Determinaciones en el laboratorio
Grasas y aceites
La determinación de sustancias solubles en frío en éter etílico comprende la suma de las grasas, aceites, hidrocarburos y las demás sustancias solubles en frío en éter etílico de una muestra acidificada a pH 4,2 y que no sean volátiles a 70 °C (grados Celsius).
La presencia de algunos aceites se deben a la descomposición de formas de vida acuática.
La mayoría de las grasas y aceites son insolubles en agua pero se pueden saponificar o emulsionar mediante la acción de detergentes, álcalis y otras sustancias químicas.
Las grasas y los aceites emulsionados se extraen del agua acidulada a pH 4.2 por contacto con solventes orgánicos que disuelven además otras sustancias orgánicas. No hay un solvente selectivo de grasas y aceites.
Algunas fracciones de bajo punto de ebullición como el queroseno y la nafta se evaporan durante la realización del análisis y otras se evaporan a la temperatura de evaporación del éter.
Los aceites y grasas tienden a permanecer en emulsión, pero la acidificación de la muestra hasta pH 4,2 y/o el agregado de cloruro de sodio ayuda a romper esta emulsión.
Interfieren las demás sustancias solubles en éter etílico que no sean grasas y aceites, de una muestra acidulada a pH 4,2 y que no sean volátiles a 70 °C.
La sensibilidad máxima alcanzada con la técnica es de 2 mg/L (miligramos por litro).
La muestra debe ser representativa, por lo que se recoge de una zona que tenga agitación, donde el efluente no esté estanco. No se debe llenar el envase del efluente porque el aceite flotante puede perderse al cerrarlo. Para la conservación de la muestra, acidificarla hasta pH 4,2.
Oxígeno consumido
Se llama oxígeno consumido al oxígeno del permanganato que consume un agua cuando se trata con este reactivo en condiciones determinadas. Tales condiciones son concentración de los reactivos, tiempo de calentamiento, temperatura de calentamiento y el tratamiento se debe ajustar rigurosamente a ellas. La determinación mide aproximadamente la materia orgánica que hay presente en la muestra, y si hay minerales reductores de permanganato, hay que efectuar la corrección. Proporciona un índice del grado de contaminación, y es de suma utilidad cuando no se práctica la DBO, o aún como dato complementario a esta última.
Para determinar el oxígeno consumido se debe:.
- Verter 100 mL (mililitros) de la muestra o una dilución adecuada en un erlenmeyer adecuado (la dilución máxima es 1/500), 10 mL de ácido sulfúrico (1+3) y 10 mL de permanganato de potasio 0,0125 N.
- Sumergir el erlenmeyer en agua hirviendo. El agua debe sobrepasar la superficie del líquido interior para una correcta calefacción y también se debe cuidar de que no se vuelque el líquido dentro.
El permanganato oxida la materia orgánica.
- Transcurridos los 30 minutos debe permanecer una coloración rosada débil. Si es muy coloreada realizar una dilución y si no es coloreada realizar una concentración.
Finalizados los 30 minutos queda un exceso de permanganato y debe permanecer la coloración violácea.
- Retirar el erlenmeyer del baño, agregando 10 mL de ácido oxálico, llegando a decoloración (quedando el oxálico en exceso). El exceso que consume corresponde a la cantidad original de materia orgánica. Valorar por retorno hasta obtener una débil coloración rosada pero resistente durante 3 minutos. Esta valoración debe efectuarse durante 60-80 °C. El volumen empleado en la valoración por retorno debe ser inferior a 5 mL. Si resulta superior, debe utilizarse una dilución mayor, con agua sin permanganato.
La valoración en caliente se realiza a 60-70 °C, agregando oxálico hasta la decoloración, el exceso de oxálico consume la materia orgánica que había al principio o sea el permanganato de potasio 0,0125N. Luego se agrega por retorno, el permanganato de potasio 0,0125N. El punto final es una débil coloración rosada pero resistente durante 3 minutos y lo indica el permanganato de potasio.
- Realizar el ensayo en blanco. En la práctica un valor menor a 0,1 mg/L carece de importancia y puede prescindirse en la corrección.
El momento en el cual se realiza la valoración en frío, es cuando se realizó una valoración en caliente positiva (se encontró la dilución correcta). Se utiliza para determinar si hay minerales reductores del permanganato. El permanganato se utiliza como titulante e indicador del punto final de la reacción el cual se identifica por una leve coloración rosa que persiste durante 3 minutos.
La valoración en frío se realiza para saber si hay minerales reductores de permanganato. La valoración en caliente y en medio ácido se realiza para determinar los miligramos de oxígeno que consume totalmente la muestra. Cuanto mayor es el consumo de oxígeno más contaminado está. El permanganato de potasio se reduce de Mn(+7) a Mn(+2) sin oxidar la materia orgánica, por el agregado de oxálico de la misma concentración, el exceso de este se titula con permanganato de potasio 0,0125N. El exceso de oxálico es igual a la cantidad original de materia orgánica.
