PRÁCTICA DE LABORATORIO: DETERMINACIÓN DE CLORUROS EN MUESTRAS DE AGUA MEDIANTE TITULACIÓN ARGENTOMÉTRICA

 

 DETERMINACIÓN DE CLORUROS EN MUESTRAS DE AGUA MEDIANTE TITULACIÓN ARGENTOMÉTRICA

1. Introducción

El ion cloruro (Cl⁻) es uno de los aniones más comunes en las aguas naturales. Puede proceder de la disolución de minerales, aerosoles marinos, intrusión salina y procesos de concentración por evaporación. También puede incorporarse a los sistemas acuáticos como consecuencia de descargas domésticas, industriales y otras actividades humanas.

La concentración de cloruros constituye un parámetro útil en la caracterización química del agua. En zonas costeras, por ejemplo, un incremento de cloruros puede estar relacionado con la influencia marina o con procesos de intrusión de agua salina en acuíferos. Sin embargo, un valor elevado no identifica por sí solo el origen del ion y debe interpretarse conjuntamente con otros parámetros ambientales.

Una técnica clásica para la determinación de cloruros es la titulación argentométrica por el método de Mohr. En este procedimiento, una muestra que contiene Cl⁻ se valora con una solución de nitrato de plata (AgNO₃). Los iones Ag⁺ reaccionan con los cloruros formando cloruro de plata (AgCl), un precipitado blanco poco soluble.

Después de precipitar prácticamente todo el cloruro, el primer exceso de Ag⁺ reacciona con el ion cromato utilizado como indicador y produce cromato de plata (Ag₂CrO₄), de color rojizo, que señala el punto final. Debido a que el indicador tradicional contiene cromato, esta práctica requiere especial atención al manejo y disposición de residuos.

En esta práctica se determinará la concentración de cloruros en muestras de agua de diferente procedencia y se relacionarán los resultados con la conductividad, los sólidos disueltos totales y la salinidad evaluados anteriormente.

2. Objetivos

Objetivo general

Determinar la concentración de cloruros en diferentes muestras de agua mediante titulación argentométrica por el método de Mohr e interpretar los resultados desde una perspectiva ambiental.

Objetivos específicos

·       Explicar el fundamento químico de la precipitación de cloruros con iones plata.

·       Aplicar una titulación argentométrica para cuantificar cloruros en muestras de agua.

·       Reconocer el punto final de la valoración mediante la formación de cromato de plata.

·       Calcular la concentración de Cl⁻ y expresarla en mg/L.

·       Comparar la concentración de cloruros entre muestras de diferente procedencia.

·       Relacionar los resultados con conductividad eléctrica, SDT y salinidad determinados previamente.

·       Analizar posibles fuentes naturales y antropogénicas de cloruros en el ambiente acuático.

3. Fundamento teórico

3.1. Cloruros en aguas naturales

Los cloruros son sales del ácido clorhídrico que, cuando son solubles, liberan el ion Cl⁻ en el agua. Por ejemplo, la disolución del cloruro de sodio puede representarse como:

NaCl(s) → Na⁺(ac) + Cl⁻(ac)

En aguas subterráneas y superficiales, la concentración de Cl⁻ depende de la geología, la cercanía al mar, la evaporación, la mezcla entre masas de agua y los aportes derivados de actividades humanas. Por su elevada movilidad y comportamiento relativamente conservativo en muchos sistemas acuáticos, el cloruro puede resultar útil para comparar fuentes y reconocer procesos de mezcla o salinización.

3.2. Precipitación del cloruro de plata

En el método de Mohr, el ion plata procedente del AgNO₃ reacciona estequiométricamente con el ion cloruro:

AgNO₃(ac) → Ag⁺(ac) + NO₃⁻(ac)

Ag⁺(ac) + Cl⁻(ac) → AgCl(s)

La relación molar Ag⁺:Cl⁻ es 1:1. Por esta razón, la cantidad de AgNO₃ consumida hasta el punto final permite calcular la cantidad de cloruro presente en la alícuota.

3.3. Detección del punto final

El cromato de potasio aporta iones cromato que actúan como indicador. Una vez consumido el cloruro disponible, un ligero exceso de Ag⁺ reacciona con CrO₄²⁻ y forma cromato de plata:

K₂CrO₄(ac) → 2 K⁺(ac) + CrO₄²⁻(ac)

2Ag⁺(ac) + CrO₄²⁻(ac) → Ag₂CrO₄(s)

La aparición persistente de una tonalidad rojiza o rojo ladrillo, debida a Ag₂CrO₄, indica el punto final de la valoración. El cambio debe observarse sobre un fondo claro y compararse, cuando sea posible, con un blanco.

