Laboratorio N°6_Determinación de contaminantes orgánicos e

Transcripción

ASIGNATURA: QUIMICA AGROPECUARIA (RB8002)
GUÍA N°6:
“DETERMINACION DE CONTAMINANTES ORGANICOS E INORGANICOS”
I.
Presentación de la guía:
Competencia: El alumno será capaz de analizar las principales fuentes de contaminación del aire,
suelo y agua.
Evaluación: La evaluación de esta guía tiene carácter formativo lo que permitirá detectar el
dominio de los objetivos planteados.
Metodología: El docente organizará grupos de trabajo para desarrollar las actividades propuestas.
Posteriormente el alumno confeccionará un informe de los resultados obtenidos que
será adjuntado en el portafolio semestral.
II.
Resumen Teórico:
Se entiende por contaminación, la presencia en el medio ambiente de uno o más contaminantes, o
cualquier combinación de ellos, que perjudiquen la vida, salud y el bienestar humano, flora y fauna,
o degraden la calidad del aire, agua y tierra.
El problema de la contaminación es múltiple y se presenta en formas muy diversas, con
asociaciones y sinergismos difíciles de prever. Pero las principales consecuencias biológicas de
las contaminaciones derivan de sus efectos ecológicos. En general, se habla de cuatro tipos
básicos de contaminación: contaminaciones físicas (ruidos, infrasonidos, térmica y radioisótopos),
químicas (hidrocarburos, detergentes, plásticos, pesticidas, metales pesados, derivados del azufre
y del nitrógeno), biológicas (bacterias, hongos, virus, parásitos mayores, introducción de animales
y vegetales de otras zonas) y por elementos que dañan la estética (degradación del paisaje y la
introducción de industrias). También se habla de contaminación atmosférica, del agua y del suelo o
de la biosfera.
Entre los factores que generan contaminación y caracterizan a la civilización industrial están: el
crecimiento de la producción y el consumo excesivo de energía, el crecimiento de la industria
metalúrgica; el crecimiento de la circulación vial, aérea y acuática, y el crecimiento de la cantidad
de basura y desechos que se tiran y/o se incineran.
Determinación de contaminantes orgánicos e inorgánicos (RB8002). Documento preparado por Marcela Urrutia Castro
Docente Sede La Serena.
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Contaminantes físicos: Afectan el aspecto del agua y cuando flotan o sedimentan interfieren con
la flora y fauna acuáticas. Son líquidos insolubles o sólidos de origen natural y diversos productos
sintéticos que son arrojados al agua como resultado de las actividades del hombre, así como,
espumas, residuos oleaginosos y el calor (contaminación térmica).
Contaminantes químicos: Incluyen compuestos orgánicos e inorgánicos disueltos o dispersos
en el agua. Los contaminantes inorgánicos son diversos productos disueltos o dispersos en el
agua que provienen de descargas domésticas, agrícolas e industriales o de la erosión del suelo.
Los principales son cloruros, sulfatos, nitratos y carbonatos. También desechos ácidos, alcalinos y
gases tóxicos disueltos en el agua como los óxidos de azufre, de nitrógeno, amoníaco, cloro y
sulfuro de hidrógeno (ácido sulfhídrico). Gran parte de estos contaminantes son liberados
directamente a la atmósfera y bajan arrastrados por la lluvia. Esta lluvia ácida, tiene efectos
nocivos que pueden observarse tanto en la vegetación como en edificios y monumentos de las
ciudades industrializadas.
Los contaminantes orgánicos: también son compuestos disueltos o dispersos en el agua que
provienen de desechos domésticos, agrícolas, industriales y de la erosión del suelo. Son desechos
humanos y animales, de rastros o mataderos, de procesamiento de alimentos para humanos y
animales, diversos productos químicos industriales de origen natural como aceites, grasas, breas y
tinturas, y diversos productos químicos sintéticos como pinturas, herbicidas, insecticidas, etc. Los
contaminantes orgánicos consumen el oxígeno disuelto en el agua y afectan a la vida acuática
(eutroficación). Las concentraciones anormales de compuestos de nitrógeno en el agua, tales
como el amoniaco o los cloruros se utilizan como índice de la presencia de dichas impurezas
contaminantes en el agua.
Contaminantes biológicos. Incluyen hongos, bacterias y virus que provocan enfermedades.
Los contaminantes orgánicos del suelo son de naturaleza muy variable (fitosanitarios, aceites,
petróleos, gasolinas, etc) y su presencia en los suelos se debe a muy diversas actividades
humanas (agricultura, industria, transporte, etc.).
