Análisis de Agua Humedal Juan Amarillo: Informe Química Analítica

Proyecto curricular de licenciatura en
química
Química analítica
Informe final
2023-3
ANÁLISIS VOLUMÉTRICO Y GAVIMÉTRICO EN AGUA DEL
HUMEDAL JUAN AMARILLO
Karen Solano, Ariana Tordecilla, Freyman Sandoval
INTRODUCCIÓN
Considerado el humedal más grande de los
17 existentes en la ciudad de Bogotá,
Colombia, el humedal Juan Amarillo o
Tibabuyes cuenta con un tamaño de 225
hectáreas, aproximadamente, delimitadas
en las localidades de Suba y Engativá y
limitando con el río Bogotá, considerado
valor patrimonial para el pueblo muisca, a
día de hoy presenta una fuerte problemática
ambiental
dados
problemas
de
contaminación hídrica por conexiones
erradas al alcantarillado pluvial, descarga
de basuras y escombros, disminución de las
comunidades acuáticas nativas y entre otros
factores tensionantes referentes a la flora y
fauna, integridad de los suelos,
preservación e interés social.
Considerando esto, y de acuerdo a lo
establecido por La Alcaldía Mayor de
Bogotá, a través de la Secretaría Distrital de
Ambiente y la Empresa de Acueducto y
Alcantarillado de Bogotá EAAB-ESP, en
cumplimiento de las metas del proyecto
“Manejo y Recuperación del Sistema
Hídrico”, el humedal se encuentra en una
etapa de recuperación ambiental, donde a
partir de los establecimientos de zonas, se
darán diversas actividades en búsqueda de
dar solución a las diversas problemáticas ya
mencionadas.
A pesar de esto, el análisis documental
realizado no muestra datos claros de la
contaminación presente en las diversas
zonas, solo establece distintos niveles de
riesgo y acciones a tomar. Esto deja un
vacío respecto a qué contaminantes, y en
qué concentraciones, se encuentran en las
zonas, principalmente en aquellas que ya
están adecuadas para la interacción urbana.
Así, el proyecto plantea realizar un análisis
de algunos de los contaminantes presentes
en la zona terrestre consolidada, es decir, la
zona que a día de hoy se considera ya apta
para tránsito urbano y como una de las
zonas con mayor recuperación ambiental
como también con mayor seguridad e
interés social, con uso prioritario para la
educación ambiental, ubicada en el tercio
alto del humedal juan amarillo.
Desde este punto, el proyecto se
fundamenta en la determinación de algunas
propiedades fisicoquímicas en las aguas de
la zona terrestre consolidada, una alta
concentración de cloruros es un factor
indicativo de contaminación por aguas
residuales, la acidez y la alcalinidad ayudan
a contemplar el estado del agua, mientras
los iones de calcio contribuyen a la
formación del fenómeno de agua dura,
donde tal mineral junto con otros, influyen
en la calidad del agua, el manejo y
tratamiento de la misma, con la
supervivencia de las especies de flora y
fauna presente. Considerando que el lugar
de donde son extraídas las muestras a tratar
es considerado uno de los menos
contaminados, los resultados permiten
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establecer un panorama a la posible
condición en que se encuentran las otras
zonas como analizar el impacto de esto
sobre el ecosistema.
Acidez
MATERIALES Y MÉTODOS
Reactivos
ANÁLISIS VOLUMÉTRICO
Alcalinidad
-
Reactivos
Materiales
-
-
Muestra de Agua
Agua destilada
Ácido Sulfúrico 0.02 N
Solución indicadora Fenolftaleína
Solución indicadora naranja de
Metilo
Agua destilada
Hidróxido de Sodio 0.02 N
Solución indicadora Fenolftaleína
Bureta de 25 ml
Pinzas para bureta
3 Erlenmeyer de 50 mL
Pipeta de 10 mL
Papel indicador universal
Materiales
-
Bureta de 25 ml
Pinzas para bureta
3 Erlenmeyer de 50 mL
Pipeta de 10 mL
Papel indicador universal
Procedimiento
1. Se determina el valor del pH con
papel indicador universal.
