Análisis físico químico del agua

1. Objetivos
3. Materiales
   Utilizados
4. Resultados
5. Reporte de los
   Resultados
6. Discusión de
   Resultados
7. Antecedentes
8. Post – Laboratorio
   (Anexado)
9. Funciones del Agua como proceso
   en la Industria Alimentaria
10. Conclusión
11. Bibliografía

Objetivo
General:

Realizar análisis Físico –
Químicos del agua,
evaluando los resultados frente a los estándar de calidad para
agua
potable.

Objetivos
Específicos:

• Determinar el material que queda en la cápsula
  luego de la evaporación de la muestra de agua
  y secado en una estufa a una temperatura
  determinada.
• Determinar cual es la intensidad de la alcalinidad y
  acidez del agua, con la ayuda de un
  potenciómetro.
• Determinar la alcalinidad del agua representada por
  el contenido de bicarbonatos, carbonatos e hidróxidos,
  utilizando un indicador para determinar su punto fina por la
  titulación colorimétrica. (Esta va a ser
  denominada alcalinidad total).
• Determinar la alcalinidad fenolftaleinica del agua
  debido a la presencia de iones bicarbonatos, midiéndose
  con fenolftaleina como indicador.
• Determinar el contenido de sales carbonaticas y no
  carbonaticas asociadas con los iones calcio y magnesio (dureza
  total).
• Determinar si el agua
  contiene cloro residual.

INTRODUCCIÓN.

En nuestro planeta, el agua
(H2O) es la única sustancia que coexiste
abundantemente en los tres estados físicos posibles. Es
nuestro único líquido común y el
sólido pura mas ampliamente distribuido, estando siempre
presente en todas partes de la atmósfera suspendido
en forma de partículas de hielo o sobre la superficie
terrestre en diversos tipos de nieve y hielo. Es esencial para la
vida; como importante reguladora de la temperatura
corporal, como disolvente y vehículo portador de
nutrientes y productos
catabólicos, como reactante y medio de reacción,
como lubricante y plastificador, como estabilizante de la
conformación de biopolímeros, como probable
inductora del comportamiento
dinámico de macromoléculas, incluyendo sus
propiedades (Enzimáticas) catalíticas y de otras
formas ignoradas. Es verdaderamente sorprendente que la vida
orgánica dependa tan íntimamente de esta
pequeña molécula inorgánica y quizás
mas destacable aun que muy pocas personas y científicos se
hayan percatado de ello.

Pero el agua como principal componente de muchos alimentos;
realiza una serie de tratamientos tanto industriales como
domésticos; para obtener los:

• Residuos totales
• PH
• Alcalinidad
• • Fenolftaleina
  • Total
• Dureza Total
• Cloro residual

Lo dicho anteriormente es lo que vamos a demostrar en el
siguiente con una muestra de agua
tomada en un hogar del Estado
Cojedes

Para saber que calidad tiene el
agua que estamos consumiendo; todo estará respaldado de
las normas COVENIN y
referencias bibliográficas.

Materiales
Utilizados:

• Cápsula de porcelana
• Phmetro
• Bureta
• Fiola de 250 ml
• Fiola Yodométrica
• Pipeta de 50 ml (volumétrica)
• Buffer pH 4
  ±
  0,01
• Buffer pH 7
  ±
  0,01
• Fenolftaleina (indicador)
• Anaranjado de Metilo (indicador)
• H2SO4 0,0113 N
• Solución amortiguadora pH 10
• Negro de eriocromo T (indicador)
• E.D.T.A 0,01 N
• Almidón soluble 1 % (indicador)
• H2PO4 25 %

Resultados

(Sin
comentarios)

• Muestra de agua tomada en el "pueblo nuevo"
  callejón "El trópico" casa nº 51 – 56
  Tinaco Edo – Cojedes a las 6:00 am (25 – 02 –
  04) por David Ramos C.I.: 15.628.626.

