Análisis físico y químico de la calidad del agua

Myriam Yaneth, Chacón Chaquea

• Editorial: Ediciones USTA
• Año: 2017
• ISBN:
  9789586319676
• Categoría: Physical Sciences
• Categoría: Chemistry

El objetivo principal de este texto es orientar a estudiantes de pregrado en ingeniería y áreas afines en los procedimientos de análisis de calidad del agua a nivel físicoquímico. De igual forma, se abordan conceptos básicos y fundamentos de las técnicas de análsis. Este módulo contiene guías de aprendizaje que establecen objetivos, competencias y procedimientos a desarrollar, lo cual puede ser considerado como instrumento de enseñanza. Las guías de aprendizaje aquí expuestas promueven la realización en forma integral de actividades intelectuales e interpersonales que fomentan el trabajo en equipo y colaborativo.

Análisis químico del agua

Los analistas ambientales necesitan conocer la naturaleza y las cantidades de los contaminantes y de otras especies químicas en el agua, el aire, el suelo y los sistemas biológicos. Por consiguiente, las técnicas modernas de análisis químico, empleadas adecuadamente, son esenciales para la química ambiental y demás áreas afines. La evolución de la química analítica se ha caracterizado por el desarrollo de nuevas y mejores técnicas de análisis que permiten la determinación de niveles mucho más bajos de especies químicas y un incremento notable del número de datos a obtener.

En el anexo 2 se resumen los principales parámetros químicos que se determinan normalmente en el agua. Además de estos, puede determinarse la concentración de otros solutos, especialmente contaminantes orgánicos específicos, en relación con los riesgos sobre la salud específicos o incidentes de contaminación (Manahan, 2011).

Figura 8. Montaje de titulación volumétrica

Fuente: imagen tomada de http://med.se-todo.com/himiya/3905/index.html

Análisis volumétrico en aguas

La volumetría es un método en el que la señal es el volumen. Los métodos volumétricos se clasifican en cuatro grupos, según el tipo de reacción implicada. Estos grupos son las valoraciones ácido-base, en las que un ácido o base, agente valorante10, reacciona con un analito que es una base o un ácido; las valoraciones complexométricas (por formación de complejos) en las que interviene una reacción de complejación metal-ligando; las valoraciones redox, en las que el agente valorante es un agente oxidante o reductor y las valoraciones de precipitación, en las que el analito y el agente valorante reaccionan para formar un precipitado (Harvey, 2002).

Las aplicaciones de los métodos volumétricos en los análisis de la calidad del agua son, por ejemplo: la determinación de la acidez y alcalinidad del agua, que se basa en valoraciones ácido-base; la determinación de la dureza del agua, a partir de valoraciones complexométricas; la determinación de cloruros mediante valoración de precipitación, y la valoración de redox en la determinación de cloruro residual.

Calibración y estandarización

Los analistas químicos distinguen entre calibración y estandarización. La calibración garantiza que el equipo o los instrumentos utilizados para medir la señal11 funcionen correctamente, lo que se comprueba utilizando una referencia conocida que produce una señal exacta.

La estandarización es el proceso por el que se determina experimentalmente la relación entre la señal y la cantidad de analito. En los métodos de análisis total, la estandarización suele definirse por la estequiometría de las reacciones químicas responsables de la señal. Sin embargo, en los métodos de concentración la relación entre la señal y la concentración del analito es una función teórica que no puede calcularse sin mediciones experimentales (Harvey, 2002).

En las determinaciones de los parámetros químicos de la calidad del agua por métodos instrumentales, tales como la espectroscopia o fotometría, se requiere de la calibración del equipo para tener una mayor confiabilidad en los resultados obtenidos. En la estandarización del método empleado se mide la señal de varias referencias, es decir, soluciones de concentraciones conocidas en las cuales se presenta una cantidad de analito definido. Esto permite visualizar gráficamente la relación entre la señal medida y la concentración del analito, lo cual es conocido como curva de calibración.

Métodos espectroscópicos de análisis

La radiación electromagnética, o luz, es una forma de energía cuyo comportamiento depende de las propiedades tanto de las ondas como de las partículas. Las propiedades ópticas de la radiación electromagnética, como por ejemplo la difracción, se explican mejor describiendo la luz como una onda. Sin embargo, muchas de las interacciones entre la radiación electromagnética y la materia, tales como la absorción y la emisión, se describen mejor considerando a la luz como una partícula o fotón (Harvey, 2002).

Figura 9. Atenuación de un haz de radiación por una solución absorbente

Fuente: http://www.public.asu.edu

En el análisis instrumental, la ley de la absorción, también conocida como la ley de Lambert y Beer, o simplemente Ley de Beer, da información cuantitativa sobre cómo la atenuación de la radiación depende de la concentración de las moléculas que la absorben y de la distancia que recorre el medio absorbente. Cuando la luz atraviesa una solución de analito, la intensidad de la radiación disminuye como consecuencia de la excitación del analito. Cuanto mayor sea la traye...