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QUIMICA ANALITICA APLICADA
Departamento de Química Analítica y
Tecnología de Alimentos
TEMA 7.
-
Contaminación del agua.
Caracteres
físico
-
químicos
y
organolépticos
delagua
.
Componentes
no
deseables
y
tóxicos
.
Determinación
de
componentes
metálicos
.
Determinación
de compuestos inorgánicos
nometálicos
.
Determinación
de
compuestos
orgánicos
.
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CARACTERISTICAS DE LAS AGUAS POTABLES
Características
organolépticas
Olor y sabor
Color
Turbidez
Características
fisicoquímicas
pH
Conductividad
Residuo seco
Oxigeno disuelto
Cloruros
Sulfatos
Calcio
Magnesio
Aluminio
Dureza total
Componentes no
deseables
Nitratos
Nitritos
Amonio
Oxidabilidad
Extraíbles en
cloroformo
Hierro
Manganeso
Cobre
Zinc
Materia en
suspensión
Fenoles
Detergentes
Fluor
Componentes tóxicosArsénicoCadmio
CianuroCromo (VI)Mercurio NíquelPlomo
PlaguicidasPHA
1
2 3
4
Para que un agua sea apta para su
uso o consumo ha de cumplir una
serie de características
organolépticas y fisicoquímicas, y
no deberá contener componentes no
deseables ni componentes tóxicos.
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PROPIEDADES FÍSICAS Y DE AGREGACIÓN
MATERIAS
DECANTABLES
La
determinación
se
basa
en
dejar
en
reposo
durante
dos
horas
un
litro
de
agua
.
El
procedimiento
consiste
en
pasar
previamente
el
agua
por
un
tamiz
de
5
mm
de
lado,
agitar
hasta
total
homogeneización
y
verter
un
litro
de
agua
en
un
cono
deImhoff
.
Se
lee
a
las
dos
horas
y
el
resultado
se
expresa
en
ml
de
materia
decantada
por
litrode
disolución
MATERIAS
EN
SUSPENSION
Por
filtración
sobre
placa
de
vidrio
.
La
placa
se
seca
en
una
estufa
a
105
ºC
y
se
tara
.
Se
filtra
el
agua
,
se
seca
el
filtro
con
el
residuo
a
105ºC
hasta
pesada
constante,
y
se
pesa
.
Por
centrifugación
Se
centrifuga
a
3000
rpm
durante
cinco
minutos
.
Se
evapora,
se
seca
a
105
ºC
y
se
pesa
resultando
lasmaterias
totales
en
suspensión
.
El
residuo
procedente
de
la
centrifugación
se
calientaa
525
ºC
se
enfría
y
se
pesa,
obteniéndose
la
materiamineral
en
suspensión
.
La
diferencia
entre
la
total
y
la
mineral
es
la
materia
orgánica
en
suspensión C o n o d e I m h o f f
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PROPIEDADES FÍSICAS Y DE AGREGACIÓN
RESIDUO
:
SECO
Y
FIJO
El
residuo
seco
se
expresa
como
los
mg/l
obtenidos
al
evaporar
500
ml
de
aguafiltrada
al
baño
maría
en
una
cápsula
de
platino
previamente
tarada
y
secar
105
ºC
durante
4
horas
.
El
residuo
fijo
corresponde
aproximadamente
a
la
materia
mineral
disuelta
.
Seobtiene calcinando a
525 ºC el residuo
seco, impregnándolo
con
disolución
decarbonato
amónico
para
transformar
los
óxidos
en
carbonatos
y
secándolo
a
110
ºCdurante
una
hora
.
OLOR
El
olor
es el
conjunto
de sensaciones percibidas por
el
olfato
al
captar
ciertassustancias
volátiles
.
Todo
olor
es
un
signo
de
contaminación
ode
la
presencia
de
materias
orgánicas
en
descomposición
.
El fundamento del método de
determinación
consiste
en
la
dilución
delagua a
examinar hasta
que no presenteningún
olor
perceptible
.
Se
cuantifica
con
el
índice
de
dilución
onúmero
de
dilución
:
DN=
B/A
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PROPIEDADES FÍSICAS Y DE AGREGACIÓN
COLOR
El
color
real
o
verdadero
se
debe
a
las
sustancias
disueltas
y
el
aparente
cuandoademás
se
debe
a
las
sustancias
en
suspensión
.
Es
un
indicador
de
calidad
deficiente
.
Las
aguas
muy
contaminadas
e
industriales
pueden
presentar
cualquier
color
.
Los colores
más
frecuentes
son
:
a)
verde
debido
a
algas
;
b)
entre
amarillo
y
pardo por
Fe
o
Mn
;
c)
amarillo
debido
a
Cr(VI)
y
c)
Parduzco
en
aguas
residuales
DETERMINACION
DEL
COLOR
Método
del
Pt
(IV)
Se
prepara
una
disolución
de
500
mg/l
de
Pt(IV)
a
partir
de
hexacloroplatinato potásico
en
medio
HCl
.
Se
construye
una
recta
de
calibrado
y
se
compara
la
A
a
420
nm
con
la
de
lamuestra
Diagrama
de
cromaticidad
Diagrama
de
cromaticidad
El
color
se
determina por
el
diagrama
decromaticidad utilizando
múltiples
λ
.