2. Se purga la bureta con la solución
de ácido sulfúrico y se adiciona el
ácido sulfúrico 0.02N
3. Se toman 25 ml de muestra en un
Erlenmeyer
4. Se adicionan 3 gotas de
fenolftaleína y se agita suavemente.
En la misma muestra se adiciona 3
gotas de naranja de metilo, si su
muestra presenta color amarillo
titule con el ácido hasta el cambio a
color naranja.
5. Se toman tres muestras y se repite el
mismo proceso.
Procedimiento
1. Se determina el valor del pH con
papel indicador universal.
2. Se purga la bureta con la solución
de Hidróxido de sodio y se adiciona
el hidróxido de Sodio 0.02N
3. Se toman 25 ml de muestra en un
Erlenmeyer
6. Se adicionan 3 gotas de
fenolftaleína y se agita suavemente.
Se titula hasta un cambio de color.
7. Se toman tres muestras y se repite el
mismo proceso.
Medición del pH
Materiales
-
Potenciómetro
Vaso de precipitado
Reactivos
-
Muestra
Agua destilada
Procedimiento
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1. Se recomienda que el sensor del
electrodo
debe
permanecer
humedecido para asegurar su
hidratación, además evitar que los
electrodos tengan burbujas, para
esto golpee suavemente los
electrodos dentro de la solución de
calibración, para realizar la
medición el electrodo debe quedar
completamente sumergido en la
muestra de agua.
2. Se tomaron 25 ml de muestra en el
vaso de precipitado que trae el
aparato.
3. Se enciende el aparato y se sumerge
el electrodo en el vaso de
precipitado.
4. Una vez obtenido el dato se registra
en apuntes.
Durezas
Determinación de calcio
Reactivos
-
Agua destilada,
Solución de EDTA 0.01 M
Murexida
Cloruros
Materiales
-
Bureta de 25 ml
Pinzas para bureta
3 Erlenmeyer de 50 mL
Pipeta de 10 mL
Reactivos
-
50 ml de solución de nitrato de plata
0.014 M.
Muestra.
Solución de dicromato de potasio.
Procedimiento
1. Se tomaron 25 ml de muestra y se le
adicionó el indicador de dicromato de
potasio
2. Se tituló la muestra con AgNO3 0.014M,
hasta llegar al punto de equivalencia.
4. Se realiza la determinación de
concentración de cloruros en la muestra de
agua por medio de cálculos con los datos
obtenidos.
Materiales
Procedimiento
1. Se tomaron 25 ml de muestra y
adicionaron 2,0 ml de solución de
NaOH 0,1N, para obtener un pH
entre 12 y 13
2. Se adicionan 0.05 g de indicador
Murexida.
3. Se titula la muestra lentamente con
EDTA
0,01M,
agitando
continuamente hasta el cambio de
color de rosa a púrpura.
4. Se realiza la determinación de la
dureza magnésica por cálculo.
ANÁLISIS GAVIMÉTRICOS
Materiales
-
Capsulas
Mufla
Guantes aislantes de calor
Pinzas
Desecador
Vaso de precipitado de 50 ml
Embudo de filtración
Papel filtro
Reactivos
-
Muestra a analizar
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Para estos tres procedimientos es necesario
preparar las capsulas antes de usarlas, para
ello se realizó el siguiente proceso:
Se toma las capsulas y de introducen a la
mufla para lograr una calcinación a 550°C,
se dejan en ella durante una hora, se dejan
enfriar durante media hora y se ubican en el
desecador por una media hora.
Sólidos Totales
Procedimiento
1. Se toman 5 ml de la muestra a
analizar.
2. Se trasfiere a la cápsula preparada,
previamente pesada.
3. Se pasa la cápsula a la estufa
durante una hora a una temperatura
de 103°C.
4. Se enfría la cápsula por media hora.
5. Se ubica en el desecado otra media
hora, pese nuevamente la cápsula
de un embudo, transfiera el filtrado a su
cápsula, y evapore hasta sequedad, realice
luego un secado a 103°C durante una hora,
deje enfriar por 15 minutos y luego deje en
el desecador durante 30 minutos y proceda
a pesar.
