Laboratorio VI - Ablandamiento de Aguas PDF

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ABLANDAMIENTO DE AGUA DURAS CON RESINA CATIONICA I. Objetivos   Analizar agua dura y su comportamiento. Determinar iones disueltos en ella. Ablandar agua dura mediante el proceso de intercambio iónico con resina. II. Introducción El agua es una de las sustancias más importantes y uno de los consti...

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ABLANDAMI ENT ODEAGUADURASCONRESI NACAT I ONI CA

I .Ob j e t i v os  

An a l i z a ra g u ad u r ays uc o mp o r t a mi e n t o . De t e r mi n a r i o n e sd i s u e l t o se ne l l a . Ab l a n d a ra g u ad u r ame d i a n t ee l p r o c e s od ei n t e r c a mb i oi ó n i c oc o nr e s i n a .

I I .I n t r o d u c c i ó n El a g u ae su n ad el a ss u s t a n c i a smá si mp o r t a n t e syu n od el o sc o n s t i t u y e n t e sp r i n c i p a l e sd el ama t e r i av i v ayd e l me d i oq u e n o sr o d e a . El a g u as ee n c u e n t r ae nl at i e r r ae ss u st r e se s t a d o sf í s i c o s : Só l i d o , l í q u i d oyg a s e o s o . El a g u ao r d i n a r i ag e n e r a l me n t ee si mp u r a ; l l e v ae nd i s o l u c i ó ns a l e s , g a s e syav e c e s , ma t e r i ao r g á n i c a . El a g u ar i c ae ns a l e s mi n e r a l e ss ed e n o mi n a“ a g u ad u r a ” , yp o rf o r ma rs a l e si n s o l u b l e sc o nl o sj a b o n e s , n os i r v ep a r al a v a r ; y , a l d e j a rd e p ó s i t o se n t u b e r í a syc a l d e r a s ,e si n a d e c u a d ap a r al ai n d u s t r i a .L a ss a l e smá sc o mu n e se ne la g u ad u r as o n :Su l f a t o s ,c a r b o n a t o s , b i c a r b o n a t o s , yc l o r u r o sd ec a l c i oyma g n e s i o . L ad u r e z ad e l a g u as ec l a s i fi c ae n : + 2 + 2 t ad u r e z as ee l i mi n af á c i l me n t ep o r  Du r e z at e mp o r a l ,e nd o n d ee la g u ac o n t i e n ei o n e sMg ,Ca ,HCO3-.Es c a l e n t a mi e n t o , d u r a n t ee l p r o c e s od et r a t a d od e l a g u a , a n t e sd es uu s o .  Du r e z aPe r ma n e n t e , q u es eo r i g i n ac u a n d oe l a g u afl u y es o b r er o c a sq u ec o n t i e n e ns u l f a t o sd ec a l c i oyd ema g n e s i o . + 2 + 2 Po rl ot a n t oc o n t i e n ei o n e sMg ,Ca ,SO4-2d i s u e l t o s .Es t et i p od ed u r e z ap u e d ee l i mi n a r s eme d i a n t emé t o d od e i n t e r c a mb i oi ó n i c o . L ap u r i fi c a c i ó nd e l a g u ap u e d el o g r a r s eme d i a n t efi l t r a d o( n oe l i mi n al ad u r e z a ) , d e s t i l a c i ó n( e l i mi n at o d ac l a s ed ei mp u r e z a s , t a n t os o l u b l ec o moi n s o l u b l e ) , ya b l a n d a mi e n t o , p o rme d i od es u s t a n c i a sq u es e p a r a nl o si o n e se ns o l u c i ó n .

I I I .Pr o b l e ma s 1 .Co mp o r t a mi e n t od ea g u ad u r af r e n t ea l a g u ad e s t i l a d a . 2 .De t e r mi n a c i ó nd e :  Su l f a t o s  Cl o r u r o s  Ca l c i oyMa g n e s i o 3 .Ab l a n d a mi e n t od eAg u aDu r a .

