Laboratorio VI - Ablandamiento de Agua Dura PDF

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metodo experimental para determinar la dureza del agua...

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QUÍMICA INORGÁNICA Informe de Laboratorio

Trabajo Práctico Nº: 6 Tema: Ablandamiento de Agua Dura con Resina Cationica. Objetivos:  

Analizar agua dura y su comportamiento. Determinar iones disueltos en ella. Ablandar agua dura mediante el proceso de intercambio iónico con resina.

Introducción: El agua es una de las sustancias más importantes y uno de los constituyentes principales de la materia viva y del medio que nos rodea. El agua se encuentra en la tierra es sus tres estados físicos: Sólido, líquido y gaseoso. El agua ordinaria generalmente es impura; lleva en disolución sales, gases y a veces, materia orgánica. El agua rica en sales minerales se denomina “agua dura”, y por formar sales insolubles con los jabones, no sirve para lavar; y, al dejar depósitos en tuberías y calderas, es inadecuada para la industria. Las sales más comunes en el agua dura son: Sulfatos, carbonatos, bicarbonatos, y cloruros de calcio y magnesio. La dureza del agua se clasifica en:  Dureza temporal, en donde el agua contiene iones

2+¿ , Mg¿

2+¿ , Ca¿

−¿ H CO 3¿ . Esta dureza

se elimina fácilmente por calentamiento, durante el proceso de tratado del agua, antes de su uso.  Dureza Permanente, que se origina cuando el agua fluye sobre rocas que contienen sulfatos de calcio y de magnesio. Por lo tanto contiene iones

2+¿ , Mg¿

2−¿ 2+¿ , disueltos. Este tipo de SO 4 ¿ Ca¿

dureza puede eliminarse mediante método de intercambio iónico. La purificación del agua puede lograrse mediante filtrado (no elimina la dureza), destilación (elimina toda clase de impurezas, tanto soluble como insoluble), y ablandamiento, por medio de sustancias que separan los iones en solución.

Procedimiento Experimental:



Experiencia 1: Análisis con agua dura.

Colocamos 0,5 ml de agua dura en un tubo de ensayos, y 0,5 ml de agua destilada en otro tubo de ensayos. Agregamos a cada tubo 0,5 ml de solución jabonosa, tapamos y agitamos. Se pudo observar que en la muestra con agua dura no había espuma, solo se formó una nata insoluble, mientras que en la segunda muestra que contenía agua destilada se formó espuma. Lo que ocurrió es lógico, debido a las características de ambas muestras de agua. El jabón agregado reacciona con los iones manera:

2+¿ que contiene el agua dura, de la siguiente Ca¿

−¿ ¿ R−CO O ¿ +¿( ac ) ¿ 2+¿ (ac ) →¿ ¿ +¿+Ca ¿ −¿ Na ¿ 2. R−CO O Lo que no ocurre con el agua destilada, debido a q en la misma no hay iones



2+¿ disueltos. Ca¿

Experiencia 2: Determinación de sulfatos Colocamos en un tubo de ensayos 0,5 ml de una muestra de agua dura. Añadimos 3 gotas de HCl diluido (1:1), y 1 ml de una solución de Ba Cl 2 0,1M. Tapamos el tubo, agitamos, dejamos reposar y vimos que se formó un leve precipitado de color blanco. La reacción fue la siguiente:

−¿ +¿ ¿ H BaS O 4 ↓+2. Cl →

2−¿+BaCl 2 ¿ SO 4¿ Agregamos unas gotas de agua y pudimos observar que el precipitado continuaba.



Experiencia 3: Determinación de Cloruros. Se colocó 0,5 ml de agua dura en un tubo de ensayos. Agregamos unas gotas de ácido nítrico concentrado y después unas gotas de AgN O3 0,1M. Se formó un precipitado de color blanco.

