Examen Prácticas 2021-2022 PDF

## EXAMEN DE PRÁCTICAS ### EJERCICIO 1: En la determinación de concentración de nitritos con calibrado equilibrado con una disolución de concentración de $0.5$ mg/dm³, se preparan dos disoluciones tomando volúmenes de la disolución patrón (tabla) que, tras añadir los reactivos, se diluyen hasta un...

## EXAMEN DE PRÁCTICAS ### EJERCICIO 1: En la determinación de concentración de nitritos con calibrado equilibrado con una disolución de concentración de $0.5$ mg/dm³, se preparan dos disoluciones tomando volúmenes de la disolución patrón (tabla) que, tras añadir los reactivos, se diluyen hasta un $V_{final}=50$ cm³. Las absorbancias se miden con un espectrofotómetro a una longitud de onda de $d= 540$ nm. De tomar $10$ cm³ de a.r.u. filtrado y se procede de igual manera que con el calibrado, obteniendo un volumen final de $50$ cm³. Se determina la absorbancia de la disolución, siendo esta: $ABS = 0.078$. | $V (cm³)$ | $Abs.$ | $[NO_2](ppm)$ | |---|---|---| | 2 | 0.049 | 0.02 | | 4 | 0.106 | 0.04 | #### 1. Objetivo del calibrado. El objetivo del calibrado es obtener una relación lineal entre la absorbancia de la disolución patrón y su concentración de nitritos para, a partir de ella, obtener la concentración de nitritos de otra disolución de absorbancia conocida medida en el espectrofotómetro. Para obtener mayor sensibilidad en las medidas se selecciona una longitud de onda de $540$ nm, para la cual la absorbancia (cantidad de luz absorbida) de la disolución es la máxima. #### 2. Concentración de nitritos del a.r.u. bajo estudio. En primer lugar, hay que calcular la concentración de nitritos en las disoluciones patrón (nos dan el volumen de la disolución de nitritos empleado). Se emplean, respectivamente, $2$ ml y $4$ ml de una disolución con concentración de nitritos de $0.5$ mg/dm³. * $2$ cm³ disolución: $\frac{0.5 \ mg \ NO_2}{dm^3} \cdot \frac{10^3 \ cm^3}{dm^3} \cdot \frac{2 \ cm^3}{50 \ cm^3} = 0.02 \ \frac{mg \ NO_2}{dm^3} = 0.02 \ ppm$ (volumen de disolución patrón es $50 \ cm^3$) * $4$ cm³ disolución: $\frac{0.5 \ mg \ NO_2}{dm^3} \cdot \frac{10^3 \ cm^3}{dm^3} \cdot \frac{4 \ cm^3}{50 \ cm^3} = 0.04 \ \frac{mg \ NO_2}{dm^3} = 0.04 \ ppm$ A partir de las concentraciones obtenidas y las absorbancias de la tabla se construye la recta que relaciona ambas: Se calcula la ecuación de la recta: $0.106 = m \cdot 0.04 + n$ $0.049 = m \cdot 0.02 + n$ $m = 2.85$ $n = -0.008$ $y = 2.85 \cdot x - 0.008$ Por tanto: $ABS = 2.85 \cdot [NO2]$ $y = 2.85 \cdot x$ (porque se toma la disolución patrón con $0$ cm³ de nitritos como absorbancia = $0$) La concentración de nitritos en la disolución de a.r.u. será, por tanto: $0.078 = 2.85 \cdot [NO2]$ $[NO2]=\frac{0.078}{2.85} = 0.02737 \ mg/dm^3$ Para calcular la concentración de nitratos del a.r.u: $\frac{0.02737 \ mg}{50 \ cm^3 \ disolución} \cdot \frac{10^3 \ cm^3}{dm^3} = 0.00137 \ mg$ (en la disolución) Como la muestra del a.r.u. es de $10$ cm³: $\frac{0.00137 \ mg \ NO_2}{10 \ cm^3} \cdot \frac{10^3 \ cm^3}{dm^3} = 0.137 \ mg \ NO_2/cm^3 = 0.137 \ ppm$ #### 3. Selecciona y justifica tu respuesta sobre la evolución de la concentración de nitritos en a.r.u. de las opciones adjuntadas en la gráfica. La concentración de nitritos corresponde con la gráfica roja (curva). El agua residual inicialmente contiene amoniaco ($NH_3$). Este se va oxidando (pierde hidrógenos y gana $2$ oxígenos) transformándose en $NO_2$, por lo que la concentración de amoniaco disminuye y aumenta la de nitritos. Sin embargo, parte de esos nitritos, mientras se sigue oxidando el amoniaco, se oxidan (ganan otro oxígeno) a nitrato ($NO_3$), por lo que la pendiente de aumento de nitritos se