3.4. Influencia del pH

La valoración de Mohr se realiza en un intervalo aproximadamente neutro a ligeramente alcalino. En condiciones excesivamente ácidas, el equilibrio del cromato se desplaza hacia especies protonadas y la detección del punto final pierde sensibilidad. Una representación simplificada es:

CrO₄²⁻(ac) + H⁺(ac) ⇌ HCrO₄⁻(ac)

En condiciones demasiado alcalinas pueden producirse reacciones secundarias de los iones plata. Por ello, debe comprobarse que la muestra se encuentre dentro del intervalo de pH recomendado para el método antes de titular.

3.5. Cálculo de cloruros

Cuando se utiliza AgNO₃ de concentración conocida y se corrige el volumen consumido mediante un blanco, la concentración de cloruros puede calcularse mediante:

donde A es el volumen de AgNO₃ consumido por la muestra en mL, B es el volumen consumido por el blanco en mL, M AgNO₃ es la molaridad del titulante, 35.45 g/mol es la masa molar del cloro y V muestra es el volumen de muestra analizado en mL.

3.6. Importancia ambiental

Los cloruros contribuyen a la mineralización y a la conductividad del agua. Una concentración elevada puede estar asociada con condiciones naturales o con aportes antropogénicos, por lo que su interpretación debe realizarse en el contexto del sitio de muestreo.

La comparación entre Cl⁻, conductividad, SDT y salinidad permite evaluar si las diferencias observadas entre las muestras podrían estar relacionadas, al menos parcialmente, con sales que contienen cloruro. No obstante, la conductividad depende del conjunto de iones presentes y no exclusivamente de Cl⁻.

4. Mat eriales y equipos

·       Bureta de 25 o 50 mL

·       Soporte universal y pinza para bureta

·       Pipeta volumétrica de 50 mL o probeta graduada

·       Matraces Erlenmeyer de 250 mL

·       Vasos de precipitados

·       Probeta graduada

·       Matraz aforado

·       Pipeta Pasteur o gotero

·       Frasco lavador

·       pH-metro o papel indicador apropiado

·       Fondo blanco para observar el punto final

·       Guantes

·       Gafas de seguridad

Reactivos

·       Solución estandarizada de nitrato de plata (AgNO₃), aproximadamente 0.01 M

·       Solución indicadora de cromato de potasio (K₂CrO₄)

·       Solución patrón de cloruro de sodio (NaCl), para control o estandarización cuando corresponda

·       Agua destilada

5. Muestras sugeridas

Pueden incluirse:

1.     Agua potable de la red.

2.     Agua embotellada.

3.     Agua de pozo.

4.     Agua de lluvia.

5.     Agua de río, arroyo, laguna o canal.

6.     Otra fuente ambiental seleccionada por el grupo.

Importante: todas las muestras ambientales serán consideradas no aptas para consumo durante la práctica.

6. Procedimiento experimental

Parte A. Verificación previa de las muestras

1.     Homogeneice suavemente cada muestra.

2.     Mida el pH de una pequeña porción y compruebe que se encuentre en el intervalo adecuado para la valoración de Mohr, aproximadamente entre pH 7 y 10.

3.     Si una muestra se encuentra fuera del intervalo recomendado, consulte al docente antes de proceder con la titulación.

4.     Conserve la porción destinada a la valoración sin introducir en ella el electrodo del pH-metro.

Parte B. Preparación de la bureta

1.     Enjuague la bureta con agua destilada y posteriormente con una pequeña porción de la solución de AgNO₃.

2.     Llene la bureta con la solución estandarizada de AgNO₃.

3.     Elimine las burbujas presentes en la punta y registre el volumen inicial.

Parte C. Determinación del blanco

1.     Coloque 50.0 mL de agua destilada en un matraz Erlenmeyer.

2.     Agregue la cantidad de indicador de cromato de potasio establecida para el procedimiento.

3.     Titule con AgNO₃ hasta observar una coloración rojiza tenue y persistente.

4.     Registre el volumen consumido como B. Este valor permitirá corregir el consumo asociado al indicador y al procedimiento.