RESULTADOS Y ANÁLISIS
ALCALINIDAD
Para la alcalinidad, se tomaron 25ml de la
muestra y se titularon con ácido sulfúrico,
así a partir de una solución de 0.1 N de
ácido se tomaron 10ml y se llevaron a 50.
Como se ve en la siguiente ecuación:
=
50 𝑚𝑙 𝐻2 𝑆𝑂4 ⋅ 0.02𝑁
= 10𝑚𝑙
0.1𝑁
Con esto, en la tabla 1 se ven los resultados de
la titulación.
Sólidos Volátiles
ALCALINIDAD
Procedimiento
Muestra
ml Titulante
Al residuo obtenido en el procedimiento
anterior, debe ser calcinado a 550 °C, por
45 minutos, esto con el objetivo de
determinar los sólidos totales volátiles y
fijos, luego del calentamiento deje enfriar la
cápsula durante 15 minutos y colóquela en
el desecador durante 30 minutos, pese
nuevamente la cápsula hasta que se obtenga
un peso constante.
fenolftaleína
0,1
1
0,3
2
0,3
Tabla 1. Volumen ácido sulfúrico titulado fenolftaleína.
𝐴⋅𝑁⋅50000
= 𝑚𝑙 𝑚𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎=
Sólidos Disueltos
Alcalinidad Total
Procedimiento
Así, =
Para este procedimiento deberá trabajar en
otra cápsula la cual deberá haber sido
previamente preparada (calcinada y
pesada).
Filtre
una
muestra
de
aproximadamente 25 ml de agua, a través
Alcalinidad parcial
0.3𝑚𝑙⋅0.02𝑁⋅50000
= 12𝑚𝑔𝐶𝑎𝐶𝑂3 ⋅ 𝐿
25𝑚𝑙
0.1𝑚𝑙⋅0.02𝑁⋅50000
= 4𝑚𝑔𝐶𝑎𝐶𝑂3 ⋅ 𝐿
25𝑚𝑙
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ÁCIDEZ
Muestra
ml Titulante
Blanco
0,1
Ingeniería ambiental, calidad de agua.
1
0,2
Según la relación la alcalinidad parcial es
menor que la alcalinidad Total.
2
0,2
Es decir, para carbonatos se tiene el doble de la
alcalinidad parcial 2AP para la obtención de la
Tabla 2. Volumen hidróxido de sodio titulado
Alcalinidad total
𝐴𝑐𝑖𝑑𝑒𝑧
(4𝑚𝑔𝐶𝑎𝐶𝑂_3 ⋅ 𝐿)𝑥2 = 8𝑚𝑔𝐶𝑎𝐶𝑂3
𝑚𝑔
𝑣𝑜𝑙(𝑚𝑙)𝑁𝑎𝑂𝐻 ∗ 𝑁. 𝑁𝑎𝑂𝐻 ∗ 50
=
× 1000
𝐿𝐶𝑎𝐶𝑂3
𝑉𝑜𝑙(𝑚𝑙)𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎
𝐴𝑐𝑖𝑑𝑒𝑧
Con estos resultados, se calcula la basicidad
considerando la siguiente ecuación, donde
A=ml del ácido agregado hasta presentar viraje.
Se determina hay aproximadamente 1.2mg de
Carbonato de calcio.
ACIDEZ
Para la acidez, se tomaron 25ml de la muestra y
se titularon con hidróxido de sodio, así a partir
de una solución de 2 N de NaOH se tomaron
0.5ml y se llevaron a 50. Como se ve en la
siguiente ecuación:
50𝑚𝑙 𝐻2 𝑆𝑂4 ⋅ 0.02𝑁
=
= 0.5𝑚𝑙
2𝑁
𝑚𝑔
0,2𝑚𝐿 ∗ 0,02𝑁 ∗ 50
=
× 1000
𝐿𝐶𝑎𝐶𝑂3
25𝑚𝐿
𝐴𝑐𝑖𝑑𝑒𝑧
𝐴𝑐𝑖𝑑𝑒𝑧
𝑚𝑔
= 0,008 × 1000
𝐿𝐶𝑎𝐶𝑂3
𝑚𝑔
𝐿𝐶𝑎𝐶𝑂3
PH
El pH se tomó usando un potenciómetro, el cual
arrojó un valor de 6.46, demostrando una
tendencia ácida en la muestra.
pH
Muestra
Con esto, en la tabla 2 se ven los resultados de
la titulación.