I V .Re s ol u c i ó n 1 .Co l o c a mo s0 , 5ml d ea g u ad u r ae nu nt u b od ee n s a y o s , y0 , 5ml d ea g u ad e s t i l a d ae no t r ot u b od ee n s a y o s . Ag r e g a mo sa c a d at u b o0 , 5ml d es o l u c i ó nj a b o n o s a , t a p a mo sya g i t a mo s . 2 .a )Co l o c a mo se nu nt u b od ee n s a y o s0 , 5ml d eu n amu e s t r ad ea g u ad u r a .Añ a d i mo s3g o t a sd eHCl d i l u i d o( 1 : 1 ) , y1 ml d eu n as o l u c i ó nd eBa Cl ( 0 , 1 M ) . T a p a m o s e l t u b o , a g i t a m o s , d e j a m o s r e p o s a r . 2 b )Sec o l o c ó0 , 5ml d ea g u ad u r ae nu nt u b od ee n s a y o s . Ag r e g a mo su n a sg o t a sd eá c i d on í t r i c oc o n c e n t r a d oyd e s p u é s u n a sg o t a sd eAg NO3( 0 , 1 M) .Set a p ó ,a g i t oys ed e j ór e p o s a r .Pa r al u e g oa g r e g a r l e1 ml d eh i d r ó x i d od eAmo n i o ,e n c a s od eh a b e rp r e c i p i t a d o . c )Sec o l o c ó2ml d ea g u ad u r ae nu nt u b od ee n s a y o sys ea g r e g ó0 , 5 ml d es o l u c i ó nd ec a r b o n a t od ea mo n i oNH4CO3y 3g o t a sd eh i d r ó x i d od ea mo n i o ,p a r al ad e t e r mi n a c i ó nd e l c a r b o n ad ec a l c i o .Ae s t es el ofi l t r oyas ufi l t r a d os el e a g r e g o0 , 5ml d ef o s f a t oa c i d od ea mo n i op a r aa n a l i z a rl ap r e s e n c i ad ema g n e s i o . 3 .Sea r mól ac o l u mn ad er e s i n aCa t i ó n i c a ,q u es ee n c o n t r a b ae ns uf o r map r o t ó n i c ap r e v i a me n t eh u me d e c i d a ,yd e s p u é s s el ei n t r o d u j oa g u ad u r a .Ser e g u l ol av á l v u l ad et a l ma n e r aq u el av e l o c i d a dd eg o t e os e aa p r o x i ma d a me n t e ,1 0g o t a s p o rmi n u t o . Re c o g i mo s2ml d el as o l u c i ó ne fl u e n t ee n6t u b o sd ee n s a y o so r d e n a d o syr o t u l a d o se nu n ag r a d i l l a . Ac a d at u b os el ea g r e g ó0 , 5ml d es o l u c i ó nj a b o n o s a , s el o st a p oya g i t o .

V .Ob s e r v a c i o ne s 1 .Sep u d oo b s e r v a rq u ee nl amu e s t r ac o na g u ad u r an oh a b í ae s p u ma , s o l os ef o r móu n an a t ai n s o l u b l e , mi e n t r a sq u ee n l as e g u n d amu e s t r aq u ec o n t e n í aa g u ad e s t i l a d as ef o r móe s p u ma .L oq u eo c u r r i óe sl ó g i c o ,d e b i d oal a sc a r a c t e r í s t i c a s d ea mb a smu e s t r a sd ea g u a .

El j a b ó na g r e g a d or e a c c i o n ac o nl o si o n e s + 2 + 2 RCOO-Na +Ca (a c )

2+¿ q u ec o n t i e n ee l a g u ad u r a , d el as i g u i e n t ema n e r a : Ca¿ + ( RCOO-) Ca +2 Na 2 ( a c )

2 + L oq u en oo c u r r ec o ne l a g u ad e s t i l a d a , d e b i d oaqe nl ami s man oh a yi o n e sCa d i s u e l t o s .

2 .a ) Sep u d on o t a rl af o r ma c i ó nd eu nl e v ep r e c i p i t a d od ec o l o rb l a n c o . L ar e a c c i ó nf u el as i g u i e n t e : SO42-+Ba Cl 2

H+

Ba SO4 +2 Cl

Ag r e g a mo su n a sg o t a sd ea g u ayp u d i mo so b s e r v a rq u ee l p r e c i p i t a d oc o n t i n u a b ap r e s e n t e .