De todos los contaminantes orgánicos son los fitosanitarios la causa más frecuente de
contaminación. Se trata de productos de uso universal en agricultura para combatir los parásitos y
enfermedades de las plantas, proteger a los cultivos de los agentes dañinos y mejorar cualitativa y
cuantitativamente la producción. Dentro de los fitosanitarios están los plaguicidas, herbicidas y
fertilizantes.
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Los tipos de plaguicidas utilizados son muy numerosos y presentan composiciones muy variables.
Dentro de los orgánicos se encuentran: los derivados halogenados, compuestos organofosforados,
carbamatos, derivados de la urea y tiourea, y compuestos heterocíclicos.
Los mecanismos que rigen la evolución de los contaminantes orgánicos en el suelo son: procesos
de acumulación (mecanismos físicos y de adsorción), procesos de degradación (descomposición
química, fotoquímica y degradación biológica) y procesos de transporte (difusión, lixiviación,
volatilización y erosión).
En la evolución de los contaminantes orgánicos influyen numerosos factores, tanto del
contaminante como del propio suelo. Referentes al contaminante en sí mismos, tienen importancia
la composición, estructura, masa molecular, tendencia a ionizarse, afinidad de la molécula por las
superficies del suelo, reacción frente a la acidez y basicidad, volatilidad, solubilidad, adsorción,
concentración, coeficiente de reparto y forma de presentación que van a regular la toxicidad,
biodisponibilidad, movilidad, persistencia y bioacumulación de estos contaminantes.
En cuanto a la características del suelo, destacan: textura, arcillas (porcentaje y mineralogía),
materia orgánica, óxidos de Fe, Mn y Al, carbonatos, sales, capacidad de cambio, pH, potencial
redox, estructura, temperatura, propiedades hídricas y actividad biológica.
Contaminantes Orgánicos Persistentes (COPS)
Los Contaminantes Orgánicos Persistentes, son sustancias químicas tóxicas, persistentes y
bioacumulables en los organismos, causando efectos diversos en la salud humana y en el
ambiente. Estas sustancias se transportan a grandes distancias y se han dispersado por todo el
mundo. La comunidad internacional tiene ahora que tomar acciones globales urgentes para
eliminarlos.
Si realizamos un análisis de la definición para COPS tenemos que:
Son contaminantes porque en muy bajas concentraciones afectan gravemente la salud de los
seres humanos, animales y el ambiente.
Son persistentes porque permanecen mucho tiempo en el ambiente, incluso decenas de años,
resistiendo la degradación por el sol, degradación química y la degradación por otros
microorganismos.
Son bioacumulables porque se acumulan en los tejidos grasos de los organismos. Se
biomagnifican, es decir, aumentan su concentración en cientos o hasta millones de veces a
medida que aumentan en las cadenas alimenticias.
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Se dispersan, ampliamente en el medio ambiente, a través del viento, ríos y corrientes marinas,
trasladándose a todas partes del planeta. Se han encontrado en el agua, suelo, sedimentos,
animales y personas, incluso en el Ártico y en lugares muy alejados de donde originalmente fueron
liberados.
Los problemas con los COPs han motivado su prohibición y restricción severa en muchos países y
acciones internacionales. El Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA),
ha llamado ha establecer un convenio internacional obligatorio sobre 12 COPs de manera
prioritaria, que además defina los criterios para añadir nuevas sustancias y establezca
mecanismos de apoyo a los países en desarrollo:
COMPUESTOS
Plaguicidas organoclorados: DDT, aldrín, dieldrin, endrín, clordano, heptacloro, toxafeno y mirex
Productos industriales: los policlorobifenilos (PCB, usados como aceites de transmisión eléctrica) y el
hexaclorobenceno (HCB) que también es plaguicida
Contaminantes no deseados resultado del uso industrial de productos clorados: dioxinas y furanos.
III.
Actividad práctica: Determinación de contaminantes orgánicos e inorgánicos.
IV.
Objetivos:
 Determinación cuantitativa de cloruro
 Determinación cuantitativa de carbonato
 Determinación cualitativa de hidrocarburos aromáticos
V.
Materiales y reactivos:
-
Nitrato de plata, AgNO3
Tiocianato de potasio, KSCN
Fluoresceína
Etanol
Cloruro de sodio, NaCl
Cloroformo
Naftaleno
Ffenolftaleína
Anaranjado de metilo
Ácido clorhídrico
Cloruro de aluminio
Agua destilada
-
Pipeta volumétrica de 10 y 20 mL
Bureta de 50 mL
Balanza analítica
Vidrio de reloj
Propipeta de goma
Corcho pata tubo de ensayo
Piscetas plásticas de 500 mL
Vaso de precipitado de 250 mL
Matraz de aforo de 250 mL
Varilla de agitación
Matraz erlenmeyer de 250 mL
Tubo de ensayo
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VI.