Parte D. Determinación de cloruros en las muestras

1.     Mida 50.0 mL de la muestra y transfiéralos a un matraz Erlenmeyer de 250 mL.

2.     Agregue la misma cantidad de indicador de cromato de potasio utilizada en el blanco.

3.     Coloque el matraz sobre un fondo blanco.

4.     Titule con AgNO₃ mientras agita continuamente.

5.     Al aproximarse al punto final, agregue el titulante gota a gota.

6.     Detenga la titulación cuando aparezca una tonalidad rojiza tenue que permanezca después de la agitación.

7.     Registre el volumen de AgNO₃ consumido.

8.     Repita la determinación con una segunda alícuota de la misma muestra.

9.     Realice el procedimiento para las demás muestras.

10. Calcule el volumen promedio de AgNO₃ y posteriormente la concentración de Cl⁻.

7. Registro de resultados

Muestra	V muestra (mL)	V AgNO₃ 1 (mL)	V AgNO₃ 2 (mL)	V AgNO₃ prom. (mL)	V blanco (mL)	Cl⁻ (mg/L)	Observaciones
A	50.0
B	50.0
C	50.0
D	50.0

 

8. Análisis e interpretación de resultados

1.     Calcule la concentración de cloruros de cada muestra y exprésela en mg/L.

2.     Ordene las muestras desde la menor hasta la mayor concentración de Cl⁻.

3.     Compare las concentraciones obtenidas con la procedencia de cada muestra.

4.     Relacione los resultados de Cl⁻ con la conductividad eléctrica, los SDT y la salinidad determinados previamente.

5.     Determine si la muestra de mayor conductividad también presentó la mayor concentración de cloruros y explique el resultado.

6.     Proponga posibles fuentes naturales o antropogénicas de cloruros para las muestras que presentaron los valores más elevados.

7.     Explique por qué una concentración elevada de cloruros no permite identificar por sí sola el origen de las sales presentes.

8.     Discuta qué información adicional sería necesaria para evaluar un posible proceso de intrusión salina o contaminación por descargas.

Nota: la concentración de cloruros constituye un parámetro de caracterización química. Por sí sola no permite establecer la potabilidad ni identificar de manera inequívoca la fuente de contaminación.

9. Cuestionario poslaboratorio

1.     ¿Cuál es el fundamento químico de la determinación de cloruros por el método de Mohr?

2.     Escriba la reacción de precipitación del AgCl.

3.     ¿Por qué el Ag₂CrO₄ aparece principalmente después de precipitar el cloruro?

4.     ¿Cuál es la función del cromato de potasio durante la titulación?

5.     ¿Por qué debe controlarse el pH de la muestra en el método de Mohr?

6.     ¿Qué finalidad tiene realizar un blanco?

7.     ¿Por qué la concentración de cloruros puede relacionarse con la conductividad pero no considerarse equivalente a ella?

8.     ¿Qué factores naturales pueden producir concentraciones elevadas de cloruros en aguas subterráneas cercanas a zonas costeras?

9.     ¿Qué otros iones analizaría para investigar si una elevada concentración de cloruros está asociada con salinización?

10. Seguridad y manejo de residuos

·       Utilizar bata, gafas de seguridad y guantes durante toda la práctica.

·       Evitar el contacto del nitrato de plata con piel, ojos y ropa; puede causar irritación y producir manchas.

·       Manipular el indicador de cromato con especial precaución, evitando contacto, inhalación o dispersión.

·       No pipetear con la boca.

·       Evitar la exposición innecesaria de la solución de AgNO₃ a la luz intensa.

·       No devolver a los recipientes originales las porciones de reactivos utilizadas.

·       Todos los residuos de la titulación, incluidos los precipitados de AgCl y Ag₂CrO₄, deberán recolectarse en un recipiente debidamente identificado para residuos que contienen plata y cromo.

·       No verter los residuos de esta práctica al desagüe.

·       Limpiar inmediatamente cualquier derrame siguiendo las normas de seguridad del laboratorio.

·       Limpiar el material y lavarse las manos al finalizar.

11. Referencias bibliográficas

American Public Health Association, American Water Works Association, & Water Environment Federation. (2023). Standard methods for the examination of water and wastewater (24th ed.). APHA Press.

ASTM International. (2022). ASTM D512-12(2022): Standard test methods for chloride ion in water. ASTM International.

International Organization for Standardization. (1989). ISO 9297:1989. Water quality—Determination of chloride—Silver nitrate titration with chromate indicator (Mohr's method). ISO.