b )Sef o r móu np r e c i p i t a d od ec o l o rb l a n c o . Cl +Ag NO3

Ag Cl +NO3-

Alc u a ll ea g r e g a mo sHi d r ó x i d od eAmo n i oc o n c e n t r a d o ,ys eo b s e r v óq u ee s t es ed i s o l v í a .Es oo c u r r ep o r q u ee l c l o r u r od ep l a t ae ss o l u b l ee nme d i oa mo n i a c a l , v e r i fi c a n d ol os u c e d i d ome d i a n t el as i g u i e n t er e a c c i ó n : Ag Cl +2 NH4OH

[ Ag ( NH3) ] Cl +2 H2O

c )Seob s e r v óu np r e c i p i t a d od ec o l o rb l a n c ol oq u en o si n d i c a b al ap r e s e n c i ad ec a l c i o . No t a mo sq u el amu e s t r ad ea g u a d u r ap o s e í ai o n e sd ec a l c i oy aq u es ep r o d u j oe l p r e c i p i t a d od ec a r b o n a t od ec a l c i o . Ca2+(ac)+NH4CO3

NH4++Ca CO3

Seo b s e r v óq u es ep r o d u j ou np r e c i p i t a d od ec o l o rb l a n c o .Co mos ef o r móe lp r e c i p i t a d o ,e v i d e n t e me n t ee la g u a c o n t e n í ai o n e s

2+¿ d i s u e l t o s . Mg¿

NH4) HPO4+Mg Cl NH4++( 2 2

2 NH4Cl +Mg NH4PO4

3 .Ob s e r v a mo sq u el a sd o sp r i me r a smu e s t r a sp r o d u j e r o ne s p u ma , a u n q u el ap r i me r a , má sq u el as e g u n d a . Ap a r t i rd el a t e r c e r a ,l ac a n t i d a dd ee s p u ma d i s mi n u y óc o n s i d e r a b l e me n t e ,ac o mp a r a c i ó nd el a sa n t e r i o r e s .L u e g oe nl a smu e s t r a s s i g u i e n t e ss ep o d í ao b s e r v a rq u ey ae mp e z a b aap r o d u c i r s en a t ai n s o l u b l eh a s t ae l ú l t i mot u b o . Es t oe sc o h e r e n t ed e b i d o aq u el ar e s i n as eg a s t a ,p o rd e c i r l od ea l g ú nmo d o ,y aq u el ami s mat i e n eu n ac a p a c i d a dd e fi n i d ad ei n t e r c a mb i o Ca t i ó n i c o . L ar e a c c i ó nq u es ep r o d u c ee s : 2 + 2 R’ H+Ca (a c )

( R’ ) Ca +2 H+(ac) 2

Do n d ee l g r u p oRd el ar e s i n as eq u e d ac o nl o sc a t i o n e sc a l c i ooma g n e s i oyl i b e r ap r o t o n e sa l a g u a .

VI .Co nc l u s i ó n Ene s t ae x p e r i e n c i ah e mo sc o mp r o b a d oe lc o mp o r t a mi e n t od el a sa g u a sd u r a se nf r e n t ed e lj a b ó n .Seh ad e mo s t r a d ol a c o mp o s i c i ó nd el a smi s ma s ,me d i a n t ea g r e g a d o sd ed i f e r e n t e sc o mp u e s t o sq u ep r o d u j e r o nr e a c c i o n e sd ep r e c i p i t a c i ó nd e + 2 + 2 s a l e sq u ec o n t u v i e r o ni o n e st í p i c o sd e l a g u ad u r ac o mos e rMg yCa . Me d i a n t ee l p r o c e s od ei n t e r c a mb i oi ó n i c o , s ep u d oa b l a n d a ra g u ad u r a , a n a l i z a n d ol af u n c i ó nd el ar e s i n aCa t i ó n i c a , r e a c c i ó n q u es ep r o d u c eyc a r a c t e r í s t i c a sd ee s t ep r o c e s o .

VI I .Cu e s t i on a r i o 1 .Ca r a c t e r i c ee l g r u p oI I A. 2 So nl o sMe t a l e sAl c a l i n o st é r r e o s , c u y ac o n fi g u r a c i ó ne l e c t r ó n i c ae s n y sn u me r od eo x i d a c i ó n2 + . So nme t a l e sb l a n d o sy d eb r i l l ome t á l i c o ,má sr e a c t i v o sq u el o sd e l g r u p oI Ayf o r ma nb a s e sf u e r t e s , a l i g u a l q u el o sme t a l e sa l c a l i n o s . Sur a d i o