Procedimiento experimental
Determinación de contaminantes inorgánicos.
Experiencia N°1: Determinación de cloruros en una muestra soluble. Método Fajans.
- Preparación de AgNO3 0.1 N: Realice los cálculos para la preparación de 250 mL de solución de
nitrato de plata, AgNO3. Disuelva los cristales en un pequeño volumen de agua destilada, exenta
de cloruros, en un vaso de precipitado. Diluya la disolución hasta el volumen señalado. Agite para
homogenizar. Guarde la solución en frasco oscuro y rotule.
- Solución indicadora de fluoresceína: Pese 0.100 g de fluoresceína y disuelva con 100 mL de
etanol al 70 %. Guarde en Frasco limpio y seco.
- Estandarización de la solución de AgNO3 (duplicado): En vidrio de reloj pese exactamente entre
100 y 120 mg de NaCl patrón. Transfiera cuantitativamente los cristales a un matraz erlenmeyer de
250 mL. Disuelva totalmente con un volumen aproximado de 20 mL de agua destilada. Adicione
10 gotas de indicador de absorción fluoresceína. Titule lentamente con solución de AgNO3 hasta
aparición de una coloración rosada en la superficie del precipitado formado.
- Determinación de cloruro en la muestra (duplicado): Tome una alícuota de 10 mL de muestra
problema con pipeta total. Adicione 10 gotas de solución indicadora de fluoresceína. Titule
lentamente con solución de AgNO3 hasta aparición de una coloración rosada en la superficie del
precipitado formado.
Experiencia N°2: Determinación de carbonatos. Método Warder
- Preparación de HCl 0.1 N: Realice los cálculos para la preparación de 250 mL de solución de
ácido clorhídrico, HCl. Disuelva el volumen de ácido en un pequeño volumen de agua destilada, en
un vaso de precipitado. Diluya la disolución hasta el volumen señalado. Agite para homogenizar.
Guarde la solución en frasco oscuro y rotule.
- Mida con pipeta volumétrica, 20 mL de muestra problema. Diluya con 30 mL de agua destilada
exenta de CO2. Agregue 3 gotas de indicador fenolftaleína. Titule con HCl 0.1 N patrón hasta traje
del rosado al incoloro. Registre el gasto. En el mismo erlenmeryer adicione 4 gotas de indicador
naranja de metilo. Titule con el ácido patrón hasta viraje del amarillo al rojizo. Registre el gasto
respectivo.
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Experiencia N°3: Determinación cualitativa de hidrocarburos aromáticos
- En un tubo de ensayo seco, coloque 0,1 mg de AlCl3 anhidro y caliente directamente a la llama
para que sublime y se deposite en la parte superior fría del tubo. Tápelo con un corcho y déjelo
enfriar. En otro tubo de ensayo, disuelva algunos mg de benceno, naftaleno u otro hidrocarburo
aromático en 1 mL de cloroformo y luego deje resbalar esta solución por las paredes del tubo que
contiene el AlCl3 recientemente sublimado.
Observe los colores intensos y característicos que se obtienen con cada uno de los hidrocarburos
aromáticos. Repita el procedimiento descrito con la muestra problema y compare los resultados.
VII.
Cálculos:
Exprese su resultado de cloruro y carbonato en % p/v.
Experiencia N°1:
N
% p / v NaCl 
AgNO
3
V ( L)
 PE
100
AgNO
NaCl
3
mL Muestra
Experiencia N°2:
N
% p / v Na2 CO3 
HCl
V ( L)
 PE
100
HCl
Na2 CO3
1000  mL Muestra
VIII. Post-Laboratorio:
-
Redactar un informe de los resultados obtenidos según pauta de evaluación de informes
que aparece en la guía para el éxito académico 2009. Universidad tecnológica de ChileInacap. Sede la Serena. Pagina 54.
IX.
Investigue sobre los métodos utilizados para la cuantificación de cloruro y carbonato.
Bibliografía
 Química Ciencia Central, Brown, LwMay Bursten, Novena Edición. Editorial Pearson 2004.
 Química General, Raymond Chang, séptima edición. Editorial Mc Graw Hill 2002.
 www.ifas.ufl.edu/~qma/SOS6262/link.html World Soil contamination and remediation
University of Florida, USA).
 Manual de laboratorio, Química analítica. Elizabeth Arancibia, 1998. Universidad de La
Serena.
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