Borrador Informe Final Quimica Inorganica Laboratorios (1)

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – DISTANCIA –UNAD UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente-ECAPMA Programas: Ingeniería Ambiental

LABORATORIOS DE QUÍMICA INORGÁNICA AMBIENTAL (LQIA) Prof: Jairo Granados., MSc

INFORME DE LABORATORIO DE QUIMICA INORGANICA AMBIENTAL

PRACTICA N° 1: GAVIMETRIA APLICADA PRACTICA N° 2: ALCALIMETRIA: PH Y ACIDEZ INTERCAMBIABLE PRACTICA N° 3: CAPACIDAD CAPACID AD AMORTIGUADORA AMORTIGUADOR A (β) Y POTENCIAL POTENCI AL AMORTIGUADOR (p (β) DE (β) DE SOLUCIONES. PRACTICA N° 4: COMPLEXOMETRIA: DETERMINACION DETERMINACION DE CALCIO C ALCIO EN AGUAS

ALUMNOS: FENEY DEL PILAR GARCIA GALINDO (COD. 1094942473) DIANA MARCELA MENESES MOLANO (COD. 1010160291) NANCY ESTHER MEDINA OLAYA (COD. 52012361) WILMAR AUGUSTO DIAZ PEÑA (COD. 11523702)

TUTOR DE LABORATORIO: JAIRO ENRIQUE GRANADOS MORENO DIRECTORA DEL CURSO: DIANA MARCELA MUNOZ NIETO UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – DISTANCIA – UNAD UNAD ESCUELA DE CIENCIAS AGRICOLAS PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE CEAD JOSE ACEVEDO Y GOMEZ

MAYO DEL 2014



PRACTICA N° 1 GRAVIMETRÍA APLICADA

RESUMEN La gravimetría es un método analítico cuantitativo utilizado para determinar la cantidad de una sustancia midiendo su peso, mediante dos procesos: volatilización y precipitación. Para la práctica, se realizan dos procesos, Porcentaje de agua de hidratación del sulfato cúprico pentahidratado mediante volatilización y Sólidos Disueltos Totales (SDT) en dos muestras de agua (nacedero y lago de aguas lluvias).

PALABRAS CLAVES: Volatilización, precipitación, masa, filtración, peso.

INTRODUCCIÓN Para medir los componentes volátiles de una muestra, este caso se mide la masa de agua evaporada del sulfato cúprico pentahidratado, el cual es reconocido por su color azul, donde se toma su peso incicial y que al poner a calentar, las moléculas de agua se volatilizan, cambiando el número molecular de las mismas, haciendo que cambie a un color blancuzco, transformándolo a una sal anhidra, por lo que sus propiedades y peso también cambian, la diferencia de peso dará la información necesaria para hallar su % de volatilización. Sólidos disueltos totales: Son aquellos que se encuentran suspendidos en la muestra de agua, pueden tener material orgánico e inorgánico, la manera de hallarlos es por medio de filtración, para luego evaporar la muestra y el residuo que queda, se pesa y nos da el resultado de los sólidos disueltos totales.



PRACTICA N° 1 GRAVIMETRÍA APLICADA

RESUMEN La gravimetría es un método analítico cuantitativo utilizado para determinar la cantidad de una sustancia midiendo su peso, mediante dos procesos: volatilización y precipitación. Para la práctica, se realizan dos procesos, Porcentaje de agua de hidratación del sulfato cúprico pentahidratado mediante volatilización y Sólidos Disueltos Totales (SDT) en dos muestras de agua (nacedero y lago de aguas lluvias).

PALABRAS CLAVES: Volatilización, precipitación, masa, filtración, peso.

INTRODUCCIÓN Para medir los componentes volátiles de una muestra, este caso se mide la masa de agua evaporada del sulfato cúprico pentahidratado, el cual es reconocido por su color azul, donde se toma su peso incicial y que al poner a calentar, las moléculas de agua se volatilizan, cambiando el número molecular de las mismas, haciendo que cambie a un color blancuzco, transformándolo a una sal anhidra, por lo que sus propiedades y peso también cambian, la diferencia de peso dará la información necesaria para hallar su % de volatilización. Sólidos disueltos totales: Son aquellos que se encuentran suspendidos en la muestra de agua, pueden tener material orgánico e inorgánico, la manera de hallarlos es por medio de filtración, para luego evaporar la muestra y el residuo que queda, se pesa y nos da el resultado de los sólidos disueltos totales.



1. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA 1.1 MAPA CONCEPTUAL



1.2 MENTEFACTO LECTURA “Estudio Limnológico del embalse e mbalse del Guavio”

2. MATERIALES Y MÉTODOS 2.1 LISTA DE MATERIALES Y EQUIPOS Cuadro 1.lista de materiales y equipos utilizados en la práctica

MATERIAL Ó EQUIPO

APLICACIÓN

Cápsula de porcelana

Calentar sustancias a altas temperaturas

Conductímetro marca Hanna HI9033 multi-range Desecador con alúmino silica gel Balanza de precisión Marca Shimadzu, capacidad máx. 600 gr

Conductividad Enfriar la cápsula de porcela Peso de muestras

Papel filtro filtr o

Filtrar muestras de agua

Beaker

Calentar muestra de agua

Probeta graduada

Filtración Filtraci ón

2.2 LISTA DE REACTIVOS UTILIZADOS



Cuadro 2.Reactivos utilizados en la práctica

REACTIVO(NOMBRE)

FÓRMULA MOLECULAR

CONCENTRACIÓN

Sulfato Cúprico Pentahidratado

  

Sólido

Agua destilada destilada



Líquido



Líquido



Líquido

Muestra de agua de Nacedero Vereda Agua Blanca, Girardot Muestra de agua de Lago formado por aguas lluvias.Vereda Agua Blanca, Girardot

