Inf CAS 1 Aigua de mar, aigua embotellada i aigua destil·lada PDF

Preview

Summary

Informe de pràctiques de l'assignatura de Tècniques Científiques Integrades I del grau de Biologia. Correspon a la pràctica de comparació de les diferents aigues....

Description

AIGUA DE MAR, AIGUA EMBOTELLADA I AIGUA DESTIL·LADA

Andrés Cuspinera, Eudald TCI-II Grup 1 01 de febrer de 2022

1. RESUM L’experiment realitzat ha permès comparar tres tipus d’aigua diferent, destil·lada embotellada i de mar, en diferent àmbits físico-químics. S’han realitzat estudis en la densitat, el pH, la conductivitat i de caracterització química. Aquests anàlisis han permès diferenciar clarament l’aigua de mar de les altres dues, degut a la gran concentració de sals que presenta aquesta respecte a les altres. Per una altra banda, també s’han pogut comparar els resultats obtinguts de l’aigua embotellada respecte a les dades que s’indiquen a l’etiqueta d’aquesta.

2. INTRODUCCIÓ L’ésser humà està compost de al voltant d’un 70% d’aigua. No obstant, no tota l’aigua és vàlida per al consum humà, ja que les característiques entre els diversos tipus d’aigua que trobem a l’actualitat són molt variades. L’aigua pura representa únicament la molècula d’H2O, sense cap altra substància ni microorganisme. Degut al gran cost que suposa el procés de purificació d’aigua, s’utilitza l’aigua destil·lada, obtinguda a partir de la evaporació i condensació d’aigua. Tot i no presentar les mateixes propietats que l’aigua pura, és la que té propietats més similars i que per tant s’utilitza com a símil a aquesta. A continuació trobem l’aigua embotellada, apta per al consum humà i que aporta certes substàncies beneficioses i necessàries, com són els clorurs, els sulfats o el calci, entre d’altres. Aquestes aigües estan regulades per l’estat i han de complir amb diverses especificacions establertes en funció del tipus d’aigua en qüestió. En el cas de l’aigua analitzada, “ Estrella I”, està declara Aigua Mineral Natural, el que implica que ha de ser microbiològicament sana, extreta d’un jaciment subterrani i que hagi mantingut les seves característiques originals intactes, a més de complir uns requisits establerts en el Reial Decret (Real Decreto 1798/2010, BOE). Finalment, trobem l’aigua de mar, la qual és reconeguda per la seva salinitat. La gran quantitat de sals que presenta aquesta aigua és la que la fa inservible per al consum humà ja que pot acabar provocant la mort cel·lular per deshidratació. D’aquestes mostres se’n mesurarà la densitat, el pH i la conductivitat. La densitat utilitza la massa i 𝑚 el volum a partir de la fórmula següent: 𝑑 = 𝑉

El pH, calculat a partir d’un pH-metre amb elèctrode de vidre, es basa en la expressió de NERNST, la qual relaciona el potencial de l’elèctrode amb l’activitat dels ions H + mitjançant la relació E=E0+2,3·(R·T·n-1· F-1)·log10 a H. En canvi, la conductivitat elèctrica de l’aigua (γ) representa la conductància entre dos elèctrodes de 1 cm2 cadascun separats un de l’altre 1 cm (Rodier, J., 2011).

3. OBJECTIUS Amb aquest experiment, es busca poder diferenciar les diverses propietats que presenten cada scuna de les aigües a les que s’han realitzat aquestes proves i poder comparar-les entre elles. Alhora, també permet validar la informació donada en l’etiqueta de l’aigua embotellada amb els resultats obtinguts.