Se definen tres parámetros triestímulo(X,Y,Z)
que representan las
cantidades
de
lostres
colores
primarios
.
A
partir
de
ellos
se
obtienen,
las
coordenadasde
cromaticidad
(X,Y)
.
Se
representan
en
el
diagrama
y
se
obtiene
elmatiz
(λ)
y
la
pureza
.
El
parámetro
Y
es
el
%
de
luminosidad
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PROPIEDADES FÍSICAS Y DE AGREGACIÓN
TURBIDEZ
La
turbidez
del
agua
es
producida
por
materias
en
suspensión,
como
arcilla,
cieno
o
materias
finamente
divididas,
plancton
y
microorganismos
.
La
medida
de
la
turbidez
se
realiza
por
turbidimetría
o
nefelometría
comparando
la
intensidad
de
luz
dispersada
por
la
muestra
con
la
dispersada
por
una
suspensión
de
referencia
en
idénticas
condiciones
.
La
suspensión
patrón
de
referencia
(de
formacina
)
se
prepara
a
partir
de
dos
disoluciones
de
sulfato
de
hidracina
(al
1
%
)
y
de
hexametilentetraamina
(al
10
%
)
.
A
la
suspensión
preparada
con
5
ml
de
cada
disolución
en
100
ml
se
le
asigna
un
valor
de
400
UNF
(
unidades
nefelometricas
de
formazina
)
.
A
partir
de
esta
por
dilución
se
establece
una
recta
de
calibrado
entre
0
y
40
UNF
midiendo
a 620
nm
.
Las
medidas
se
realizan
en
un
espectrofotómetro,
midiendo
la
absorbancia
de
la
suspensión
a
620
nm
.
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pH El valor del pH es una magnitud que debemos determinar siempre porquetiene una vital importancia en:
Procesos biológicos Procesos químicos:
a) Disolución (gases, minerales, compuestos metálicos) b) Precipitación (Sales o hidróxidos)c) Formación de complejosd) Procesos de oxidación y reducción
e) Influencia en la turbidezf) Ionización de compuestosg) Tratamiento químico de desinfecciónh) Procesos de intercambio iónico en los suelos
El pH se determina mediante un pH-metro con un electrodo de vidriocombinado. El origen del pH puede ser natural o artificial.
CONDUCTIVIDAD La conductividad refleja la cantidad de iones presentes en la muestra. En este sentido la conductividad esta relacionada con el residuo. Es debida fundamentalmente a los iones mayoritarios. La medida de la
conductividad se realiza mediante un conductímetro.
PROPIEDADES FÍSICAS Y DE AGREGACIÓN
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Los principales contaminantes del agua son:Aguas residuales y otros residuos que demandan oxígeno (en su mayor partemateria orgánica, cuya descomposición produce la desoxigenación del agua).
Agentes infecciosos. Nutrientes vegetales que pueden estimular el crecimiento de las plantasacuáticas. Éstas, a su vez, interfieren con los usos a los que se destina el aguay, al descomponerse, agotan el oxígeno disuelto y producen oloresdesagradables.
Productos químicos, incluyendo los pesticidas, diversos productosindustriales, las sustancias tensioactivas contenidas en los detergentes, y los productos de la descomposición de otros compuestos orgánicos.
Petróleo, especialmente el procedente de los vertidos accidentales. Minerales inorgánicos y compuestos químicos. Sedimentos formados por partículas del suelo y minerales arrastrados por las lluvias y escorrentías desde las tierras de cultivo, los suelos sin protección,las explotaciones mineras, las carreteras y los derribos urbanos. Sustancias radiactivas El calor (aumento de temperatura) puede ser considerado un contaminantecuando el vertido del agua empleada para la refrigeración de las fábricas y las
centrales energéticas hace subir la temperatura del agua de la que se abastecen.
CONTAMINANTES DEL AGUA
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CONTAMINANTES DEL AGUA
Relación I
Compuestos organometálicas y sustancias que puedan dar origen a éstos
en el agua.
Compuestos organofosfóricos.
Compuestos organoestánnicos
Compuestos con poder cancerígeno, mutagénico o teratogénico
Mercurio y compuestos del mercurio.
Cadmio y compuestos del cadmio.
Aceites minerales persistentes e hidrocarburos de origen petrolífero
persistente.
Sustancias sintéticas que puedan flotar, permanecer en suspensión o
hundirse causando con ello perjuicio a cualquier utilización de las aguas.
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Relación II Compuestos que forman parte de la Relación I para las que no se hayanfijado límites excepto cuando sean vertidos a aguas subterráneas.
Compuestos comprendidos en el siguiente apartado y que, aún teniendoefectos perjudiciales, quedan limitados en zonas concretas según lascaracterísticas de las aguas receptoras y su localización.