2.3 PROCEDIMIENTOS Cuadro 3.Técnicas analíticas utilizadas en la práctica 1

VARIABLE(INDICADOR) EVALUADA(O) TÉCNICA ANALÍTICA ANALÍTICA UTILIZADA Agua de Hidratación Hidratación

Evaporación Evaporación

TDS

Evaporación

CE

Conductímetro

2.3.1 Protocolos Tipo de muestra

Origen

Condiciones ambientales

Características

Registro fotográfico

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA –UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente-ECAPMA Programas: Ingeniería Ambiental


Agua1

Nacedero

Agua 2

Lago

Se encuentra en medio de árboles espesos semejante a un bosque. Brota debajo de un gran árbol con corteza gruesa. Formado por aguas lluvias, en reserva ecológica, con gran vegetación. Se encuentran peces y diferentes tipos de aves.

El agua se ve cristalina, sin material suspendido, con ligero sabor salado. El agua se ve de color verdoso claro, con material particulado suspendido.

2.3.2 Flujograma 2.3.2.1 Determinación del %de agua de hidratación del

  

2.3.2.2 Determinación de los sólidos Totales Disueltos en muestras de agua



3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 3.1 TABLAS DE DATOS



3.1 Datos para % H2O de hidratación del sulfato cúprico pentahidratado: CuSO 4 5H2O

3.2 Datos para TDS Indicador

Indicador W1 W2 W3

W1 W2 W3

Peso en gramos 72,7 gramos 74,2 gramos 73,7gramos

en muestras de agua.

Peso en gramos agua de nacimiento

Peso en gramos agua de lago

92,0 19,7 92,1

98,9 18,9 99,0

3.2 ECUACIONES DE CÁLCULO 3.2.1 %Agua de hidratación del Sulfato Cúprico pentahidratado Porcentaje teórico:



               Porcentaje experimental:

                         % Error:

             3.2.2 Sólidos disueltos totales %TDS para muetra de agua de Nacedero

            %TDS para muetra de agua de Lago

            ppm TDS para muestra de agua de Nacedero ppm TDS = %TDS

   

ppm TDS para muestra de agua de Lago ppm TDS = %TDS

   

Conductividad para muestra de Nacedero

       ()       Conductividad para muestra de Lago

       ()      



3.3 TABLAS DE RESULTADOS Tabla 2. %Agua de hidratación y TDS

Indicador

Valor

Agua de Hidratación (%)

33.3%

Sal Anhidra (%)

66.7%

TDS (ppm) CE (mmhos/cm)

3.3.1 GRÁFICAS

Muestra deNacedero

Muestra de Lago

 

 



% de Agua y sal anhidra del CuSo4*5H2O 80 70 60 50 %

40 30 20 10 0

Muestra

%H2O

% Sal Anhidra

33.3

66.7

TDS (ppm) 0.0005 0.0004 ) m 0.0003 p p ( S 0.0002 D T

0.0001 0 TDS (ppm)

Nacedero

Lago

0.00005076

0.0004761



CE (mmhos/cm) 0.00025 0.0002 0.00015 0.0001 0.00005 0 CE (mmhos/cm)

Nacedero

Lago

0.00002538

0.000238

3.4 DISCUSIÓN DE RESULTADOS Para el sulfato cúprico, se demostró por medio del proceso de volatilización, que en su composición se encuentran las 5 moléculas de agua que dice su fórmula   , ya que cambió su peso final con respecto al inicial, en 0.5 gr, correspondientes a dichas moléculas, de tal manera que el   de color azul, está compuesto en un 33.33% de moléculas de agua y 66.7% por sal anhidra, que al pasar por dicho proceso se transforma a su color característico gris.

   

   

El método de volatilización, también se le aplico a dos muestras de agua, recogidas en el Municipio de Girardot, en la vereda Agua Blanca a 1.5 Km de la ciudad. La primera es de un nacedero en un pequeño bosque nativo y la segunda de un lago formado por aguas lluvias. Tanto en los SDT y la conductividad eléctrica CE, se nota una gran diferencia en los resultados, donde la muestra de lago siempre obtiene los resultados más altos. Por ejemplo en los sólidos disueltos totales, se ve que en la muestra de nacedero casi no hay mientras que en el lago, si. Esto se debe a que está formado por aguas lluvias, las cuales van recogiendo material en el momento de su precipitación, además de que la base de este, es un suelo arenoso, lo cual aumenta la cantidad de sólidos; esto también se ve reflejado en el CE, ya que esta conductividad depende de la cantidad de minerales, en especial sales que haya, y al tener una mayor cantidad de SDT que la muestra de nacedero, es directamente proporcional los minerales encontrados, elevando el CE.

4. CONCLUSIONES



1. Durante el desarrollo de esta práctica, se pudo observar como por medio de la evaporación se puede hallar diferentes parámetros como con el sulfato cúprico, el cual se pudo calcular el porcentaje de agua que lo compone y que al evaporarse se transforma en una sal anhidra, pero que si a la vez, se le agrega de nuevo agua, esta retorna a su color azul, recuperando las moléculas evaporadas de agua. 2. Se comprueba que al evaporar el agua de las muestras de agua, queda un residuo en el Beaker, el cual representa los SDT. 3. Dependiendo del tipo de muestra y de su medio ambiente, varían las características tanto físicas como el color, sabor, turbiedad, como las químicas, en la cantidad y concentración de minerales y solidos disueltos. 4. Se demuestra que dependiendo de la cantidad de sólidos disueltos totales que tenga una muestra, varía la concentración de minerales, en donde se encuentra la sal, la cual hace que los valores de conductividad sean altos o bajos, ya que esta depende directamente proporcional de este factor, y como se encontró mayor cantidad de SDT en la muestra de lago, así mismo los resultados para CE fueron los esperados, donde también dio el mayor valor para esta muestra de agua en comparación con la del nacedero.