La valoración en frío se realiza de la siguiente manera:.
- Verter en un erlenmeyer 100 mL de muestra cruda (o una dilución de la misma utilizando agua sobre permanganato).
- Agregar 10 mL de ácido sulfúrico 1+3.
- Titular con permanganato de potasio 0,0125 N hasta una débil coloración rosa pero resistente.
La cantidad de oxígeno se calcula por la siguiente expresión:.
(N-Nf-Nb)*100*(f/(V.r)).
N: cantidad de permanganato de potasio utilizados en mL la valoración por retorno.
Nf: cantidad de permanganato de potasio en mL utilizado en la valoración en frío.
Nb: cantidad de permanganato de potasio utilizado en el blanco.
r: el factor de dilución.
f: factor de corrección del permanganato.
Por ejemplo, los volúmenes de permanganato consumidos son:.
Caliente=4,2 mL.
Frío=0,5 mL.
Blanco=0,2 mL.
Volumen de la muestra=100 mL.
Dilución=1/10.
Oxígeno consumido=(4,2-0,5-0,2)*100*(1/(100*1/10))=35 mg/L.
Otro ejemplo, la valoración en frío de 100 mL de muestra, diluida 250 veces, consumió 1,6 mg/L de permanganato de potasio 0,0125N y la valoración en caliente 4,2 mL. El blanco de reactivo consumió 0,2 mL del mismo titulante.
Oxígeno consumido=(4,2-1,6-0,2)*100*(1/(100*1/250))=600 mg/L.
Antes de comenzar el ensayo verificar el valor de cloruros en la muestra. Si el valor es mayor a 500 mg/L, se debe realizar una dilución que permita trabajar con una concentración menor o se debe realizar una digestión alcalina.
El procedimiento es:.
- Introducir 100 mL de muestra en un erlenmeyer (sin diluir o la dilución utilizada en el tratamiento).
- Agregar 0,5 mL de hidróxido de sodio y 10 mL de permanganato de potasio.
- Calentar durante 30 minutos.
- Añadir 5 mL de solución de ácido oxálico.
- Valorar efectuando paralelamente el ensayo en blanco.
Para evitar el calentamiento con baño de agua, se pueden utilizar plancha eléctrica o mecheros pero se originan grandes variaciones en los resultados. Solamente ajustándose rigurosamente al método se obtienen resultados comparables.
Para evitar el consumo de permanganato excesivo, se fijan diluciones para las clases de efluentes: para los líquidos cloacales, las diluciones varían entre el 1 y el 10 %; para efluentes cloacales de plantas de purificación, las diluciones varían entre el 25 y el 50 %; para ríos contaminados, las diluciones varían entre el 25 y el 50 %.
Cuando realizamos el oxígeno consumido, hay que tener en cuenta que se trabaja con mecheros, por lo que no se pueden realizar ensayos con materiales inflamables y explosivos como el éter. Además, se trabaja con ácido sulfúrico y ácido oxálico por lo que se deben utilizar guantes, guardapolvos y zapatos cerrados.
Nitrógeno amoniacal
En muestras con alto contenido de amoníaco se omite la destilación y la muestra se somete a nesslerización directa. El pretratamiento con sulfato de cinc o aluminio en medio alcalino permite precipitar los iones calcio, magnesio, hierro y sulfuro que pueden ocasionar turbidez en presencia del reactivo de Nessler. El agregado de EDTA, impide la precipitación de Ca y Mg residual, en presencia del reactivo de Nessler.
Se ha encontrado que un cierto número de aminas alifáticas o aromáticas, alcoholes, aldehídos, cetonas ocasionan turbidez o una coloración verde-amarilla parásita en presencia del reactivo de Nessler. No hay un procedimiento recomendable para eliminar las interferencias recurriéndose a la destilación cuando no se las puede evitar.
En condiciones óptimas, el reactivo permite detectar un miligramo de N amoniacal en 50 mL de solución. La reproducción de datos por debajo del mg puede ser errática.
Al inicio se debe armar la curva de calibración, para ello:.
- Medir en matraces aforados de 50 mL, las alícuotas de la solución de estándar de amoníaco que se representan en la tabla.
- Diluir a 50 mL con agua libre de amoníaco.
- Agregar 2 gotas de solución de sal de Seignette y 1 mL del reactivo de Nessler.
- Dejar reposar al abrigo de la luz durante 10 minutos.
- Leer el porcentaje de transmitancia en el espectrofotómetro a 420 nm (nanómetros) ajustando el 100 % T al blanco de reactivos.
Para determinar grasas y aceites:.
- La muestra cruda deberá homogeneizarse antes de medir la alícuota de la muestra.
- Medir 50 mL de la muestra cruda con una probeta de 50 mL.
- Acidificar con pH 4,2.
La acidificación de la muestra ayuda a romper la emulsión de las grasas y los aceites con el agua o saponificados.
- Añadir 2 gotas de heliantina.