= 8𝑚𝑔𝐶𝑎𝐶𝑂3 ⋅ 𝐿
6,46
Tabla 3. PH tomado a través de un potenciómetro.
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CLORUROS
0.01𝑛𝐸𝐷𝑇𝐴 1𝑛𝐶𝑎 +
⋅
1000𝑚𝑙
1𝑛𝐸𝐷𝑇𝐴
40.08𝑔 1000𝑚𝑔
⋅
⋅
1𝑛
1𝑔
𝑚𝑔
= 3.4286
𝑙
= 8.55𝑚𝑙𝐸𝐷𝑇𝐴 ⋅
Para la determinación de cloruros se utilizó el
método de Mohr. Para esto se titula la muestra
que contiene como indicador de cromato de
potasio con una solución 0.01N de nitrato de
plata. Así, en la tabla 4, se observan los valores
de solución de nitrato de plata utilizados para
dos muestras.
Los cálculos reflejan una masa de 3.4286mg/l
de calcio, este se realizó considerando el
volumen medio de las muestras menos el
volumen del blanco realizado.
CLORUROS
Muestra
ml Titulante
Blanco
0.7
1
1,8
2
1,8
SOLIDOS
SOLIDOS
Crisol
Peso
Disueltos
(mg)
Volátiles
(mg)
1
29,865
na
5
2
30,609
na
4.1
3
46,73
100
na
4
50,745
90
na
Tabla 4. Volumen nitrato de plata titulado
(𝐴 − 𝐵) ⋅ 𝑁 ⋅ 35.45 ⋅ 1000
=
𝑉𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎
=
(1.8 − 0.7) ⋅ 0.01𝑁 ⋅ 35.45 ⋅ 1000
20𝑚𝑙
19.49𝑚𝑔
=
𝑙
Considerando el blanco en la solución, se
obtiene que, por cada litro de la muestra, tal
posee 19.49 mg de cloruros.
DUREZA
DUREZA
Tabla 6. Solidos para muestra problema
En promedio de las dos muestras, refleja
solidos disueltos con un peso promedio de 95
mg/l, mientras que en el proceso de solidos
volátiles y fijos se tiene una masa de 4.55, así,
se estima que los sólidos volátiles comprenden
la mayor parte de tales, siendo un aproximado
de 90 mg.
Ca+
Muestra
ml Titulante
Blanco
1,3
1
9,7
2
10
Tabla 5. Volumen EDTA titulado
ANALISIS DE RESULTADOS
Alcalinidad, acidez, pH.
La alcalinidad es una medida de la capacidad
del agua para resistir un cambio de pH que
tendría que hacerse más ácida. en el caso de este
proyecto investigativo, es necesaria la medición
de la alcalinidad y el pH para determinar la
corrosividad del agua, se denota un pH de 6,46
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mismo resultado arrojado por el potenciómetro,
lo cual nos indica un humedal con un pH con
tendencia a un poco ácido, pero, de igual forma
indica que está al mismo nivel que un lago
saludable, cabe resaltar, que eso no significa
que lo sea, sencillamente nos muestra un rango
normal de pH en agua superficial, esto indica
que en el momento de realizar la recolección de
la muestra, esta muestra de humedal al no ser
tan profundo, toma parte por agua superficial
del humedal Juan Amarillo.
En cuando a la acidez tenemos que la acidez de
un agua se debe a la presencia, tanto de iones
H+ libres (acidez actual dada por el pH), como
a la de sustancias capaces de liberar protones
directamente a partir de sus moléculas, como
son las de los ácidos inorgánicos débiles y
orgánicos,
o
indirectamente
como
consecuencia de su reacción con el agua (ej.