Los Análisis Realizados

1. 1. Cápsula sin residuos = 47,15
      gramos
   2. Cápsula con residuos = 47,16
      gramos
2. Residuos totales:
   1. pH de la muestra de agua = 7,2
3. pH:
   1. Fenolftaleina: Alcalainidad resultó 0
      (cero) "no dio color"
   2. Total : se utilizaron con un volumen
      de 12 ml de H2SO4 al 0,0113 N para
      obtener la coloración naranja.
4. Alcalinidad
5. Dureza total: se utilizó un volumen de 16,5
   ml de EDTA al 0,02 N para obtener al punto final un
   "azul".
6. Cloro residual: se utilizó un volumen de 2,3
   ml de tiosulfato de sodio al 0,001 N

Reporte de los
Resultados:

1.- Residuos Totales:

RF = 47,16 gr – 47,15 gr = 0,01 gr.

50 ml mustra = 0,05 lt

0,5 lt à 0,01 gr

1 lt à x (?)

x = 0,01 gr x 1 lt / 0,05 = 0,2 gr / lt = 200
mg/lt

2.- pH:

pH de la muestra de agua = 7,2.

3.- Alcalinidad:

4.- Dureza Total:

5.- Cloro Residual.

Discusión de
Resultados:

1. 1. Para el agua de tomar: el límite es 500 mg/lt
      (0,5 gr/lt) Þ
      según las normas
      internacionales.
   2. Según COVENIN 2342 – 86. Agua
      Potable. Establece que el residuo filtrante total a 180
      ºC, debe ser menor de 0,5 mg.
   3. En la muestra de agua que se utilizó en el
      laboratorio, se puede decir que el residuo
      total, está en los parámetros de las normas
      internacionales. Porque fue de 200 mg/lt Þ 0,2
      gr/lt.
2. Residuos Totales:
   1. El valor
      normal del pH para el agua de consumo
      es de 7,6.
   2. Según COVENIN 2187 – 84. Agua
      Potable. Establece que la determinación de acidez en
      el agua, debe estar entre 6,5 – 8,5 pH.
   3. Entonces se puede decir que la muestra de agua
      utilizada, es apta para el consumo
      ya que se encuentra entre los rangos establecidos por
      COVENIN. (El agua tuvo un pH de 7,2).
3. Determinación del pH
   1. Según las normas COVENIN 2188 – 84.
      Agua Potable. Establece que para la determinación de
      la alcalinidad en el agua potable, esta debe ser menor de
      20 mg/lt de CaCo3.
   2. Comparando el resultado de la muestra de agua
      utilizada que fue de 2,71 mg/lt, con las normas COVENIN, se
      puede decir que la alcalinidad del agua es bastante
      baja.
4. Determinación de la Alcalinidad:
   1. Según COVENIN 2408 – 86. Agua.
      Establece que para la determinación de la Dureza
      Total del agua, debe ser menos de 5 mg/lt.
   2. Se puede decir que la muestra de agua utilizada
      es poco dura, ya que su resultado fue de 3,30
      mg/lt.
5. Determinación de la Dureza
   Total:

Antecedentes

Acidez
pH:

La acidez de un agua es una medida de la cantidad total
de substancias ácidas (H+) presentes en esa agua,
expresados como partes por millón de carbonato de calcio
equivalente. Se ha demostrado que un equivalente de un
ácido (H+) es igual al equivalente de una base (OH-). Por
lo tanto no importa si el resultado se expresa como ácido
o como base y, por conveniencia, la acidez se reporta como el
CaCO3 equivalente debido a que en muchas ocasiones no
se sabe con exactitud que ácido está
presente.

Alcalinidad:

Es una medida de la cantidad total de sustancias
alcalinas (OH-) presentes en el agua y se expresan como partes
por millón de CaCO3 equivalente. También
se hace así porque puede desconocerse cuáles son
los álcalis presentes, pero éstos son, al menos,
equivalentes al CaCO3 que se reporte.

"La actividad de un ácido o un álcali se
mide mediante el valor de pH.
En consecuencia, cuanto más activo sea un ácido,
menor será el pH y cuanto más activo sea un
álcali, mayor será el pH.

Cloro Residual:

La concentración del cloro residual "libre",
así como la porción relativa entre los cloros
residuales "libre" y "combinado", son importantes cuando se
practica la cloración q residual libre. En un determinado
abastecimiento de agua aquella porción del cloro residual
total "libre", sirve como medida de la capacidad para "oxidar" la
materia
orgánica. Cuando se práctica la cloración q
residual libre, se recomienda que cuando menos, el 85 % del cloro
residual total quede en estado
libre.

La cloración es también un método
relativamente eficiente como tratamiento correctivo, si se aplica
en las cantidades adecuadas, adicionales a las que se requieren
para propósitos de desinfección.