5. CUESTIONARIO 1. Hallar el porcentaje de agua de hidratación de las siguientes sales: cloruro de bario heptahidratado, sulfato de calcio dihidratado y fosfato ácido disódico dodecahidratado

                  b. sulfato de calcio dihidratado                    c. fosfato ácido disódico dodecahidratado                   a. Cloruro de bario heptahidratado

2. ¿Cuáles serán las aplicaciones e implicaciones ambientales de las temáticas estudiadas? Es importante el manejo de los TDS ambientalmente, ya que con una muestra de manera física, observnado si esta tiene pratúclas suspendidas y de que tipo, podremos saber si esta contiene



arcillas, arenas u otro elementno que hágala muestra impura. Por medio de los sólidos que se encuentren, se puede hacer un análisis de la concentración de este y como afecta a las especies que vivien en esta y de esta muestra. Además permite conocer información como: El por qué el agua tiene un sabro diferente, ya que elevados valores de TDS producen el sabor amargo, a metal o salado Si da un resultado alto de TDS, es nocivo para la salud, ya que indica presencia de minerales tóxicos Un elevado TDS, indica dureza del agua 





6. BIBLIOGRAFÍA AGUAPASION, (2011). Total de Sólidos Disueltos (TDS): ¿qué es y por qué medirlo?. Disponible en: http://www.aguapasion.es/blog/osmosis-inversa/46449-total-solidos-disueltos-tds-que-por-medirlo

Carlos V, Jimenez, (2009). Determinación de la fórmula de una sal hidratada. Universidad Mayor de San Andrés, Bolivia. Disponible en: http://es.scribd.com/doc/31902287/SAL-HIDRATADA

Manahan, Stanley E.(2000). Environmental Chemistry. 8 edición.Editorial Lewis Publishers

Ministerio de trabajo y asuntos sociales España (2003). Fichas Internacionales de Seguridad Química. Sulfato de Cobre (II). Disponible en: http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/FISQ/Ficheros/1401a1510/ nspn1416.pdf

Laboratorio de química ambiental IDEAM (1997). Sólidos disueltos totales. Disponible en: http://www.drcalderonlabs.com/Metodos/Analisis_De_Aguas/Determinacion_de_SST.htm


LABORATORIOS DE QUÍMICA INORGÁNICA AMBIENTAL (LQIA)

Prof: Jairo Granados., MSc

DIAGRAMA UVE HEURÍSTICO DE LA PRÁCTICA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA –UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente-ECAPMA Programa. Ingeniería Ambiental

LABORATORIOS DE QUÍMICA INORGÁNICA AMBIENTAL-LQIA Prof: Jairo Granados., MSc

PRÁCTICA N° 2 ALCALIMETRÍA: pH Y ACIDEZ INTERCAMBIABLE RESUMEN La alcalimetría es una valoración volumétrica, cuyo objetivo es hallar la concentración de una solución alcalina, como son los óxidos, hidróxidos o carbonatos del grupo de los alcalinos; para realizar este ejercicio se toma ácido de concentración desconocida, y se usa una base de concentración conocida. En la práctica realizada uno de los objetos fue determinar la presencia de aluminio en suelos fértiles. Dentro de los instrumentos utilizados se encuentra el potenciómetro que determina valores de acidez, también se utilizaron técnicas de extracción salina y titulación para determinar un valor cuantitativo de acidez intercambiable. El pH del suelo es una medida de la actividad del H ionizado (H+) en la solución del suelo. La disponibilidad de los nutrientes está relacionada con el pH del



PRÁCTICA N° 2 ALCALIMETRÍA: pH Y ACIDEZ INTERCAMBIABLE RESUMEN La alcalimetría es una valoración volumétrica, cuyo objetivo es hallar la concentración de una solución alcalina, como son los óxidos, hidróxidos o carbonatos del grupo de los alcalinos; para realizar este ejercicio se toma ácido de concentración desconocida, y se usa una base de concentración conocida. En la práctica realizada uno de los objetos fue determinar la presencia de aluminio en suelos fértiles. Dentro de los instrumentos utilizados se encuentra el potenciómetro que determina valores de acidez, también se utilizaron técnicas de extracción salina y titulación para determinar un valor cuantitativo de acidez intercambiable. El pH del suelo es una medida de la actividad del H ionizado (H+) en la solución del suelo. La disponibilidad de los nutrientes está relacionada con el pH del suelo.

PALABRAS CLAVES: Ph, acidez intercambiable, agua destilada, potenciómetro, alcalimetría.

INTRODUCCIÓN La alcalimetría es una valoración volumétrica, cuyo objetivo es hallar la concentración de una solución alcalina; el análisis volumétrico es una técnica basadas en mediciones de volumen para calcular la cantidad de una sustancia en solución, y consiste en una valoración (titulación), que es el proceso de determinación del volumen necesario de solución (solución patrón) que reacciona con una masa o volumen determinado de una muestra. La adición de solución patrón se continúa hasta alcanzar el punto llamado punto final, momento cuando el número de equivalentes de una sustancia es igual al número equivalentes de la otra. También se utilizaron técnicas de extracción salina y titulación para determinar un valor cuantitativo de acidez intercambiable. El pH del suelo es una medida de la actividad del H ionizado (H+) en la solución del suelo. La disponibilidad de los nutrientes está relacionada con el pH del suelo. Con el desarrollo de esta práctica se pretende obtener conocimientos y sensibilizar frente al daño causado por residuos inorgánicos como el aluminio a nuestros recursos naturales. El aluminio fue considerado durante mucho tiempo, virtualmente inocuo para los seres humanos sin embargo su impacto sobre los sistemas biológicos ha sido objeto de controversia debido a investigaciones que han demostrado que puede producir efectos adversos en plantas, animales acuáticos, y seres humanos. El aluminio se encuentra ampliamente distribuido en la naturaleza, es el tercer metal más abundante sobre la corteza terrestre y se obtiene principalmente de un mineral llamado Bauxita. Por lo tanto la acidez intercambiable nos permite predecir la posible contaminación del suelo por la presencia de este elemento. En la práctica realizada por medio de la titulación acido – base y tomando el pH por medio del potenciómetro se realiza un análisis de dicha situación.



1. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA 1.1 MAPA CONCEPTUAL teniendo en cuenta los siguientes conceptos:



1.2 MENTEFACTO CONCEPTUAL

1.3 MAPA CONCEPTUAL DEL ARTÍCULO CIENTÍFICO amortiguadora y cinética de liberación de potasio en suelos”

“capacidad



2. MATERIALES Y MÉTODOS 2.1 LISTA DE MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS



Cuadro 4.lista de materiales y equipos utilizados en la práctica

MATERIAL Ó EQUIPO

APLICACIÓN

Potenciómetro marca Hanna Electric. Modelo H1 8014

Realizar lecturas de ph de suelo

Balanza de precisión Marca Scaltec, Shimadzu, capacidad máx. 600 gr

Pesada(Gravimetría)

Bureta

Determina la cantidad en Mililitros utilizados en la titulación

Erlenmeyer

Recipiente para agitar y detectar cambio de color, que indica que la reacción de neutralización llegó a su fin.

Beaker

Depositar muestras de los diferentes experimentos

Equipo de Titulación

(Soporte universal, pinza, bureta, Erlenmeyer)

Equipo para realizar titulaciones

REGISTRO FOTOGRÁFICO



2.2 LISTA DE REACTIVOS UTILIZADOS Cuadro 5.Reactivos utilizados en la práctica

REACTIVO

FÓRMULA MOLECULAR

CONCENTRACIÓN

Cloruro de potasio

KCl

1N

Hidroxido de sodio

NaOH

0,02N

Fenolftaleína

C2OH14O4

1%

Agua destilada

H2O

No aplica

Muestra de suelo

No aplica

0,2480 gr




2.3 PROCEDIMIENTOS Cuadro 6.Técnicas analíticas desarrolladas para las variables evaluadas

VARIABLE(INDICADOR) EVALUADA(O)


TÉCNICA ANALÍTICA UTILIZADA

Potenciómetro:Para realizar medidas exactas se utiliza un ph-metro que mide el pH

pH

ph=log[H+] y comparación con la escala de pH

2.3.1 PROTOCOLO DE MUESTRA ANALIZADA Tipo de muestra

Suelo

Origen

Cultivo casero


Características

Clima frío, semi-seco, con pocas lluvias, no se encuentran fuentes contaminadoras en sus cercanías.

Suelo oscuro, con material orgánico, en donde se encuentran sembradas algunas plantas.

2.3.2 FLUJOGRAMA GENERAL 

Para pH






Para acidez intercambiable



ANEXO REGISTRO FOTOGRÁFICO DE LA PRÁCTICA DE ALCALIMETRÏA pH, ACIDEZ INTERCAMBIABLE EN LABORATORIO PASO A PASO Procedimiento elaborado por el Director para la explicación

Muestras de suelo separadas S1 y S2

REGISTRO FOTOGR FICO



Filtrado de agua de las muestra de suelos para la práctica

Toma de pH con Potenciómetro

Purga de Bureta para estandarización de Hidróxido de Sodio

Adición de Cloruro de Potasio

Adición bureta para titular de Hidróxido de Sodio



Equipo de titulación con montaje para iniciar

Adición de Fenolftaleina

Titulación realizada, cambio de color transparente a violeta palido, termina la reacción.

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 3.1 TABLAS DE DATOS



Tabla 3. Valores de pH, peso de muestras y mL de NaOH

Muestra de suelo

Indicadores S1

pH

7,0

Ws (g) Para medir pH

7,11

Ws (g) Para medir Ai

0,2480

V NaOH (mL)

0,2




3.2 CÁLCULOS

]         [                Según cuadro

Esta muestra de suelo se clasifica como un suelo con baja concentración de aluminio, suelo normal.

3.3 TABLAS DE RESULTADOS Tabla 4.Resultados obtenidos para pH y Acidez intercambiable

Indicadores

3.3.1 GRÁFICA

Muestras de suelo S1

pH

7.0

Ai (%meq H+; Al+3)





3.4 DISCUSIÓN DE RESULTADOS Segú los resultados con respecto al pH, se comprueba que el suelo utilizado en el análisis es neutro, lo cual es bueno para el cultivo, ya que no es ni ácido ni básico, además de estar libre de Aluminio, ya que también dio un porcentaje bajo de este, casi despreciable.

4. CONCLUSIONES 









La extracción salina de una práctica 100% eficaz para identificar la procedencia de aluminio en los suelos. Por medio de la titulación podemos hallar la concentración desconocida de un reactivo conocido. El punto de equivalencia en una titulación es determinante para hallar un valor de ph. En un proceso de titulación debe conocerse necesariamente la concentración del titulador. Las reacciones que se dan en la extracción salina y en la neutralización permiten comprender con claridad la forma como se producen diferentes compuestos inorgánicos.

5. CUESTIONARIO 1. Cuál es la relación entre pH, conductividad eléctrica y acidez intercambiable en los suelos? ¿Para qué sirven? Con el pH se conoce la acidez o basicidad de una sustancia, en este caso de una muestra de suelo; con la conductividad eléctrica se estima lo solidos disueltos totales y con la acidez intercambiable permite calcular la posible toxicidad del suelo por aluminio, el cual contamina la vegetación o cultivos de un terreno. La relación de los tres conceptos es que se aplican para el estudio y análisis de los suelos y así determinar como se puede ajustar el suelo para sus diferentes usos.

