución de KSCN. Si hay sales férricas, Fe(III), el líquido se teñirá de rojo, debido a la formación del complejo Fe(SCN)6-3.(A. Vögel). Fe+3(ac) + 6 SCN-(ac)

Fe(SCN)6 -3 (ac) coloración rojo sangre

8.- RECONOCIMIENTO DE AMONÍACO O SALES AMONIACALES: Trátese el agua con el reactivo de Nessler, si hay NH3 o sales de amonio (NH4+), se formará un precipitado de color pardo/amarillo (Hg2N I·H2O), según sea la concentración de iones NH4+. NH3(ac)+ 2K2 HgI4(ac) + 3 NaOH(ac)→ Hg2NI·H2O(s)+2H2O+4KI(ac)+3NaI(ac) 9.- RECONOCIMIENTO DE SUSTANCIAS ORGÁNICAS: Póngase a hervir 100 mL de agua en un vaso de pp para expulsar el CO2. Se acidula con H2SO4, y en caliente, se añade solución acuosa de KMnO4 (color violeta) gota a gota. Si hay sustancias orgánicas, este reactivo las oxida, produciendo CO2, decolorándose el KMnO4. Cuando todas las materias orgánicas están destruidas, el agua se teñirá de rojo persistente. COMP. ORGANICO + KMnO4(ac)

Mn++ (ac) (color rosa) + CO2 (g) + H2O

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