A veces se requieren tan grandes concentraciones de
cloro, que se necesita de un decloración posterior para
que no se presenten sabores ni olores de cloro en el agua. Una
técnica de cloración relativamente reciente,
incluye el uso de cloruro de sodio junto con la cloración
ordinaria. En esta reacción se produce bióxido de
cloro.

Post
– Laboratorio
(Anexado):

Tratamiento que
recibe el H2O antes de su uso industrial o
doméstico:

Los tratamientos recomendados para un H2O cualquiera
dependerán del uso al cual ella se destine:
doméstico, industrial, etc. El H2O que se
utiliza para el abastecimiento de una población (usos básicamente
domésticos) debe ser, específicamente, un agua
exenta de organismos patógenos que evite brotes
epidémicos de enfermedades de origen
hídrico. Para lograr esto será necesario
desinfectar al agua mediante tratamientos físicos o
químicos que garanticen su esterilidad microbiano –
patógena.

Los tratamientos mas conocidos son la cloración
propiamente dicha, hipocloración y cloraminación;
la aplicación de ozono, rayos ultravioletas, cal y plata.
De ellos, el primero es el casi universalmente adoptado, en
razón, principalmente, a que el cloro deja residuos que
pueden eliminar contaminaciones posteriores.

Tratamiento de Desinfección de Agua para uso
Industrial o Domestico:

El Ozono (O3):

Es en realidad oxigeno
trimolecular, presentando la propiedad de
desintegrarse fácilmente y convertirse en oxígeno
nacientes, el cual tiende a oxidar rápidamente las
materias orgánicas presentes en la reacción. Si
aplicamos ozono al agua, podremos con tal virtud obtener una
desinfección cuyo procedimiento se
denomina ozonificación. Lo aparatos ozonificadores
inyectan al agua el aire ozonificado;
luego se mezcla ese aire durante un
tiempo
suficiente para que actúe su poder
desinfectante.

Los Rayos Ultravioletas:

Los rayos ultravioletas, producido en el espectro solar
inmediatamente después de los violetas, son invisible y
poseen la propiedad de
destruir bacterias y
esporas en virtud de la longitud de onda de sus rayos. Esta
desinfección se efectúa haciendo pasar el agua, en
filetes debe ser de un espesor de unos 10 cm. Esta técnica
motivo muchos gastos excesivos
y diseños complicados, pocos prácticos, para
desinfectar volúmenes apreciables de agua, como es en el
caso de abastecimientos municipales.

Plata:

Mediante el procedimiento
denominado electrocadismo se puede desinfectar el agua con la
ayuda de plata, metálica. La técnica consiste en
pasar el agua a través de un tubo que contenga electrodos
de plata metálica conectados a un generador de corriente
directa de 1,5 voltios.

Tratamiento del H2O ante del uso
Industrial (Físico o Químico):

La purificación del agua para uso industrial
puede ser muy compleja o relativamente simple, dependiendo de las
propiedades del agua cruda y del grado de pureza requerid. Se
emplean muchos métodos y
combinaciones de ellas, pero todos abarcan tres procesos
básicos: tratamiento físico, químico y
fisicoquímico.

Tratamiento Físico:

El tratamiento físico abarca los procesos
mediante los cuales las impurezas se separan del agua sin
producirse cambios en la composición de las sustancias.
Los métodos
mas comunes son sedimentación, colado y filtrado, destilación.

• Sedimentación

En la sedimentación se aprovecha la
acción que ejerce la fuerza de
gravedad sobre las partículas mas pesadas que el agua,
que descienden depositándose sobre el fondo. Las aguas
superficiales contiene diferentes cantidades de materia en
suspensión y este método
se emplea para clarificar el agua cruda, ya sea por
sedimentación simple o mediante la adición de
coagulantes químicos. Los recipientes donde se lleva a
cabo este proceso se
denominan tanque de sedimentación.

• Colado y Filtrado:

Los coladores y filtros pueden utilizarse cuando se
necesario eliminar sólidos suspendidos o flotantes en el
agua, ya sea como paso adicional, después de la
sedimentación, o cuando el espacio disponible no permite
la instalación de depósitos de
sedimentación.

Existen varios coladores de uso comercial, siendo los
mas comunes los de tela, malla metálica, tambor
giratorio y disco giratorio. Los filtros de tela y malla
metálica se utilizan cuando os materiales
suspendidos son relativamente finos y están en
concentraciones bajas.