La heliantina sirve para constatar la acción de los ácidos. Si bien se puede corroborar con peachímetro, se utiliza el cambio de amarillo-anaranjado a rojo. También se utiliza para diferenciar las fases, ya que luego de agregar el éter, la ampolla se agita y se deja reposar para observar las 2 fases: fase etérea y fase acuosa.
- Trasvasar a la ampolla de decantación y allí agregar 50 mL de éter. Agitar y dejar reposar hasta que ocurra la separación de fases. Se extrae la fase acuosa en un vaso de precipitados y la fase etérea en un cristalizador. El cristalizador debe estar previamente pesado. Luego el contenido del cristalizador se evapora.
No se debe agitar violentamente porque se vuelve a producir la emulsión. Se trabaja bajo campana con un correcto cierre porque el éter es inflamable y tóxico por lo que no se realiza el ensayo junto a otros como el oxígeno consumido donde se utilizan mecheros. El extractor está funcionando correctamente. Utilizar guantes, barbijo, gafas, guardapolvos, pantalones largos y zapatos cerrados. Emplear estufas con sistemas de seguridad de control de temperatura. La mesa de trabajo está limpia. El éter se transfiere a la ampolla mediante una probeta, la cual es de fácil manipulación, el robinete debe estar perfectamente cerrado. Tener perfectamente ubicado donde se encuentran los elementos de protección químicos (antisépticos, alcohol, yodo), matafuegos, botiquín.
Para las determinaciones colorimétricas, en el caso de muestras turbias y coloreadas, se deberá aplicar pretratamiento a la muestra. El procedimiento es:.
- Colocar 300 mL de muestra en un erlenmeyer de 1000 mL.
- Agregar 3 gotas de sulfato de aluminio 10 % p/v y 3 mL de solución de hidróxido de sodio 50 % p/p.
Una vez agregados los reactivos, se agrega un tapón a la muestra o se cubre con papel de aluminio. El sulfato de aluminio es un coagulante por lo que permite la floculación y posterior sedimentación de los flocs. La coagulación se lleva a cabo con la formación del hidróxido de aluminio. Con el pH adecuado, se lo puede dejar en la heladera hasta que produzca la sedimentación. En caso de no verificar la sedimentación, se toma 2 mL del líquido sobrenadante y se diluye o se vuelve a pretratar la muestra. En caso de no verificar la floculación, se centrifuga la muestra.
- Tapar y agitar suavemente en forma circular.
Se debe controlar el pH sucesivas veces, si ya se formaron los flocs el siguiente paso no es necesario.
- Ajustar el pH a 6,5-7,5 con el agregado de gotas de ácido y base diluidos.
- Dejar decantar (30 min-24h) y guardar en la heladera. Utilizar el sobrenadante para realizar determinaciones colorimétricas.
Fosfatos
La determinación se efectúa mediante el Método de Murphy-Riley. El ion fosfato reacciona con el complejo molibdato de amonio, el cual al ser reducido con el ácido ascórbico da un complejo de composición definida que es el azul molibdeno.
El pH no interviene, el cobre no interfiere hasta 10 mg/L, el arsénico no interfiere hasta 0.05 mg/L, la presencia de oxidantes y reductores no perturba seriamente la exactitud del método.
El procedimiento es el siguiente:.
- Llenar ambos tubos con 5 mL de muestra pretratada.
- Colocar un tubo en la posición A del comparador.
- Medición de PO4(-1). Agregar 6 gotas del reactivo para determinación de PO4(-1) y cerrar el tubo y mezclar.
- Medición de PO4(-2). Agregar 6 gotas del reactivo para determinación de PO4(-2) y cerrar el tubo y mezclar.
- Colocar en la posición B del comparador y esperar 10 minutos.
- Abrir el tubo y desplazar a lo largo de la escala de colores hasta que haya coincidencia con el de la muestra pretratada. Leer la concentración.
- Limpiar muy bien los tubos y cerrar.
El resultado corresponde al contenido de fosfatos expresado como fósforo PO4-P y es equivalente a la suma de las concentraciones de PO4(-1) y PO4(-2).
Se determina el contenido de fósforo en forma de fosfatos mediante kit colorimétrico.
Método tradicional de Murphy-Riley.
El método es adecuado para determinar la concentración de las diversas formas del fósforo en líquidos cloacales, agua potable y cursos de agua como fósforo orgánico, polifosfatos y ortofosfatos.
Ventajas.
Para determinar ortofosfatos:.
- Filtrar 50 mL de la muestra pretratada.
- Colocar 8 mL del reactivo mezcla y llenar con el filtrado.
- Esperar 10 minutos a desarrollo del color.
- Observar la absorbancia a 890 nm (nanómetros).
- Determinar el contenido de fósforo en la curva de calibración utilizando la solución de fósforo patrón.
- La concentración en ortofosfatos será:.
C=n*50/V.
n: concentración de patrón cuya coloración es igual a la de la muestra (mg/L).
V: volumen usado para la determinación (ml).
Para determinar fósforo inorgánico total:.
- Colocar 20 de la muestra pretratada en un erlenmeyer de 125 mL.