3

5. MATERIAL I MÈTODES Densitat: Per tal d’obtenir el resultat més correcte evitant possibles errors experimentals, cal començar obtenint un volum de la mostra conegut. És va utilitzar un pipeta aforada de 25mL, la qual proporciona una precisió de ±0,03mL, i seguidament es va pesar aquest volum en una balança de precisió ±0,001g introduint l’aigua en un vas de precipitats prèviament tarat. Es va repetir aquest procés per a cada una de les mostres a estudiar. pH: Es va utilitzar un pH-metre “Basic 20” de la marca CRISON (Figura 1.1). Previ al seu ús es va calibrar i després de cada mesura es va fer un rentat amb aigua destil·lada per evitar que la mostra anterior alteri els resultats de la següent. La quantitat d’aigua utilitzada en cada un d’aquests anàlisis no necessitava precisió per això es va realitzar la mesura amb aproximadament 25 mL de cada un dels diferents tipus d’aigua. Conductivitat: Amb una metodologia similar a la del pH, es va estudiar la conductivitat de cada una de les aigües a analitzar. El conductímetre utilitzat va ser el “CM 35” de la marca CRISON (Figura 1.2). Es va calibrar abans del seu ús i es van realitzar rentats després de cada mostra analitzada per a evitar alteracions en les mesures posteriors. Es van utilitzar 25 mL de cada mostra en un vas de precipitats.

Fig. 1.1: Fotografia del pH-metre utilitzat

Fig. 1.2: Fotografia del conductímetre utilitzat

Caracterització química: La realització de les dissolucions i dels reactius es va realitzar tenint en compte la puresa de cadascun dels soluts, presents a les etiquetes d’aquests. Es va utilitzar una balança de precisió ±0,001g. Seguidament es va diluir en aigua i es va arrasar fins al volum final a un matràs aforat de 100 mL. Tant després de realitzar els càlculs de solut necessari com després d’enrasar, es va haver d’esperar a la confirmació del professor. A l’hora de manipular el Nitrat de Plata (AgNO 3) es va fer amb guants. Finalment, per tal de realitzar les proves de precipitació, es van realitzar 3 tubs d’assaig com a grup control amb solucions adequades per als reactius a fer servir amb les diferents aigües. En aquest cas van ser les següents: -

NaCl per al reactiu de AgNO3

-

Na 2SO4 per al reactiu de BaCl2

-

CaCl2 per al reactiu de Na 2CO3

4

6. RESULTATS I DISCUSSIÓ Els resultats per a cada un dels grups pel que fa la densitat, el pH i la conductivitat es mostren a la taula 1.1. Es pot observar com els valors que s’obtenen per a la densitat no varien gaire entre grups ni tampoc entre tipus d’aigua, únicament es pot apreciar un petit augment de la densitat per a l’aigua de mar. En canvi, per als valors de pH, s’aprecia una mica més de diferència. Començant pels resultats dels grups, es poden diferenciar una mica els valors dels grups 3 i 4 dels de la resta. El motiu d’això pot venir donat pel fet que aquests dos grup van utilitzar un pH-metre diferent al de la resta de grups, per això no s’observa gaire diferència entre els seus resultats, però si respecte al dels altres grups. Exceptuant aquest cas, en general els resultats obtinguts no varien massa els uns respecte als altres. Finalment, pel que fa la conductivitat si que es possible veure una gran variació entre els resultats, tant entre grups com entre les diferents aigües. En cal destacar, sobretot, el canvi d’unitats de µs/cm a ms/cm en l’aigua de mar. Taula 1.1: Resultats obtinguts per cada grup en les diferents proves físiques realitzades a cada tipus d’aigua. Densitat (g/ml) pH Conductivitat Destil·lada Embotellada Mar Dest. Emb.. Mar Dest. Emb. Mar Grup 1 1,006 0,991 1,023 6,79 7,85 7,77 28 µs/cm 428 µs/cm 31,3 ms/cm Grup 2 0,994 0,999 1,040 6,78 7,97 7,80 51,4 µs/cm 372 µs/cm 61,7 ms/cm Grup 3 0,992 0,988 1,019 5,86 7,31 7,21 87,5 µs/cm 241 µs/cm 46,9 ms/cm Grup 4 0,995 0,996 1,023 5,94 7,33 7,21 9,22 µs/cm 304 µs/cm 52,3 ms/cm Grup 5 0,994 0,984 1,026 6,89 8,00 7,82 10,61 µs/cm 356 µs/cm 61,4 ms/cm Grup 6 0,997 0,994 1,025 6,65 7,69 7,89 11,24 µs/cm 314 µs/cm 61,7 ms/cm