Metaloides , metales y sus compuestos como: Zn, Cu, Ni, Cr . Pb, Se,As, Sb, Mo, Ti, Sn, Ba, Be, B, U, V, Co, Tl, Te, Ag.Biocidas y sus derivados no incluidos en la Relación I.Compuestos con efectos perjudiciales para el sabor u olor de productosde consumo humano derivados del medio acuático, y los compuestos quelos originan. Compuestos organosilícicos tóxicos o persistentes y compuestos quelos originen en las aguas, excluidos los inofensivos o los que setransforman rápidamente en inofensivos.Compuestos inorgánicos de fósforo y fósforo elemental.Aceites minerales no persistentes o hidrocarburos de origen petrolíferono persistente.Cianuros y fluoruros.Compuestos que influyen en el balance de oxígeno como son el
amoniaco y los nitritos.
CONTAMINANTES DEL AGUA
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Parámetro Valoreslímites Parámetro Valores
límites
PHSólidos en suspensión (mg/L)
DBO5 (mg/L)DQO (mg/L)TemperaturaAluminio (mg/L)Arsénico (mg/L)Cadmio (mg/L)
Cromo II (mg/L)Cromo VI (mg/L)Hierro (mg/L)Manganeso (mg/L) Níquel (mg/L)Mercurio (mg/L)
5,5-9,5300
3005003°C2,01,00,5
4,00,51010100,1
Plomo (mg/L)Cobre (mg/L)
Zinc (mg/L)Cianuros (mg/L)Cloruros (mg/L)Sulfuros (mg/L)Sulfatos (mg/L)Fluoruros (mg/L)
Fósforo total (mg/L)Amoniaco (mg/L)Nitrógeno nítrico (mg/L)Aceites y grasas (mg/L)Fenoles (mg/L)Detergentes (mg/L)
0,510
201.0
20002,0
200012
205020401,06,0
Los parámetros inorgánicos y orgánicos característicos que deben considerarsecomo mínimo en la estimación del tratamiento del vertido se recogen en la tabla,
junto con los límites máximos para autorizar dicho vertido.
CONTAMINANTES DEL AGUA
Parámetros considerados para el tratamiento de vertidos y niveles máximos permitidos
Á
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COMPUESTOS INORGANICOS NO METÁLICOS DEL AGUA
Los principales compuestos inorgánicos no metálicos que se determinan en elagua son : Fósforo, Nitrógeno, Cianuro, Fluoruro, Sílice, Azufre y Oxigeno
FOSFORO El fósforo se transforma en sus diferentes formas mediante el ciclo delfósforo. El fósforo disuelto en el agua en forma de fosfatos procede de ciertas rocas,como el apatito, del lavado de los suelos y de los detergentes polifosfatados. Se encuentra en el agua como fósforo inorgánico u orgánico, disuelto o en
suspensión. Una acción muy importante de los fosfatos es la que ejercen en el transportey retención, por complejación, de metales en el agua.
G Á G
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DETERMINACIÓN DE FOSFOROLos métodos de determinación de P se basan en la formación de
heteropoliácidos del fosfato con molibdeno seguida de una posterior reduccióna azul de molibdeno que se mide fotometricamente La reducción se hace con cloruro de estaño (II) (midiendo a 625 nm) y seextrae en isobutanol: benceno 1:1 ( 690 nm).
Para hidrolizar los polifosfatos para transformarlos en ortofosfatos sehierve la muestra con H2SO4 diluido . Para transformar todo el P (incluido los fosfatos orgánicos) es necesario untratamiento más enérgico con mezclas de HNO3 y HClO4,o de HNO3 yH2SO4
12 Na2MoO4 + H2PO4-
H3P (Mo3O10)4 + 24 Na+
+ 12 H2O
H3P (Mo3O10)4 H5P (Mo3O10)4
H5P (Mo3O10)4 H7P (Mo3O10)4
+ 2 e-
+ 2 H+
+ 2 e-
+ 2 H+
+ 24 H+
COMPUESTOS INORGANICOS NO METÁLICOS DEL AGUA
COMPUESTOS INORGANICOS NO METÁLICOS DEL AGUA
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COMPUESTOS DE NITRÓGENO
Las formas de nitrógeno de mayor interés en las aguas naturales y residuales
son : NO2-, NO3
-, NH3 y nitrógeno orgánico
El nitrógeno oxidado total es la suma de nitrito y nitrato.
El NO2- , se presenta generalmente como trazas en el agua de superficies,
pero puede alcanzar niveles elevados en las subterráneas El NO3
- , se encuentra sólo en pequeñas cantidades en las aguas residuales
domésticas .
El NH3 se encuentra de forma natural en las aguas superficiales y residuales.
El nitrógeno orgánico es el nitrógeno ligado orgánicamente en el estado de
oxidación trinegativo incluye productos naturales, como las proteínas y
péptidos, ácidos nucleicos y urea, y numerosos materiales orgánicos sintéticos.
COMPUESTOS INORGANICOS NO METÁLICOS DEL AGUA
COMPUESTOS INORGANICOS NO METÁLICOS DEL AGUA
Fó f
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DETERMINACIÓN DE COMPUESTOS NITROGENADOS (1) NH3
Método de Nessler
Método de Berthelott
Método Potenciométrico La determinación potenciométrica se realiza mediante unelectrodo sensible a gases por lo que hay que trabajar a pH 11 dondetodo el amonio está como NH3.