ve reducida (parte superior de la curva). Conforme sigue pasando el tiempo, la concentración de amoniaco es menor y va dejando de producirse la oxidación a nitrito. Sin embargo, la oxidación del nitrito continúa, por lo que la pendiente es negativa (aumenta la concentración de nitratos y disminuye la de nitritos). ### EJERCICIO 2: En la determinación cuantitativa de amoniaco en un a.r.u. se emplea el método Kjeldahl. ¿Cuáles son las acciones de la disolución de NaOH concentrado que se añade inicialmente en las muestras de a.r.u.? Al añadir NaOH al agua, este se disocia en cationes de Na+ y aniones de OH-. Esto permite que todo el nitrógeno amoniacal, al reaccionar con los OH-, se encuentre como amoniaco, lo que permite su medición posteriormente. $Na+ + OH^- \longrightarrow Na^+ + OH^-$ $NH_4^+ + OH^- \longrightarrow NH_3 + H_2O$ El $OH^-$ (base) reacciona con el ion amonio, $NH_4^+$ (ácido), obteniéndose amoniaco ($NH_3$) y un molécula de agua. Por otro lado, al añadir NaOH también se ataca la materia orgánica presente en el agua residual. #### ¿Qué acción tiene el ácido bórico? El siguiente paso es la destilación del amoniaco. Sin embargo, su concentración en el agua se puede reducir al hacer pasar la corriente de vapor de agua del proceso de destilación. El amoniaco se puede retener si la corriente de vapor de agua pasa a través de un ácido. Al añadir ácido bórico ($H3BO3$), se produce una reacción ácido-base, obteniendo como producto de la reacción $NH_4^+$ y $H2BO3$. Por tanto, al pasar la corriente de vapor de agua, el $NH4^+$ actúa como ácido y queda retenido, permitiendo su destilación. $NH3 + H3BO3 \longrightarrow NH_4^+ + H2BO3$ Finalmente, para obtener la concentración de amoniaco en el agua residual, se añade tras el proceso de destilación el indicador de Tashiro (cambia de color en función del pH). Se va añadiendo ácido sulfúrico y se produce una reacción ácido-base entre este y el ion borato. $2H2BO3 + H2SO4 \longrightarrow 2H3BO3 + SO4^{2-}$ Al neutralizar todos los iones borato, cambiará el pH del agua y el color de la disolución también lo hará. Anotando el volumen inicial y final de $H_2SO_4$ se puede determinar la estequiometria la cantidad de ion borato presente en el agua y por tanto, la de amoniaco. ### EJERCICIO 3: En la determinación de la DQO se utiliza ácido sulfúrico concentrado que contiene sulfato de plata. ¿Cuál es la acción de la plata presente en el ácido? El sulfato de plata actúa como agente catalizador de la reacción acelerándola. Además, favorece la oxidación de la materia orgánica más resistente. Dado que el dicromato utilizado puede considerarse como compuesto contaminante, ¿qué otras opciones serían posibles para contaminar medios, dado que determinar M.O. en la a.r.u. es una propiedad necesaria para sugestion? Para determinar el contenido total de M.O. en las muestras a partir de la cantidad de oxígeno necesaria para su completa oxidación se caracterizan varios parámetros: * **Carbono total**: Cantidad de $CO_2$ desprendido cuando se oxida completamente la muestra. * **Demanda Total de Oxígeno (DTO)**: cantidad de $O_2$ para la oxidación completa de los contaminantes del agua residual. Sin embargo, estos dos necesitan un equipamiento complejo. * **Demanda Química de Oxígeno (DQO)**: cantidad de $O_2$ consumido en la degradación de materia orgánica equivalente al $Cr_2O_7^{2-}$ consumido en el proceso. * **Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO)**: cantidad de $O_2$ consumida en la degradación de materia orgánica mediante la acción de microorganismos a condiciones aerobias. Buena este último se necesitan pretratamientos y es un proceso lento, pero es menos contaminante.