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.