NO2-
Se determina mediante la reacción de Griess (diazotación con nitritoen medio ácido del ácido sulfanílico y copulación con la -naftilamina)o modificaciones posteriores de la misma, dando lugar a un coloranteazoico rojizo cuya absorción máxima se encuentra a 543 nm.
2 HgI42-
+ 2 NH3 2 NH3HgI2 + 4 I-
2 NH3HgI2 NH2Hg2I3 NH4+
+ + I-
CH3
(H3C)2HC
HO + NH2Cl
CH3
(H3C)2HC
O NCl
CH3
(H3C)2HC
O NCl +
CH3
(H3C)2HC
O N
Na2[Fe(CN)5NO]
NH3 + NaClO NH2Cl + NaOH
OH
CH(CH3)2
H3C
OH
CH(CH3)2
H3C
COMPUESTOS INORGANICOS NO METÁLICOS DEL AGUA : Fósforo,Nitrógeno, Cianuro, Fluoruro, Sílice, Azufre y Oxigeno
COMPUESTOS INORGANICOS NO METÁLICOS DEL AGUA
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DETERMINACION DE COMPUESTOS NITROGENADOS (2) NITRÓGENO ORGÁNICO
Se determina por el método de Kjeldahl: mineralización previa con
ácido sulfúrico concentrado en presencia de catalizadores (mezclas de Sey sales de Cu) transformándose en amoniaco, se destila y se recoge sobreun ácido colector para proceder a su determinación por uno de losmétodos anteriores o por valoración por retroceso si las cantidades sonelevadas.
Si previamente no se elimina el amonio se obtiene como resultado el“nitrógeno Kjeldahl”. NO3
-
Transformándolos previamente en NO2- pasando la muestra por una
columna con Cd y Cu. Para conocer la concentración de nitrato hay querestar a la cantidad obtenida la concentración de nitrito determinado
previamente. La determinación conjunta de nitrato y nitrito se denomina“nitrógeno oxidado total”. Mediante potenciometría con un electrodo de membrana no cristalinacon líquido inmovilizado en un polímero rígido que suele ser una matrizde cloruro de polivinilo.
Por cromatografía iónica con supresión de la conductividad deleluyente.
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COMPUESTOS INORGANICOS NO METÁLICOS DEL AGUA
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CIANUROS El ácido cianhídrico, los cianuros y los cianuros complejos (ferrocianuros,
tiocianatos, etc.) son muy tóxicos. Los cianuros alcalinos disueltos, por oxidación, se transforman encarbonatos alcalinos disminuyendo sus propiedades tóxicas.Su papel en el agua es importante, por ser un fuerte agente complejante,estando la toxicidad de los complejos en relación inversa a su estabilidad.
DETERMINACION DE CIANUROSEl método más utilizado es el fotométricoaunque también puede determinarse por
potenciométria. El método fotométrico se basa en la
formación de cloruro de cianógeno,reacción con piridina para dar dialdehídoglutacónico y posterior condensación conácido 1,3-dimetilbarbitúrico para formar uncolorante violeta de polimetino con unmáximo de absorción a 585 nm.
Cl2 + CN-
ClCN + Cl-
N
+ Cl-
ClCNN
CN
+
N
CN
+O
H
H
H
H
H
O
N
CN
H H
HCl2 H2O+ + +
N
N
O
O
O H2
H3C
H3C
O
H
H
H
H
H
O
N
N
O
O
OH2
CH3
CH3
+
COMPUESTOS INORGANICOS NO METÁLICOS DEL AGUA
COMPUESTOS INORGANICOS NO METÁLICOS DEL AGUA
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FLUORURO Se encuentra en las aguas superficiales y subterráneas, como ion fluoruro.
Procede de minerales fluorados como fluorita, criolita, fluorapatito, etc.Algunos alimentos y bebidas contienen flúor en concentraciones traza,como el te, en el que se encuentran concentraciones de 1.0 a 1.5 mg/L. La concentración óptima de fluoruro en un agua de abastecimiento dependede las condiciones climáticas .
DETERMINACION DE FLUORURO Por cromatografía iónica, junto con otros aniones presentes en el agua Utilizando un electrodo selectivo de fluoruro que es un electrodo cristalinode cristal único de fluoruro de lantano en presencia de una disoluciónreguladora (de pH entre 5.3 y 5.5) que contiene ácido 1,2-ciclohexilen-
diaminotetraacético para desplazar el fluoruro de sus complejos metálicos. Mediante un método espectrofotométrico indirecto basado en la formaciónde complejos incoloros muy estables de fluoruro con La (III) ó Zr (IV) queson desplazados de sus complejos con colorantes orgánicos, quedando libre elligando y produciéndose una disminución en el color del complejo.
COMPUESTOS INORGANICOS NO METÁLICOS DEL AGUA
COMPUESTOS INORGANICOS NO METÁLICOS DEL AGUA
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SÍLICELa degradación de las rocas que contienen sílice explica su presencia en lasaguas naturales como partículas en suspensión, en estado coloidal o
polimérico, y como ácidos silícicos o iones silicato.El contenido de sílice en el agua natural suele oscilar entre 1.0 y 30 mg/L,aunque no son raras concentraciones de 100 mg/L e incluso 1000 mg/L enalgunas aguas salobres y piélagos.