CO2, sales hidrolizables) Dado por
ya que la acidez de este tipo de aguas está dada
principalmente por 𝐶𝑂2 . En este caso pudo
suceder una oxidación biológica de sustancias
orgánicas, esto debido a que la muestra tomada
fue de un humedal en aguas contaminadas. En
estos casos, cuando se restringe la actividad
fotosintética, la presión parcial de 𝐶𝑂2 en el
agua puede superar la presión atmosférica, en
cuyo caso el gas escapa a la atmósfera. Para el
caso de la determinación de la acidez debemos
tener en cuenta que este puede variar cuando no
se toma in situ, ya que, el dióxido de carbono
que es el principal factor para la acidez se puede
disociar en el medio.
Gráfica 1, sistema Carbonato acidez, Calidad del agua
UdeA
Tomando esta gráfica como referencia en
cuanto a la presencia de carbono inorgánico a
una escala de pH, se denota que para la muestra
de agua analizada hay un pH de 6.46. En este
valor se observa que hay una presencia del
dióxido de carbono entre 0,6 y 0,7, por ende, se
tiene en cuenta que su alcalinidad va a ser baja
o casi nula, ya que, esta se presenta cuando se
refleja un pH superior a 8.
Por su parte, los sólidos disueltos y los sólidos
volátiles fueron aquellos que se encontraron en
mayor proporción, incluso que los cloruros y el
calcio analizado. Estos solidos mantienen cierta
relación con la turbidez, identificada en la
muestra, y desde la teoría respecto a la demanda
química de oxígeno y la presencia de
microorganismos como el carbono orgánico
total. Así, se vio gran cantidad de solidos
disueltos disueltas (aproximadamente 95mg) de
los cuales al realizar la calcinación queda
aproximadamente
5mg.
Es
decir,
aproximadamente 90mg de los sólidos son
volátiles, es decir, estructuras de carbono que se
evaporan a altas temperaturas, mientras los 5mg
restantes puede corresponder a diferentes
compuestos inorgánicos o metales.
Dados los valores registrados y comparados
con lo estipulado por el ministerio de la
protección social ministerio de ambiente,
vivienda y desarrollo territorial en la resolución
número 21 15 del 22 de junio del 2007, las
muestras analizadas cumplen con ciertos
fatores de calidad de agua, pues presenta bajas
concentraciones en aspectos como la cantidad
de cloruro y de calcio en la muestra, por otro
lado esto no se ve tan reflejado en el factor de
carbono orgánico total, pues los resultados
hallados de solidos volátiles sobre pasan el
valor de 5mg/l que se considera estándar para
agua potable, sin embargo, estos valores se
consideran muy buenos para fuentes hídricas
como lo es un humedal y refleja una baja
concentración en el mismo. Con esto, se
determinan una alta cantidad de solidos
directamente relacionado al lugar donde se
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realizó la toma, el cual poseía vegetación
cercana.
Cloruros
El ion cloruro es uno de los iones inorgánicos
que se encuentran en mayor cantidad en aguas
naturales, residuales y residuales tratadas, su
presencia es necesaria en aguas potables. Por
ello es s importante poder determinar la
concentración de cloruros en aguas naturales,
residuales y residuales tratadas en un amplio
intervalo de concentraciones. Según WHO,
1996, los niveles de concentración de cloruros
en agua no contaminada se encuentran en unos
valores menores a los 10 mg/L. En la
experimentación se obtuvo un valor de 19, 49
mg/L, realizando la comparación se deduce que
esta es un agua contaminada.
Dureza
La dureza del agua es causada por todos los
cationes metálicos divalentes, en especial el
Ca+, Mg2+, Sr2+, Fe2+, Mn2+. En este caso se hace el
enfoque en la presencia de calcio que puede
haber en la muestra de agua obtenida ya que
este tipo de metal causa mayor aporte de
dureza, siendo así que, para la determinación
realizada, se obtuvo una cantidad de 3.42mg/L
de Ca+.
Tabla 6. Calidad del agua, sistema Carbonato dureza.