2. ¿cuál es su implicación en la contaminación y remediación de suelos? Si se conocen los elementos que contaminan un suelo mediante su análisis concienzudo y técnico se puede realizar e implementar un plan de descontaminación mediante las técnicas de biorremediación, para el uso de el en algunas actividades



productivas, al tomar en cuenta el pH y la acidez intercambiable, pueden ser solamente determinados en una muestra de suelo, más no en una foliar, por lo tanto para decidir la aplicación de cal como enmienda del suelo, en un proceso de biorremediación, se hace necesario realizar obligadamente un análisis del suelo.

6. BIBLIOGRAFÍA Obando, J. (2011). Química Inorgánica. Módulo Didáctico. Universidad Nacional Abierta y a Distancia -UNAD. Medellín. Medina, O. (2011). Caracterización de Contaminantes Atmosféricos. Módulo didáctico. Universidad Nacional Abierta y a Distancia –UNAD. Bogotá. Castillo, Lugo, J. (2011). Control de la Contaminación Atmosférica. Módulo didáctico. Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD. Bogotá. Granados, J. (2012). Química Inorgánica. Guia de prácticas. Universidad Nacional Abierta y a Distancia –UNAD. Bogotá. http://www.fagro.edu.uy/~fertilidad/curso/docs/acidez_encalado_impr.pdf


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Prof: Jairo Granados., MSc

7.1 DIAGRAMA UVE HEURÍSTICO DE LA PRÁCTICA



PRÁCTICA N° 3



CAPACIDAD AMORTIGUADORA ( Y POTENCIAL AMORTIGUADOR (p ( DE SOLUCIONES.

RESUMEN

 )



PRÁCTICA N° 3



CAPACIDAD AMORTIGUADORA ( Y POTENCIAL AMORTIGUADOR (p ( DE SOLUCIONES.

 )

RESUMEN En esta práctica nos muestra cómo se debe tomar el pH, un sistema amortiguador es un sistema que puede mantener constante el valor de pH. Ecuación de Henderson- Hasselbach:



 . La capacidad amortiguadora permite cuantificar la efectividad de la acción reguladora de un buffer; hay dos técnicas comunes para medir la capacidad amortiguadora, la volumétrica y la potenciométrica.

PALABRAS CLAVES: pH, capacidad

amortiguadora, capacidad reguladora, técnica

volumétrica, técnica potenciométrica

INTRODUCCIÓN Soluciones amortiguadoras son aquellas soluciones cuya concentración de hidrogeniones varía muy poco al añadirles ácidos o bases fuertes. El objeto de su empleo, tanto en técnicas de laboratorio como en la finalidad funcional del plasma, es precisamente impedir o amortiguar las variaciones de pH y, por eso, suele decirse que sirven para mantener constante el pH. El pH de una solución amortiguadora depende de la naturaleza del ácido débil que la integra y de la proporción relativa entre base y acido, pero no de las concentraciones de estos compuestos. La sangre es la sustancia biológica con mayor capacidad de amortiguación, permitiendo la admisión de mayores cantidades de concentraciones sin alterar la concentración de hidrogeniones (pH). La aplicación más importante de esta teoría de los amortiguadores es el estudio de la regulación del equilibrio ácido-base.



1. FUNDAMENTACION TEORICA 

ÁCIDO DÉBIL: Un ácido débil es aquel ácido que no está totalmente disociado en una disolución acuosa. La titulación de un ácido débil como el ácido acético con una base fuerte puede seguirse por medio de la medida de la conductividad de la solución.



BASE DÉBIL: Sin embargo, los ácidos y las bases débiles se ionizan poco y los iones que se forman existen en equilibrio dinámico con el ácido o la base no ionizados. Por consiguiente, se podría definir una constante de equilibrio que diera el grado de ionización de un ácido o una base débil, de manera cuantitativa. PKA: pKa es la fuerza que tienen las moléculas de disociarse (es el logaritmo negativo de la constante de disociación ácida de un ácido débil). El pKa también fue definido por los científicos Keyla Lamadrid y Jose Pacheco por su aparente igualdad a los puentes de hidrógeno como fuerzas intermoleculares.



ELECTROLITOS: Un electrolito o electrólito es cualquier sustancia que contiene iones libres, los que se comportan como un medio conductor eléctrico. Debido a que generalmente consisten de iones en solución, los electrólitos también son conocidos como soluciones iónicas, pero también son posibles electrolitos fundidos y electrolitos sólidos. los electrolitos existen como soluciones de ácidos, bases o sales. Más aún, algunos gases pueden comportarse como electrolitos bajo condiciones de alta temperatura o baja presión. Las soluciones de electrolitos pueden resultar de la disolución de algunos polímeros biológicos (por ejemplo, ADN, polipéptidos) o sintéticos.

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DISOCIACIÓN ELECTROLÍTICA: La concentración es la magnitud química y elemental en electroquímica que expresa la cantidad de un elemento o de un compuesto por unidad de volumen. En el Sistema Internacional de Unidades se emplea la unidad mol·m-3. A cada sustancia le corresponde un valor de solubilidad, que es la cantidad máxima de ella (soluto) que puede haber en una disolución, y depende de condiciones como la temperatura, la presión, cuáles



sean las otras substancias disueltas o en suspensión y cuál sea la cantidad y la concentración de ellas. 

PH: El pH es un factor muy importante, porque determinados procesos químicos solamente pueden tener lugar a un determinado pH. Por ejemplo, las reacciones del cloro solo tienen lugar cuando el pH tiene un valor de entre 6,5 y 8. El pH es un indicador de la acidez de una sustancia. Está determinado por el número de iónes libres de hidrógeno (H+) en una sustancia. La acidez es una de las propiedades más importantes del agua. El agua disuelve casi todos los iones.