DETERMINACIÓN DE SÍLICE Fotométricamente como los fosfatos. Se forma el heteropoliácido silicomo-líbdico exaltándose el poder oxidante del molibdeno (VI) reduciéndose a azulde molibdeno (λ = 815 nm) por el ácido aminonaftolsulfónico. El ácido oxálicoevita la interferencia de fosfatos destruyendo el ácido fosfomolíbdico. Los polisilicatos no reaccionan con el molibdato por lo que se transformanen silicatos mediante ebullición lenta con bicarbonato-carbonato. También puede analizarse por absorción y emisión atómicas
COMPUESTOS INORGANICOS NO METÁLICOS DEL AGUA
12 Na2MoO4 + H2SiO3 H4Si (Mo3O10)4 + 24 Na+
+ 11 H2O+ 24 H+
H4Si (Mo
3O
10)4
Azul de molibdenoácido aminonaftolsulfónico
COMPUESTOS INORGANICOS NO METÁLICOS DEL AGUA
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SULFUROS Los sulfuros se encuentran a menudo en el agua subterránea. Su presencia común en las aguas residuales se debe en parte a la descomposición dela materia orgánica, presente a veces en los residuos industriales, pero procedente casi
siempre de la reducción bacteriana de los sulfatos. - El sulfuro de hidrógeno queescapa al aire a partir de las aguas residuales que contienen sulfuros produce oloresmolestos. La concentración umbral de olor para el ácido sulfhídrico en agua estácomprendido entre 0.025 y 0.25 μg/L. El ácido sulfhídrico es muy tóxico y ha motivado la muerte de numerosostrabajadores en las alcantarillas o fosas sépticas. Ataca directa o indirectamente a losmetales y ha producido corrosiones graves en las conducciones de cemento por oxidarse biológicamente a ácido sulfúrico en las paredes de las tuberías.
DETERMINACIÓN DE SULFUROS
El sulfuro se determina fotométricamentemediante la reacción de formación de azulde metileno que se mide a una longitud deonda próxima a 600 nm, según el siguienteesquema de reacción
Si existen interferencia se puede separarmediante una precipitación previa en formade sulfuro de cinc blanco.
COMPUESTOS INORGANICOS NO METÁLICOS DEL AGUA
NH2
(H3C)2N
+ H2S
NH2
(H3C)2N
H2N
N(CH3)2SH
NH2
(H3C)2N SH
+
S
N
H
(H3C)2N N(CH3)2
S
N
H
(H3C)2N N(CH3)2S
N
(H3C)2N N(CH3)2
Fe3+
+
COMPUESTOS INORGANICOS NO METÁLICOS DEL AGUA
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OXÍGENO DISUELTOLas aguas superficiales no contaminadas, están saturadas de oxígeno, y su contenidodepende de la aireación, de las plantas verdes y de la temperatura.El contenido varía, en relación con la temperatura, desde 14.6 mg/L a 0 ºC hasta 7.6
mg/L a 30 ºC.Las diferencias del contenido de O2 dependen del grado de contaminación.Existe una estrecha relación entre la distribución de oxígeno y la materia orgánica,viva o muerta. La cantidad de oxígeno disuelto nos da una información sobre la capacidad deautodepuración, así como la importancia que tiene con relación a la respiración de los peces. Todo esto explica la importancia que tiene el estudio del reparto del oxígeno en lasaguas.
DETERMINACIÓN Se determina mediante el métodode Winkler o por potenciometría conun electrodo selectivo de gases.
El método de Winkler , consiste enla oxidación por el oxígeno delMn(II) a manganeso(IV) en medio básico. Este Mn(IV) oxida al yoduro enmedio ácido a yodo, que se valoracon tiosulfato utilizando almidón
como indicador según el esquema
2 Mn2+
+ O2 + 4 OH-
2 MnO2 + 2 H2O
2 H2OMnO2 2 I-
+ 4 H+
+ Mn2+
+ I2 +
I2 + 2 S2O3
2-2 I
-+ S4O6
2-
I2I2 - almidón+ Almidón
COMPUESTOS INORGANICOS NO METÁLICOS DEL AGUA
ELEMENTOS METÁLICOS DEL AGUA
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MAYORITARIOS :Ca2+, Mg2+, K + ,Na+.
MINORITARIOS O TRAZA:Esenciales o micronutrientes :
Son esenciales para losorganismos vivos en pequeñascantidades y en concentracionesaltas son tóxicos. : Mn, Fe y Zn para plantas y animales, Co, Cr,Se para animales y B , Mo para plantas.
No esenciales ( tóxicos) : No tienen una función bioquímica esencial. Son tóxicos a concentracionessuperiores al nivel de toleranciadel organismo : As, Cd, Hg, Pb,Sb, Tl, U
TECNICAS ATÓMICASTodos los iones metálicos que seencuentran en cualquier tipo de aguas,se determinan por técnicas atómicas. Para elementos como : As, Se, Sb,Bi, Ge, Te, Zn y Pb, se utiliza latécnica del generador de hidruros y en
el caso de Hg, la técnica del vapor frío
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LOS ELEMENTOS METÁLICOS NO DESEABLES SON: Fe, Mn, Cu, ZnHIERRO
Se puede encontrar en el agua bajo diferentes formas.