i ó n i c oya t ó mi c os o np e q u e ñ o s ,p o re s oe sq u ep o s e e nu n ac a r g an u c l e a rmu yg r a n d e .Su sd o se l e c t r o n e sd es uú l t i ma c a p as ed e s p r e n d e nc o nf a c i l i d a d , c o nl ae x c e p c i ó nd e l Be . Re a c c i o n a nc o nAz u f r e( t o d o s ) , Al ó g e n o s( t o d o s ) , Ni t r ó g e n o( e x c e p t oBe )yOx i g e n o( Be , Srf o r ma nó x i d o sn o r ma l e s ; Ca , Ba , Srp e r ó x i d o s ) . Co ne l a g u ar e a c c i o n a nt o d o sl i b e r a n d oh i d r o g e n og a s e o s oeh i d r ó x i d o s , e x c e p t oBe .

2 .¿Qu és ee n t i e n d ep o ra g u ad u r a ?Cl a s i fi q u el ad u r e z ad e l a g u a . El a g u ad u r ae sa g u ar i c ae ns a l e smi n e r a l e s . Sec a r a c t e r i z ap r i n c i p a l me n t ep o rf o r ma ru n an a t ai n s o l u b l ec o nj a b ó n ,e n l u g a rd ee s p u ma ,yp o re s emo t i v on os i r v ep a r al a v a r .De j ad e p ó s i t o se nt u b e r í a syc a l d e r a s ,l oq u el ah a c ei n a d e c u a d a p a r al ai n d u s t r i a .L a ss a l e smá sc o mu n e se ne l a g u ad u r as o n :Su l f a t o s , c a r b o n a t o s ,b i c a r b o n a t o s , yc l o r u r o sd ec a l c i oy ma g n e s i o .

3 .Des c r i b al o smé t o d o sd ea b l a n d a mi e n t o . L ad u r e z ad e l a g u as ec l a s i fi c ae n : + 2  Du r e z at e mp o r a l ,e nd o n d ee la g u ac o n t i e n ei o n e sMg+2,Ca ,HCO3-.Es t ad u r e z as ee l i mi n af á c i l me n t ep o r c a l e n t a mi e n t o , d u r a n t ee l p r o c e s od et r a t a d od e l a g u a , a n t e sd es uu s o .  Du r e z aPe r ma n e n t e ,q u es eo r i g i n ac u a n d oe la g u afl u y es o b r er o c a sq u ec o n t i e n e ns u l f a t o sd ec a l c i oyd e + 2 + 2 ma g n e s i o .Po rl ot a n t oc o n t i e n ei o n e sMg ,Ca ,SO4-2d i s u e l t o s .Es t et i p od ed u r e z ap u e d ee l i mi n a r s eme d i a n t e mé t o d od ei n t e r c a mb i oi ó n i c o .

4 .¿Có mor e g e n e r a r í al ac o l u mn ad er e s i n a ? Al ar e s i n aCa t i ó n i c as el ar e g e n e r ame d i a n t eu nl a v a d oc o nu ná c i d of u e r t ec o mos e re lá c i d os u l f ú r i c ooá c i d o c l o r h í d r i c o , d o n d eH+d e s a l o j al o si o n e sd el o sme t a l e si n t e r c a mb i a d o s , q u e d a n d oa c t i v ap a r ao t r o sa b l a n d a mi e n t o s . + ( R’ ) Ca+2 H 2

+ 2 2 R’ H+Ca ( a c )

5 .¿Qu éi mp o r t a n c i at i e n el av e l o c i d a dd eg o t e o ? L av e l o c i d a dd eg o t e oe si mp o r t a n t ee ne s t ep r o c e s o .Ung o t e or á p i d o ,o c a s i o n aq u en os ep r o d u z c ac o mp l e t a me n t ee l i n t e r c a mb i oi ó n i c o ,p o rl oq u ee l a g u ad u r an os ea b l a n d a r áp o rc o mp l e t o .Po re s t emo t i v ol av e l o c i d a dd eg o t e od el a c o l u mn ad ei n t e r c a mb i oi ó n i c ot i e n eq u es e rb a s t a n t emo d e r a d a , n i mu yl e n t op a r an od e mo r a re l p r o c e s o , n i mu yr á p i d o p a r aq u ee l i n t e r c a mb i op u e d ap r o d u c i r s ed ema n e r ac o r r e c t a ....