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ECUACIÓN DE HENDERSON-HASSELBACH: Que es la fórmula conocida como la ecuación de Henderson-Hasselbalch. Teniendo en cuenta que el ácido acético es muy débil y, por tanto, el equilibrio de disociación está casi totalmente desplazado hacia la izquierda (desplazamiento favorecido por la presencia de cantidades notables de acetato.

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SOLUCIONES BUFFER: Las soluciones reguladoras de pH son aquellas que son capaces de mantener el pH de las mismas a pesar de que se agreguen pequeñas cantidades ya sea de bases o de ácidos.

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EQUILIBRIO ÁCIDO –BASE: Es el mantenimiento de un nivel normal de la concentración de iones hidrogeno. La reacción de un ácido con una base se llama neutralización. Tales Reacciones se denominan reacciones de neutralización porque las características típicas de los ácidos y de las bases se anulan cuando se ponen en contacto; el producto de la reacción de un ácido con una base en general es una sal. Este nombre ha sido usado desde la antigüedad y se conserva actualmente, aun cuando conocemos que no todas las sales son neutras desde el punto de vista ácido base.

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SUELO: El suelo es una mezcla de minerales, materia orgánica, bacterias, agua y aire. Se forma por la acción de la temperatura, el agua, el viento, los animales y las plantas sobre las rocas. Estos factores descomponen las rocas en partículas muy finas y así forman el suelo; la formación de dos centímetros de suelo tarda siglos, existen muchas clases de suelo. Esto se debe a que las



rocas, el clima, la vegetación varían de un sitio a otro. El suelo se compone de tres capas: Suelo o capa superior Subsuelo Roca madre. Se denomina suelo al sistema estructurado, biológicamente activo, que tiende a desarrollarse en la superficie de las tierras emergidas por la influencia de la intemperie y de los seres vivos. Se trata de un sistema formado por componentes minerales, componentes orgánicos (humus y derivados, biomasa viva y muerta), gas (aire en el espacio existente en los poros), y agua envolviendo partículas y el espacio capilar. El suelo constituye la interfaz entre la tierra, el aire y el agua, lo que le confiere la capacidad de desempeñar tanto funciones naturales como de uso antropogénico. 

MATERIA ORGÁNICA: La materia orgánica está formada por moléculas fabricadas por los seres vivos. Son moléculas hechas a base de carbono, suelen ser moléculas grandes, complejas y muy diversas, como las proteínas, hidratos de carbono o glúcidos, grasas o ácidos nucleicos. La materia orgánica o componente orgánico del suelo agrupa varios compuestos que varían en proporción y estado. La materia orgánica está compuesta por residuos animales o vegetales. Se trata de sustancias que suelen encontrarse en el suelo y que contribuyen a su fertilidad. De hecho, para que un suelo sea apto para la producción agropecuaria, debe contar con un buen nivel de materia orgánica: de lo contrario, las plantas no crecerán.

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ARCILLA: La arcilla está constituida por agregados de silicatos de aluminio hidratado, procedente de la descomposición de minerales de aluminio. Presenta diversas coloraciones según las impurezas que contiene, siendo blanca cuando es pura. Surge de la descomposición de rocas que contienen feldespato, originada en un proceso natural que dura decenas de miles de años. La arcilla se habría formado a partir del desgaste de las rocas, especialmente las compuestas por silicato y feldespato, sumando factores como presión tectónica, sismos, erosión, etc. Se considera físicamente como un coloide, por su composición de partículas tan pequeñas y de superficie lisa. Se puede encontrar en diversas coloraciones debido a impurezas minerales, pero es blanca en su estado puro.



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IONES INTERCAMBIABLES: La capacidad de intercambio catiónico (CIC) es la capacidad que tiene un suelo para retener y liberar iones positivos, merced a su contenido en arcillas y materia orgánica. Las arcillas están cargadas negativamente, por lo que suelos con mayores concentraciones de arcillas exhiben capacidades de intercambio catiónico mayores. A mayor contenido de materia orgánica en un suelo aumenta su CIC. Los cationes de mayor importancia con relación al crecimiento de las plantas son el calcio (Ca), magnesio (Mg), potasio (K), amonio (NH4+), sodio (Na) e hidrógeno (H). Los primeros cuatro son nutrientes y se encuentran involucrados directamente con el crecimiento de las plantas. El sodio y el hidrógeno tienen un pronunciado efecto en la disponibilidad de los nutrientes y la humedad. En los suelos ácidos, una gran parte de los cationes son hidrogeno y aluminio en diversas formas.

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CONTAMINACIÓN: Se denomina contaminación ambiental a la presencia en el ambiente de cualquier agente (físico, químico o biológico) o bien de una combinación de varios agentes en lugares, formas y concentraciones tales que sean o puedan ser nocivos para la salud, la seguridad o para el bienestar de la población, o bien, que puedan ser perjudiciales para la vida vegetal o animal, o impidan el uso normal de las propiedades y lugares de recreación y goce de los mismos. La contaminación ambiental es también la incorporación a los cuerpos receptores de sustancias sólidas, liquidas o gaseosas, o mezclas de ellas, siempre que alteren desfavorablemente las condiciones naturales del mismo, o que puedan afectar la salud, la higiene o el bienestar del público.

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BIORREMEDIACIÓN: El término biorremediación fue acuñado a principios de la década de los 70’s, cuando los científicos observaron que era posible aplicar estrategias de remediación que fuesen biológicas, basadas en la capacidad de los microorganismos de realizar procesos degradativos. Las primeras observaciones de biorremediación fueron con el petróleo, después de algunos organoclorados y organofosforados; “se advirtió que los microorganismos no sólo eran patógenos, sino que además eran capaces de absorber compuestos orgánicos, algunos naturales, otros sintéticos, y degradarlos, lo que constituye el objetivo de la biorremediación.