En las condiciones normales (pH entre 4.5 y 9 ), el Fe soluble se encuentra
como Fe2+, ya que el Fe3+, solo es soluble a pH inferior a 4, y estará en
suspensión como de oxido o hidróxido ferrico.
DETERMINACION DE HIERRO
La determinación del Fe disuelto se hace sobre la muestra decantada yfiltrada, y la determinación del Fe total sobre la muestra homogeneizada.
METODOS FOTOMETRICOS
Método del α,α´-dipiridilo : Se basa en la coloración roja del complejo
formado por el Fe2+ y α,α´-dipiridilo (510nm). Por este método se puede
determinar directamente el Fe2+ disuelto y el Fe total , en este casoreduciendo con clorhidrato de hidroxilamina todo el Fe a Fe2+.
Método de la ortofenantrolina : Se basa en disolver todo el Fe tratando
la muestra con HCl a ebullición, reducir con ácido ascórbico todo el Fe a
Fe
2+
, y determinarlo utilizando el complejo Fe
2+
- ortofenantrolina
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DETERMINACION DE COBREMETODOS FOTOMETRICOS
Método de la oxilildihidracida-acetaldehido : El Cu forma a pH 9,3 un complejo
de color violeta. Se determinan concentraciones comprendidas entre 0.02 y 2mg/L Método de la oxilildihidracida- butialdehido : El Cu, forma a pH 9,2 uncomplejo de color rojo-violeta que se determina mediante estractoespectro-fotométria . El complejo formado se extrae en cloroformo El método se aplica aconcentraciones de Cu inferiores a 0.02 ppm
DETERMINACION DE MANGANESOMETODOS FOTOMETRICOS Se basan el la oxidación de éste a MnO4
- . Método del peryodato potásico : Se basa en la oxidación del Mn a a MnO4
- con peryodato potasico en medio ácido y la determinación de este fotometricamente. Método del persulfato amónico : El fundamento es similar al anterior
DETERMINACION DE ZINCMETODO FOTOMETRICOMétodo del ferrocianuro: El ion ferrocianuro reacciona con el Zn y el precipitadocoloidal de ferrocianuro de Zn, se determina por fotometría .
METODO POLAROGRAFICO El Zn, al igual que otros metales pesados se determina por voltamperometria de
redisolución anódica
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Los metales tóxicos en agua son: As, Cd, Hg, Pb y CrDETERMINACION DE ARSENICO
METODO FOTOMETRICO
Método con dietilditiocarbamato de plata: Los compuestos inorgánicosde As, se reducen con H2 en medio ácido a AsH3 , que condietilditiocarbamato de Ag da un complejo de color rojo. El método
permite detectar 0.03 ppm de As.DETERMINACION DE CADMIO , MERCURIO Y PLOMO
METODO EXTRACTOFOTOMETRICO
Método con ditizona : Cd , Hg y Pb forman complejos rojos conditizona (518 nm, el de Cd y 510 nm los de Pb y Hg ) que se extraen encloroformo. Es necesario eliminar las interferencias cada uno de ellos enla determinación del otro. Los métodos difieren en lo que se refiere a losreactivos empleados en la eliminación de las interferencias .
DETERMINACION DE CROMOEl Cr se encuentra disuelto en agua como Cr 3+ y como Cr 6+ (muy tóxico).METODO FOTOMETRICO
Método fotométrico con difenilcarbacida : Se basa en la reacción enmedio fuertemente ácido de Cr 6+ con difenilcarbacida para dar uncomplejo de color rojo violeta (540 nm). El Cr total se determinatransformando previamente el Cr 3+ en Cr 6+, con permanganato.
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CONTAMINACION ORGÁNICA
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CONTAMINACION ORGÁNICA
FUENTES DE CONTAMINACION ORGANICA
CONTAMINACIÓN URBANA Causada por los efluentes cloacales.
Son las aguas residuales de los hogares y de los establecimientoscomerciales., (contaminación bacteriana)
CONTAMINACIÓN INDUSTRIAL Causadas por efluentes industriales (compuestos organoclorados yorganofosforados de pesticidas,fenoles,etc.)
Las características de las aguas residuales industriales pueden diferir mucho. El impacto de los vertidos industriales depende no sólo de suscaracterísticas comunes, como la demanda bioquímica de oxígeno, sinotambién de su contenido en sustancias orgánicas específicas.
CONTAMINACIÓN AGRICOLA La agricultura, la ganadería comercial y las granjas avícolas, son fuentesde contaminantes orgánicos de las aguas superficiales y subterráneas Estos contaminantes incluyen tanto sedimentos procedentes de laerosión de las tierras de cultivo como compuestos de fósforo y nitrógenoque, en parte, proceden de los residuos animales y de los fertilizantes
comerciales.
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La mayor parte de la materia orgánica que contamina el agua procede de desechos dealimentos, de aguas negras domésticas y de fábricas y se descompone por bacterias, protozoarios y diversos organismos mayores.
