Análisis de cloruros
Introducción
El ion cloruro (Cl−) es uno de los aniones principales en el agua natural. Los contenidos de cloruros de las aguas son variables y se deben principalmente a la naturaleza de los terrenos atravesados. Habitualmente, el contenido de ion de cloruro de las aguas naturales es inferior a 50 mg/L. Puede producir un sabor salado y es especialmente notable si el agua procede de plantas desaladoras.
Se determinan mediante volumetría de precipitación, en la que se mide el volumen de solución patrón necesario para precipitar completamente un compuesto del catión o anión analizado.
El método de Mohr es un ejemplo de volumetría de precipitación que se utiliza para determinar iones cloruro, entre otros. La valoración se hace con solución patrón de nitrato de plata (AgNO3). El indicador es el ion cromato CrO42−. Este ion hace que inicialmente la muestra tenga color amarillo para formar un precipitado rojo de cromato de plata (Ag2CrO4) en el punto final o punto de equivalencia. Las reacciones que ocurren en esta determinación son:
\[Cl^- + AgNO_3\ \longrightarrow\ AgCl\ \downarrow\ (\text{precipitado blanco}) + NO_3^-\]
\[2Ag^+ + K_2CrO_4\ \longrightarrow\ Ag_2CrO_4\ \downarrow\ (\text{precipitado rojo ladrillo}) + 2K^+\]
La muestra debe tener un pH neutro o cercano a la neutralidad. Este es el caso de casi todas las muestras de agua natural o de consumo.
Procedimiento experimental
1. Echamos 100 mL de agua del grifo (V1 de agua problema) en un matraz Erlenmeyer. Añadimos tres gotas de disolución de cromato potásico al 5 %. La muestra tomará color amarillo.
2. Valoramos la muestra con una disolución de nitrato de plata (AgNO3) de concentración 5 g/L. Al agregar el nitrato de plata, los iones Ag+ y Cl− forman AgCl, muy poco soluble en agua, por lo que se forma un precipitado de color blanco (aunque parece amarillo por el color de la disolución).
3. Cuando hayan precipitado todos los iones Cl− del agua problema, los iones Ag+ siguientes y los iones CrO42- añadidos inicialmente formarán un precipitado rojo de Ag2CrO4.
4. Un matiz rojizo persistente en la superficie de la muestra indica el final de la valoración. Anotamos el volumen gastado (V2) de AgNO3.
5. Realizamos la valoración dos veces y calculamos el volumen V2 medio.
Cálculos
La estequiometría de la reacción entre el ion cloruro y el ion plata es 1:1, lo que significa que por cada mol de nitrato de plata añadido precipita un mol de cloruro.
1. La concentración de la disolución de nitrato de plata es 5 g/L. ¿Cuál es su molaridad?
El peso molecular del nitrato de plata es 169.87 g/mol, por tanto:
\[M_{AgNO_3} = 5\ \frac{g}{L}\cdot \frac{1\ mol}{169.87\ g} = 0.029\ \frac{mol}{L} = {\color{red}{0.029\ M}}\]
2. Determina la concentración molar de iones cloruro en la muestra.
La estequiometría de la reacción es 1:1, por lo tanto, puedes escribir:
\[V_1\cdot M_{Cl^-} = V_2\cdot M_{AgNO_3}\]
V1 es el volumen de la muestra de agua (100 mL) y V2 es el volumen de disolución de AgNO3 gastado en la valoración.
3. Determina la concentración en mg/L de iones cloruro en la muestra.
Convierte la molaridad calculada en el paso anterior a mg/L sabiendo que el peso atómico del ion cloruro es 35.45 g/mol