La biorremediación surge como una rama de la biotecnología que busca resolver los problemas de contaminación mediante el diseño de microorganismos capaces de degradar compuestos que provocan desequilibrios en el medio ambiente. 

AGUAS: El agua es una sustancia cuya molécula está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O). Es esencial para la supervivencia de todas las formas conocidas de vida. El término agua, generalmente, se refiere a la sustancia en su estado líquido, pero la misma puede hallarse en su forma sólida llamada hielo, y en forma gaseosa denominada vapor. El agua cubre el 71% de la superficie de la corteza terrestre. Se localiza principalmente en los océanos donde se concentra el 96,5% del agua total, los glaciares y casquetes polares poseen el 1,74%, los depósitos subterráneos (acuíferos), los glaciares continentales suponen el 1,72% y el restante 0,04% se reparte en orden decreciente entre lagos, humedad del suelo, atmósfera, embalses, ríos y seres vivos.

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REACCIONES

REDOX

ACUOSAS: La

naturaleza se transforma continuamente mediante cambios físicos, químicos y biológicos Reacciones en solución acuosa, el agua es un compuesto de gran importancia tanto por su relevancia para los procesos biológicos como industriales. Muchas de las reacciones que tienen lugar a nuestro alrededor involucran sustancias disueltas en agua y utilizan ésta como medio de reacción. Esta posición destacada del agua se deriva en primer lugar de su abundancia y fácil accesibilidad. Se presenta en estado líquido en un amplio rango de temperaturas (el cual incluye la temperatura ambiente de la mayor parte de los puntos del planeta) y además tiene una alta constante dieléctrica por lo que puede disolver un gran número de sustancias, especialmente las iónicas De todo ello se deriva que sea un solvente de bajo costo, apropiado para proporcionar un medio de reacción a numerosos procesos químicos. Reacciones ácido-base Un conjunto importante de reacciones que se dan en solución acuosa, puede ser clasificada Como reacciones ácido-base. Hay múltiples definiciones ácido-base, cada uno de los cuales tiene utilidad aplicada al sistema o a la reacción química que se considere. Siendo el agua un solvente protónico, que se disocia parcialmente



liberando iones hidrógeno, resulta muy útil la definición ácido-base, para sistematizar estas reacciones en medio acuosas. 

ELECTROLITOS: Un electrólito o electrolito es una sustancia que se somete a la electrolisis (la descomposición en disolución a través de la corriente eléctrica). Los electrolitos contienen iones libres que actúan como conductores eléctricos. Es posible distinguir entre electrolitos en soluciones iónicas, electrolitos fundidos y electrolitos sólidos, según la disposición de los iones. Los más frecuentes son los electrolitos que aparecen como soluciones de ácidos, sales o bases. Estas soluciones de electrolitos pueden surgir por la disolución de polímeros biológicos (como el ADN) o sintéticos (el polientirensulfonato), obteniendo una gran cantidad de centros cargados. Un electrolito es una sustancia que al disolverse en agua, da lugar a la formación de iones. Los electrolitos pueden ser débiles o fuertes, según estén parcial o totalmente ionizados o disociados en medio acuoso. Un electrolito fuerte es toda sustancia que al disolverse en agua, provoca exclusivamente la formación de iones con una reacción de disolución prácticamente irreversible.

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CAPACIDAD AMORTIGUADORA: Un sistema amortiguador es una solución que puede absorber grandes cantidades moderadas de ácidos o bases, sin un cambio significativo en su pH, es decir, es una disolución que contiene unas sustancias que inhiben los cambios de pH, o concentración de ion hidrógeno de la disolución. Dichas sustancias pueden contener un ácido débil y su sal, por ejemplo, ácido acético y acetato de sodio, o una base débil y una sal de esa base, por ejemplo, hidróxido de amonio y cloruro de amonio. Los fluidos de los organismos vivos están fuertemente tamponados, y el agua del mar y ciertas sustancias del suelo son otros ejemplos de disoluciones tampones existentes en la naturaleza. Las disoluciones tampones se utilizan en química y sirven como referencia en la medida del pH. Los amortiguadores tienen máxima eficiencia para neutralizar los ácidos y las bases que se añaden, cuando las concentraciones del ácido débil (o de la base) y de la sal son iguales. Podremos preparar una solución amortiguadora de casi cualquier pH, si escogemos el ácido (o base) débil correcto. Existe un ion común entre el electrolito débil y su sal. El comportamiento de una solución amortiguadora



puede ser explicado siempre tomando como base nuestro conocimiento acerca del efecto del ion común y el Principio de le Chatelier, el cual dice que si un producto o subproducto es eliminado del sistema, el equilibrio se verá perturbado y la reacción producirá más producto con el objeto de compensar la pérdida. 

POTENCIAL AMORTIGUADOR: El amortiguador es un dispositivo que absorbe energía, utilizado normalmente para disminuir las oscilaciones no deseadas de un movimiento periódico o para absorber energía proveniente de golpes o impactos. Los amortiguadores son un componente común de la suspensión de los automóviles y otros vehículos, para ayudar a que las ruedas se mantengan pegadas al suelo. Los elementos elásticos metálicos utilizados en la suspensión tienen la tendencia de rebotar. Se han dado casos en pisos bacheados, y debidos a que los movimientos de cada bache se sumaban en los que coches han llegado a despegar. Para evitar este efecto, el que las ruedas se despeguen, los amortiguadores frenan las oscilaciones siguientes al movimiento inicial del bache. Este efecto de rebote se evita en las suspensiones neumáticas como la hidroneumática. Una disolución buffer, amortiguadora o tampón, es aquella cuyo valor de pH se mantiene constante, a pesar del agregado de una pequeña cantidad de ácido o base. En los sistemas biológicos es fundamental el mantenimiento del valor de pH dentro de un rango, de ello depende el óptimo funcionamiento de algunas enzimas y el balance de la presión osmótica. La capacidad reguladora de un buffer permite conocer la efectividad de su acción amortiguadora, es decir, la capacidad de mantener su valor de pH constante con el agregado de pequeñas cantidades de ácidos y bases fuertes. En 1922, se definió la capacidad reguladora (β) como el volumen (en ml) de ácido o base fuerte de una determinada concentración que debe agregarse a la disolución tampón para modificar el valor de su pH en una unidad.