Descomposición aeróbica : es la descomposición de la materia orgánica en
presencia de oxígeno . La aerobiosis de la glucosa (C6H12O6) se representa mediante la ecuaciónquímica: C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O La descomposición aeróbica de las proteínas que contienen nitrógeno y azufre(CxHyOz N2S ) se puede representar mediante la ecuación química :
CxHyOzN2S + O2 CO2+ H2O + NH4+ + SO4
2-
Cuando la materia orgánica que contamina al agua se ha agotado, la acción bacteriana de la desoxigenación de las aguas contaminadas oxida al ion amonio, proceso denominado nitrificación, se puede representar mediante la ecuaciónquímica iónica: NH4
+ + 2 O2 2 H+ + H2O + N O3-
Descomposición anaeróbica: es la descomposición de la materia orgánica enausencia de oxígeno
La fermentación de un azúcar por enzimas de levaduras, por ejemplo de laglucosa, se puede representar en términos generales, mediante la ecuaciónquímica:
C6H12O6 + enzimas de levadura 2 CO2 + 2 CH3-CH2-OH La putrefacción de las proteínas puede representarse mediante la ecuaciónquímica :
CxHyOzN2S + H2O + bacterias CO2 +CH4 + H2S + NH4+
CONTAMINACION ORGÁNICA
INDICADORES DE
LA CONTAMINACIÓN ORGÁNICA
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DEMANDA TOTAL DE OXÍGENO (DTO) Es la medida cuantitativa de todo el material oxidable que se determinamidiendo el agotamiento del oxígeno después de la combustión a alta
temperatura.Incluye sustancias orgánicas e inorgánicas, con diversas eficiencias dereacción. Las reacciones químicas que tienen lugar son las siguientes:
El carbono se convierte en monóxido de carbono.
El nitrógeno con valencia -3 se convierte en óxido nítrico. El hidrógeno se convierte en agua. El Ion sulfito se convierte parcialmente en sulfato.
DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGENO (DBO) Es la capacidad de la materia orgánica en una muestra de agua natural deconsumir oxigeno o la cantidad de oxígeno que necesita ese agua para
descomponer todos los materiales biodegradables presentes en ellaDEMANDA QUÍMICA DE OXIGENO (DQO)
Es la medida cuantitativa de la cantidad de oxígeno requerida para oxidar,químicamente la materia orgánica presente en el agua residual utilizandocomo oxidantes el permanganato o dicromato en medio ácido y a altas
temperaturas.
INDICADORES DE LA CONTAMINACIÓN ORGÁNICA
INDICADORES DE
LA CONTAMINACIÓN ORGÁNICA
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Carbono Orgánico TotalSe utiliza para caracterizar la Materia orgánica disuelta y suspendida en elagua.
Carbono orgánico disuelto Se utiliza para caracterizar la Materia orgánica disuelta en el agua. El componente mayoritario de C orgánico son hidratos de carbono, si bienhay proteínas, cetonas, ácidos carboxílicos y ácidos húmicos.
DETERMINACION DE LA DQOConsiste en añadir a la muestra de agua añade un oxidante como el
dicromato o permanganato, en lugar del oxigeno disueltoCr2O72- + 14 H+ + 6e-
2 Cr3+ + 7H2OMnO4
- + 8 H+ + 5e- Mn2+ + 4H2O
Se añade un exceso y el exceso se valora con sal de Mohr (Fe(II)).Debido a que estos oxidantes son más enérgicos que el oxigeno disuelto,también oxidaría a componentes inorgánicos y orgánicos, ya que el oxigeno
oxidaría mas lentamente y que por lo tanto no se consume en la reacción DETERMINACION DE LA DBO
Se determina midiendo la concentración de oxigeno disuelto al principio yal final de un periodo en que la muestra esta sellada en la oscuridad y a unatemperatura constante (20 o 25 ºC) , habitualmente a los cinco dias (DBO5).El oxigeno disuelto se determina por el método de Winkler .
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CONTAMINANTES ORGÁNICOS ESPECIALES
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CONTAMINANTES ORGÁNICOS ESPECIALES
Los principales contaminantes orgánicos considerados especiales en aguas son:Detergentes , Aceites y Grasas, Pesticidas e HidrocarburosDETERGENTES : Sustancias utilizadas en limpieza por sus propiedades tensoactivas yemulsionantes
Componentes de un detergenteAgente tensoactivo o "surfactanteAgentes coadyuvantes : a) Polifosfatos; b) Silicatos solubles; c) Carbonatos ; d)PerboratosAgentes auxiliares : a) Sulfato de sodio; b) Sustancias fluorescentes ; c) Enzima ;d) Carboximetilcelulosa ; e) Estabilizadores de espuma ; f) ColorantesPerfumes
Agentes tensoactivos según la naturaleza del grupo polarAgente tensoactivo anionicos
Derivado del alquilbencensulfonatoE jemplo: dodecilbencensulfonato de sodio C12H25-C6H4-SO3 NaDerivado del arilalquilsulfonatos R -C6H4-SO3 Na,
Agente tensoactivo cationicosGrupo hidrofiloClorhidrato de amina RMe3 N
+Cl o derivados de amonio cuaternarioAgente tensoactivo no ionicos
Grupos hidroxilados que no se ionizan. Formados por fijación de un polimero de oxido de etileno o propileno sobre moleculas de alcohol,
acido, amina, etc. ROCH2CH2OCH2CH2...OCH2CH2OH (Ren)
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DETERMINACION DE SURFACTANTES ANIONICOS
Azul de Metileno
Par iónico
Extracción
Medira 652nm
(RSO3)-Na
+
Método colorimétrico del Azul de Metileno.