• Destilación:

La destilación es el método mas
antiguo para obtener agua pura de alta calidad. Mediante este
proceso
puramente físico de evaporación y
condensación pueden eliminarse casi totalmente tanto
sólidos disueltos como los suspendidos.

El equipo de destilación debe estar
diseñado en tal forma que la eliminación de lodos
e incrustaciones pueda hacerse con un mínimo de mano de
obra.

Tratamiento Químico:

El tratamiento químico es uno de los procesos en
los que la separación de las impurezas del agua implica la
alteración de la composición del material
contaminante.

• Precipitación:

Cuando se añaden a una solución acuosa
algunas sales solubles, parte de los iones libres pueden
reaccionar para formar compuestos comparativamente
insolubles.

• Suavizamiento:

El primer proceso químico de
precipitación que se empleó comercialmente, fue
la adición de cal hidratada(Ca(OH)2) al agua
para eliminar la dureza de bicarbonatos. La cal disminuye la
dureza de bicarbonato formando carbonato de calcio
relativamente insoluble:

Ca(OH)2 +
Ca(HCO3)2 à 2CaCO3 +
2H2O

Métodos Empleados para Eliminar la Dureza del
H2O Agua:

Los métodos son:

• Decantación
• Filtración

El tratamiento dependerá de la dureza del
H2O

La dureza puede ser carbonática y no
carbonática, dependiendo de que las sales de Ca y Mg sean
carbonatos y bicarbonatos o sulfatos y cloruros. La dureza puede
ser reducida por el método de cal – soda, en el cual
el óxido de calcio, Ca(OH)2 cal viva o apagada
reacciona con la dureza temporal bicarbonática,
produciendo precipitados de Ca o Mg y la soda
ash(Na2Co3) (sulfatos y cloruros),
produciendo también precipitados de Ca y Mg. Estos
precipitados son removidos por decantación y
filtración.

¿Cómo Influye la Dureza del
H2O en la Calidad Final de los Alimentos?:

el empleo de
H2O con dureza (proviene del carbonato de calcio) y en
el escaldado de vegetales reduce la absorción de agua
totalmente carente de cationes también ejerce efectos
negativos en estos productos. En
el caso de las frutas que contiene pectinas, los iones divalentes
producen una mayor rigidez.

El agua es el principal componente de muchos alimentos,
teniendo cada alimento su propio y característico contenido de este
componente. El agua en la cantidad, localización y
orientación apropiados influyen profundamente en la
estructura,
aspecto y sabor de los alimentos y en su susceptibilidad a la
alteración debido a que la mayoría de los alimentos
frescos contienen grandes cantidades de agua, se necesitan modos
de conservación eficaces si se desea su almacenamiento a
largo plazo.

¿Cuáles son los Métodos de
Cloración de H2O?:

según las normas COVENIN los métodos
son:

1. Este método se basa en que en una
   solución neutra o ligeramente alcalina, el cromato de
   potasio puede indicar el punto final de la titulación
   de cloruros con nitratos de plata. El cloruro de plata es
   precipitado cuantitativamente antes de que el cromato de
   plata rojo se haya formado.

2. Método de Mohr:

   En este método los cloruros de un volumen
   conocido de agua precipitan en presencia de ácidos
   nítricos por un exceso de nitrato de plata
   valorado.

   Este exceso de sal de plata se determina con una
   solución valorada de sulfocianuro amónico en
   presencia de alumbre de hierro que
   actúan como indicador.

3. Método de Charpentier –
   Volhard:
4. Método de Nitrato de
   Mercurio:

En este método los cloruros pueden ser
titulados con nitrato de mercurio debido a la formación
de cloruro de mercurio soluble y ligeramente disociado. En el
intervalo de pH 2,3 – 2, 8 la difenilcarbonaza indica el
punto final de la titulación por la formación de
un complejo púrpura con exceso de iones
mercúricos.