−¿ ¿ −¿+ Ag NO 3 → AgCl ↓+NO3 ¿ Cl Agregamos Hidróxido de Amonio concentrado, y se observó que el precipitado se disolvió. Eso ocurre porque el cloruro de plata es soluble en medio amoniacal. Lo que ocurrió fue:

AgCl+ 2. NH 4 OH → [ Ag ( N H 3 ) 2 ] Cl +2. H 2 O 

Experiencia 4: Determinación de Calcio y Magnesio. Colocamos 2 ml de agua dura en un tubo de ensayos. Se agregó 0,5 ml de solución de carbonato de amonio. Se pudo observar un precipitado de color blanco. Lo que ocurrió fue lo siguiente:

+¿ 2+¿ ( ac ) + ( N H 4 )2 C O3 → CaC O3 ↓+2. N H¿4 Ca¿

Efectivamente el agua dura contenía iones

2+¿ Ca¿

disueltos. Los mismos reaccionaron

produciendo Carbonato de calcio que precipitó y se eliminó por filtración. A la solución que quedó se le agregó 0,5 ml de Fosfato ácido de amonio. Se pudo ver que ligeramente se formó un precipitado de color blanco. Lo que ocurrió fue lo siguiente:

+¿+ ( N H 4 )2 HPO 4 → Mg ( NH 4 ) P O4 ↓+2. NH 4 Cl Mg Cl2 + N H 4¿ Como se formó el precipitado, evidentemente el agua contenía iones



2+¿ disueltos. Mg¿

Experiencia 5: Ablandamiento de Agua Dura.

Se armó la columna de resina Cationica y después se le introdujo agua dura. Se le abrió la válvula de tal manera que la velocidad de goteo sea aproximadamente, 10 gotas por minuto. Recogimos 2 ml de la solución efluente en 6 tubos de ensayos ordenados. A cada tubo se le agregó 0,5 ml de solución jabonosa y observamos que las dos primeras muestras produjeron espuma, aunque la primera, más que la segunda. A partir de la tercera, la cantidad de espuma disminuyó considerablemente, a comparación de las anteriores. Luego en las muestras siguientes se podía observar que ya empezaba a producirse nata insoluble hasta el último tubo. Esto es coherente debido a que la resina se gasta, por decirlo de algún modo, ya que la misma tiene una capacidad definida de intercambio Cationico. La reacción que se produce es:

+¿ ( ac ) ¿ ( ) 2+¿ ac → ( R ' ) 2 Ca+2. H 2. R ' −H +Ca¿ Donde el grupo R de la resina se queda con los cationes calcio o magnesio y libera protones al agua. Conclusión: En esta experiencia hemos comprobado el comportamiento de las aguas duras en frente del jabón. Se ha demostrado la composición de las mismas, mediante agregados de diferentes compuestos que produjeron reacciones de precipitación de sales que contuvieron iones típicos del agua dura como

2+¿ Ca¿

ser

y

2+¿ . Mg¿

Mediante el proceso de intercambio iónico, se pudo ablandar agua dura, analizando la función de la resina Cationica, reacción que se produce y características de este proceso.

Cuestionario: 1)

¿Cómo regeneraría la columna de resina? A la resina Cationica se la regenera mediante un lavado con ácido sulfúrico ó ácido clorhídrico.

2+ ¿ (ac ) +¿ → 2. R ' −H +Ca¿ ( R' )2 Ca+2. H ¿ 2) ¿Qué importancia tiene la velocidad de goteo? La velocidad de goteo es importante en este proceso. Un goteo rápido, ocasiona que no se produzca completamente el intercambio iónico, por lo que el agua dura no se ablandará por completo. Por este motivo la velocidad de goteo de la columna de intercambio iónico tiene que ser bastante moderada, ni muy lento para no demorar el proceso, ni muy rápido para que el intercambio pueda producirse de manera correcta. 3) ¿Qué se entiende por agua dura? El agua dura es agua rica en sales minerales. Se caracteriza principalmente por formar una nata insoluble con jabón, en lugar de espuma, y por ese motivo no sirve para lavar. Deja depósitos en tuberías y calderas, lo que la hace inadecuada para la industria. Las sales más comunes en el agua dura son: Sulfatos, carbonatos, bicarbonatos, y cloruros de calcio y magnesio. Bibliografía: -Cartilla de trabajos prácticos y apuntes teóricos de la cátedra....