+
Cloroformo
CALIBRADO DEL
METODO FOTOMETRICO 0.1 a 2 ppm de ABS (sulfonatode alquil benceno).Aplicación: Detergentes conmas de 5 átomos en todo tipo deaguasInerferencias: Sulfatos orgánicos,sulfonatos, carboxilatos , fenoles,cianatos, cloruros, nitratos,tiocianatos orgánicos y aminas
Método de Absorción atómica con llama
Ortofenantrolinacúprica
Par iónico
Extracción Medir elCu a324.7nm+
Metil-isobutil cetona
DETERMINACION DE SURFACTANTES CATIONICOS
Heliantina
Par iónico
ExtracciónROJOMedidaa 508 nm
(RMe3N)+Cl
-
+
Cloroformo
CONTAMINANTES ORGÁNICOS ESPECIALES
(RSO3)-Na
+
CONTAMINANTES ORGÁNICOS ESPECIALES
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ACEITES Y GRASAS Están presentes en aguas domésticas e industriales, pueden ser orgánicos oderivados del petróleo. Están presentes en aguas domésticas e industriales,
pueden ser orgánicos o derivados del petróleo.DETERMINACIÓN DE ACEITES Y GRASAS
Se realiza rápidamente. Se acidifica para conservar la muestra.
MUESTRA ExtractoExtracción, pH=5
RESIDUO
TricloroetilenoEvaporación
Tª menor70ªC
Pesar
Método Gravimétrico
pH=5 (HCl):Hidroliza jabones
y rompe posiblesemulsiones
CONTAMINANTES ORGÁNICOS ESPECIALES
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CLASIFICACIÓN DE LOS PESTICIDASORGÁNICOS
1- Organoclorados Deriv. del Hexaclorociclopentadieno
Derivados del 2,2 - difenilato Derivados del ciclohexano
AldrinDDT
Lindano
2- Organofosforados
Ésteres fosfóricos Ortofosfatos Pirofosfatos
DiclorovosTEPP
Esteres tiofosfóricos Fosfotionatos Fosfotiolatos
ParatiónMetasistox
Esteres ditiofosfóricos Malatión
Amidas de Acido ortofosfórico Ácido pirofosfórico
DimefoxSchradan
Fosfonatos
Tiofosfinatos
Dipterex
Agvitor3- Carbamatos. N - metil carbamatos
N-N dimetil carbamatosSevin
Dimetan4- Dinitrofenoles. DNOC5- Tiocianatos orgánicos Lethane, Thanite6- Fumigantes. Cloropricina7- Insecticidas naturales Nicotinas y Piretrinas
INORGÁNICOS8- Compuestos de Cu. Caldo bordelés, oxicloruro de cobre, óxido cuproso...9- Compuestos de S. Azufre, polisulfuro cálcico...10- Comp. cianurados. Cianuro de hidrógeno.11- Compuestos de Hg Cloruros de Hg (I) y Hg (II), óxido mercúrico...
12- Derivados Arsenicales Arseniato de plomo, de calcio, de sodio...Arsenito de sodio, trióxido de arsénico...
13- Compuestos de Fluor.
Fluoruro sódico y de aluminio y sodio (criolita)
Fluorosilicatos de sodio y bario
PESTICIDAS
Sustancia o mezcla
de ellas usadas para prevenir o
controlar cualquierespecie de plantas o
animales
indeseables,incluyendocualquier otra
sustancia o mezclade ellas destinada a
utilizarse comoregulador decrecimiento de las
plantas ,desfoliantes odesecantes.
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2,3’,4’,5’
tetraclorobifenilo
Cl Cl
Cl
Cl
Pireno
PCB (Bifenilos PoliClorados) Los PCB son un grupo de 209compuestos químicos sintetizados, de
muy distinta toxicidad. Se usan como líquidos refrigerantes ylubrificantes en transformadores y otrosequipos eléctricos , en la fabricación de
pinturas y plásticos y como aceiteshidráulicos, etc. Se acumulan en los tejidos grasos. Su toxicidad es moderada pero sesospecha que como en el caso de lasdioxinas y los PAH, puedan inducir cáncer y dañar al sistema nervioso y al
desarrollo embrionario.
Benzopireno
PAH (HidrocarburosAromáticos Policíclicos)
Los PAHs son un grupo de
más de 100 compuestosquímicos que se forman en lacombustión incompleta delcarbón, petróleo, gas y otrassustancias orgánicas.
Otros se suelen utilizar para lafabricación de algunos plásticos,medicinas, colorantes y
pesticidas
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DETERMINACIÓN DE PESTICIDAS E HIDROCARBUROS
EXTRACCIÓN ENFASE SÓLIDA
Acondicionamientode la minicolumna.
Introducción de lamuestra.
Elución de lasinterferencias(secado).
Elución de loscontaminantes
Rotación a vacío.
Redisolución
ANALISIS POR
CROMATOGRAFIA
CONTAMINANTES ORGÁNICOS ESPECIALES