Tratamiento que Recibe el Agua antes de Alimentar las
Calderas:

• Adición en frío de una determinada
  dosis de calcio: el calcio y el magnesio de los bicarbonatos
  precipitan bajo la forma de carbonatos que se eliminan por
  filtración.
• Cambios iónicos "Permutación" debida a
  filtros de zeolitas (silicio – aluminatos de sodio) que
  retienen los iones Ca2+ y Mg2+ y ceden,
  en su lugar iones Na+, Este intercambio tiene por efecto crear
  un agua rica en bicarbonatos de sodio (o carbonato de sodio,
  después de la eliminación del anhídrido
  carbónico durante la ebullición), fuertemente
  alcalina y que no es aconsejable como agua bebida.
• Desmineralización por intercambio
  iónico sobre Resinas Sintéticas: los cationes
  presentes en el agua se reemplazan por iones hidrógeno y
  los aniones por iones hidroxilo; tan sólo deja de
  eliminarse, si el agua la contiene, la sílice
  (SiO2), que no está ionizada.
• Destilación, aplicable especialmente cuando se
  dispone de un excedente de calor
  residual. Hay que resaltar que las aguas desmineralizadas por
  destilación o intercambio de iones, son muy agresivas
  frente al hierro,
  porque los gases,
  concretamente el oxígeno y el anhídrido
  carbónico, son muy solubles en ellas; por lo tanto se
  necesita desgasificarlas antes de introducirlas en un generador
  de vapor.

Funciones del Agua
como proceso en la Industria
Alimentaria:

• En las industrias
  alimentarias el agua se utiliza para diversos fines: producción de vapor, transporte
  lavado, selección y pelado de productos; fluido
  de intercambio térmico para el calentamiento y
  enfriamiento (incluido el enfriamiento de sistemas
  refrigerantes durante la compresión),
  condensación de vapores, limpieza de locales y
  maquinaria, protección contra el fuego, ingrediente en
  los alimentos, etc.
• El agua utilizada para la preparación o
  conservación de alimentos deberá satisfacer
  naturalmente las normas bacteriológicas que existen,
  salvo que se desinfecte por un procedimiento apropiado o que
  durante los procesos sufra algún tipo de
  esterilización.

Ejemplos de Alimentos mas Comunes en la Industria y su
Actividad de Agua:

CONCLUSIÓN:

El agua en todo proceso industrial o
doméstico, debe tener una calidad físico –
química
bastante buena para cualquier uso. En general se puede decir que
según las normas COVENIN, la normas internacionales y los
análisis practicados en el laboratorio;

Al agua natural, potable o de desecho; se le debe
determinar:

• El residuo filtrable total, que es el material que
  queda en el cápsula luego de la evaporación de la
  muestra de agua.
• El pH del agua, el cual indica la intensidad de
  acidez que pueda presentar.
• La alcalinidad, la cual va a depender del pH del
  punto final utilizado en la
  determinación
• La dureza total, que es la que va a medir el
  contenido de sales carbonáticas y no carbonáticas
  asociados con los iones calcio y magnesio (Ca+
  mg)
• El Cloro residual, se bsa en que el cloruro a pH 8
  o menor, libere el yodolibre de la solución de yoduro de
  potasio que se encuentre en la muestra.

Bibliografía:

1. Gustavo Rivas Mijares. "Abastecimiento de Agua y
   Alcantarillados" Segunda edición. Editorial Vegas
   – Caracas. Pág. 301
2. OWEN R. FENNEMA. "Química de los
   Alimentos" segunda edición. Editorial Acribia. Zaragoza
   (España) Pág.21
3. ABERT LENNINGER. "Curso Breve de Bioquímica" ediciones Omega. Barcelona
   pág. 17
4. Norma Venezolana COVENIN Nº 2342 – 86. Agua
   Potable. Determinación del Residuo Filtrable Total
   Secado a 180 ºC (sólidos disueltos).
5. Norma Venezolana COVENIN Nº 2408 – 86. agua.
   Determinación de Dureza Total y Calcio. Método
   Volumétrico. Determinación de Magnesio por
   Cálculo.
6. Norma Venezolana COVENIN Nº 2188 – 84. Agua
   Potable. Determinación de Alcalinidad.
7. Norma Venezolana COVENIN. Nº 2187 – 84. Agua
   Potable. Determinación de Acidez.
8. Norma Venezolana COVENIN Nº 2138 – 84. Agua
   Potable Determinación de Cloruros.
9. SHEPPARD T. POWELL. Manual de Aguas
   para usos Industriales. Ediciones ciencias y
   técnicas. Volumen 4.

Documento cedido por:

JORGE L. CASTILLO T.

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