UdeA
Realizando una comparación con la tabla 6, se
deduce que la muestra tratada refiere a un tipo
de agua blanda a causa de la clasificación que
exponen y el rango en que se encuentra el
resultado obtenido.
Cuadro 1. Ministerio de Salud. Características
químicas que tienen mayor consecuencia en la salud
humana. Valores de Cloro Decreto 1575.2007.
Además, se tiene en cuenta el decreto 1575 del
2007 del ministerio de salud, que realiza una
caracterización en los niveles de algunos
parámetros que contiene el agua, para el
consumo humano, siendo así que al realizar la
comparación se encuentra que el nivel máximo
aceptable para cloruros es de 250 mg/L y al
tomar el resultado de la determinación de Cl19,49mg/L. se observa a simple vista que
responde al rango establecido.
Una vez expuestas estas dos posturas podemos
dar por entendido que, aunque es un agua
contaminada o levemente contaminada, esta
misma no representa un daño a la salud.
Cuadro 2. Ministerio de Salud.
Características químicas que tienen mayor
consecuencia en la salud humana. Valores de
calcio. Decreto 1575.2007.
Según el decreto 1575 de 2007 del ministerio
de salud los índices aceptables de niveles de
calcio para que no afecten la salud humana no
deben exceder los 60 mg/L, al realizar la
comparación del resultado obtenido se die que
la muestra de agua analizada presenta un bajo
nivel de calcio y por ende no presenta un
peligro para la humanidad, si en algún
momento adverso se llega a consumir.
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Cabe destacar que para este tipo de
determinación no se tuvo en cuenta la
preservación del analito a una temperatura
específica por lo cual, este factor puede
intervenir en la medición.
humedal, por tal razón se deben buscar trabajar
en ambos frentes dando así un proceso de
solución más efectivo y con mayor durabilidad
sobre estos ecosistemas tan importantes para la
ciudad.
CONCLUSIONES
BIBLIOGRAFÍA
Teniendo en cuenta el proceso de la realización
del proyecto se logró describir e identificar cada
uno de los parámetros fisicoquímicos del agua,
así mismo, el desarrollo de cada una de las
practicas realizadas para el proyecto.
1575, 2007, características , instrumentos
básicos y frecuencias del sistema de control y
vigilancia para la calidad del agua para
consumo humano, resolución 2115 de 2007.
Tomado de: Resolución_2115_de_2007.pdf
(minsalud.gov.co)
Se logró la comparación de la literatura con la
experimentación a cerca de la naturalidad del
agua del humedal , preservándose a pesar de las
contaminaciones presentes en el medio, ya que,
los resultados arrojados demarcan un bajo
índice de contaminación y ´viabilidad para la
preservación de la vida.
Teniendo en cuenta la muestra se plantearon 6
tipos de análisis diferentes determinados como
volumétricos y gravimétricos, empleando los
conocimientos adquiridos durante el semestre,
se logró un análisis de aguas considerablemente
bueno.
Los procedimientos desarrollados muestran que
en general, las muestras cumplen con los
diversos parámetros de sanidad de agua, siendo
el valor de mayor relevancia los sólidos
calculados relacionando los mismos a la gran
cantidad de vegetación dada en la zona de
donde proviene la muestra de agua analizada.
Luego del anterior planteamiento y desarrollo,
sobre la problemática de contaminación, es
necesario resaltar la importancia de empezar a
darle un cierre a las fuentes contaminantes,
pues por mayor análisis o procedimiento que se
realicen para su descontaminación, no tendrá un
efecto duradero ya que las fuentes de
contaminación seguirán alimentando la
problemática y se verán insuficientes las
medidas tomadas por la alcaldía y demás entes
de control para asegurar la preservación del
Marín J. Correa J, 2010, evaluación de la
remoción de contaminantes en aguas
residuales en humedales artificiales utilizando
la guadua angustifolia kunth. niversidad
tecnológica de Pereira facultad de tecnología
escuela de tecnología química. tomado de :
https://repositorio.utp.edu.co/server/api/core/bi
tstreams/fb9fad44-3a82-4e2e-96699ad3ead6466c/content