Els valors de densitat obtinguts en aquest experiments es poden comparar amb els establerts pel Manual tècnico del Agua¸ el qual determina, en funció de la temperatura, la densitat de l’aigua pura i la del mar. Els valors indicats per a l’aigua pura a 18ºC, temperatura a la que es van realitzar les mesures de massa i volum són de 998,5976 kg/m3 que convertits a g/ml són 0,9986 g/ml, mentre que la mitjana dels obtinguts durant aquest dia va ser de 0.9963 g/ml. Pel que fa a la densitat de l’aigua de mar, el valor esperat era de 1,024763 g/ml, pels 1,026 g/ml que es van mesurar (Degrémont, 1979). Respecte a la prova de caracterització química, els resultats de precipitació obtinguts es mostren en la taula 1.2, en la qual es pot observar com a l’aigua de mar es mostren en gran quantitat els 3 ions que es buscaven (SO42-, Cl- i Ca 2+) i la presència de l’ió Cl- a les tres aigües mostrejades. Pel que fa a aquests resultats, cal tenir en compte que varien en funció de la quantitat de reactiu utilitzat: com més reactiu s’utilitzi més precipitarà. Taula 1.2: Resultats de les precipitacions per cada un dels reactius i les mostres. Llegenda: Precipita molt (P+), Precipita tot i que costa veure (P) i No precipita (NP)

Aigua de mar Aigua embotellada Aigua destil·lada

AgNO3 P+ P P

BaCl2 P+ NP NP

Na2CO3 P NP NP

5

Les reaccions que tenen lloc per a aquestes precipitacions són les següents (Precipitat marcat amb el símbol ↓): 1) NaCl + AgNO3  NaNO3 + AgCl ↓

(Cl-)

2) Na2SO4 + BaCl  BaSO4 ↓ + 2NaCl

(SO42-)

3) CaCl2 + Na 2CO3  CaCO3 ↓ + 2NaCl

(Ca 2+)

La prova de caracterització química ens permet establir que, tal i com es podia esperar, l’aigua que conté una quantitat de sals més elevada és la de mar. Per una altra banda l’aigua destil·lada mostra que hi ha clorurs presents, no hauria de ser així, però com no es una aigua 100% pura es pot entendre que puguin ser detectats, a més també hi afecta la quantitat de reactiu AgNO3 utilitzat. Pel que fa a l’aigua embotellada, els resultats haurien de coincidir amb els de la etiqueta (Figura 1.3), tanmateix, aquesta indica que hi són presents els tres ions que es buscaven. La falta de precipitat d’aquests ve donat per la diferència en la constant de precipitació que tenen cadascun d’aquests productes, en el cas del Clorur de Plata, presenta una constant molt baixa, fet que permet que precipiti molt fàcilment i sigui visible. En canvi, el Sulfat de Bari i el Carbonat de Calci presenten constants més elevades i això en dificulta la seva precipitació.

Figura 1.3: Anàlisi químic present a l’etiqueta de l’aigua embotellada utilitzada per a l’experiment.

7. CONCLUSIONS A partir dels resultats obtinguts, es pot determinar que l’aigua amb un contingut més elevat de sals és l’aigua de mar amb una diferència molt notable i que confirma les suposicions realitzades a l’inici de l’experiment. Pel que fa a l‘aigua destil·lada, la qual fa la funció de control, presenta resultats que reafirmen que no és aigua 100% pura. Tot i així, aquests no s’allunyen dels quals s’esperaria d’aigua pura. Finalment, respecte a l’aigua embotellada, es pot arribar a la conclusió que aporta els elements que es presenten a la etiqueta, tot i que aquests no siguin visibles amb l’experiment que s’ha dut a terme degut a les diferències en la constant de precipitació de cadascun d’ells.

8. BIBLIOGRAFIA Espanya. Real Decreto 1798/2010, de 30 de diciembre, por el que se regula la explotación y comercialización de aguas minerales naturales y aguas de manantial envasadas para consumo humano.(BOE [en línia], núm. 16, 19-01-2011, pàg. 6111-6133). https://www.boe.es/eli/es/rd/2010/12/30/1798 Rodier, Legube, B., & Merlet, N. (2011). Análisis del agua / Jean Rodier, Bernard Legube, Nicole Merlet y colaboradores ; [traducción: Santiago Balagué Dolz] (9a ed., completamente puesta al día). Omega. Manual técnico del agua / [redacción y edición Société Degrémont] (4a ed.). (1979). Degrémont.

6...