1.1 MAPA CONCEPTUAL SOLUCION BUFFER

Depende de La naturaleza de pka

Para afectar Ecuación Henderson Hasselbach

Se determina

Potencial de hidrógenos ph

Para

Equilibrio acido - base

Produce

producto

Disolución electrónica

Electrolitos

Solución débil



1.2 MENTEFACTO

PROPIEDADES FISICO - QUIMICAS

1. Capacidad amortiguadora 1. PH

2. Potencial amortiguador AGUA Y SUELOS

3. Iones intercambiables

2. MO 3. ARCILLAS

4. Fertilidad 5. resistencia

Reacciones

Contaminación

Potenciómetro

Biorremediacion

Volumétrico

redox acuosas

Adición de

Adición de

Oposición -

bases

ácidos

cambios

Métodos

Ambiental



2. MATERIALES Y MÉTODOS 2.1 LISTA DE MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS MATERIALES

EQUIPOS Erlenmeyer de 125 mL Pipetas graduadas de 10 mL Espátula metalice Agitador de vidrio Probeta graduada de 100 mL Bureta de 25 mL Soporte universal Beaker de 250 mL

Muestras a analizar: * suelo * agua industrial o de rio * follaje ( hojas troceadas a 0,5 mm)

potenciómetro Equipo de titulación Balanza digital

2.2 LISTA DE REACTIVOS UTILIZADOS REACTIVO

FÓRMULA MOLECULAR

CONCENTRACIÓN

Fenolftaleina

C20H14O4

2 gotas

Agua destilada

H2O KH2PO4+NaOH

20 mL

NaOH

0,1N

Buffer de fosfato Hidróxido de sodio

20 mL



2.3 PROCEDIMIENTOS Técnicas analíticas desarrolladas para las variables evaluadas

VARIABLE(INDICADOR) EVALUADA(O) pH

T CNICA ANAL TICA UTILIZADA Titulación ácido-base Titulación volumétrica y potenciométrica

Método de titulación volumétrica

Adicionar al erlenmeyer uno, 20mL de Alistar 3 beaker ó erlenmeyer

agua destilada , al dos , 20mL de solución

pequeños y rotular así: 1, 2 y 3

buffer fosfato y al tres, 20mL de muestra de a ua ex erimental

Alistar el montaje de titulación y cargar

Colocar en cada frasco 2 gotas de

la bureta con solución de NaOH 0,1N

fenolftaleína y agitar por 10 segundos

Colocar el primer frasco bajo la bureta y titular la solución acuosa, adicionando el NaOH hasta que

Repetir la titulación anterior con la

aparezca y permanezca un color rosado pálido, registrar

solución, buffer y la muestra de agua,

el volumen gastado en su tabla de datos.

Registrar volúmenes en tabla de datos



Técnica potenciométrica

Al primer frasco, adicionar +/-25 gramos de suelo y 50 Alistar 5 beakers ó Erlenmeyer

mL de agua destilada, agitar con varillad de vidrio ó en

y rotularlos del 1 al 5

agitador magnético por 5min, medir el pH y registrar como pH1. Luego agregar 5 mL de NaOH 0,1N, agitar de nuevo por un minuto y volver a medir e l pH

En el quinto frasco, repetir el procedimiento

En el segundo, tercer y cuarto beakers, repetir el

del suelo, pero con +/- 10g de follaje, disuelto

procedimiento, con 25mL de agua destilada, 25 mL de

en 100mL de agua destilada, registrar los

Buffer fosfato y 25 mL de la muestra de agua

valores en la tabla de datos

experimental, registrar los valores en la tabla de datos



2.3. PROTOCOLOS Tipo de muestra

Suelo

Agua1

Agua 2


Características

Clima cálido, seco, con pocas lluvias, pero el día anterior a la toma de muestra, hubo fuertes aguaceros. No se encuentran fuentes contaminadoras en sus cercanías.

Suelo oscuro, con gran material orgánico, el cual se abona con desperdicios orgánicos como cáscaras.

Nacedero

Se encuentra en medio de árboles espesos semejante a un bosque. Brota debajo de un gran árbol con corteza gruesa.

El agua se ve cristalina, sin material suspendido, con ligero sabor salado.

Lago

Formado por aguas lluvias, en reserva ecológica, con gran vegetación. Se encuentran peces y diferentes tipos de aves.

El agua se ve de color verdoso claro, con material particulado suspendido.

Origen

Cultivo casero




3. TABLAS DE DATOS DATOS VOLUMÉTRICOS PARA CAPACIDAD AMORTIGUADORA DE MUESTRAS BIOLÓGICAS

Muestras Buffer Fosfato Agua destilada Agua experimental lago

Vm(ml)

VNaOH0,1n(ml)

20 20 20

30,3 0.2 0.1

DATOS POTENCIOMÉTRICOS PARA CAPACIDAD AMORTIGUADORA DE LAS MUESTRAS ESTUDIADAS

Muestras estudiadas

Wm (g)

pH1

pH2

Suelo

20,0052 Vm (ml) 25 25 25

7,57

8,38

pH1

pH2

7,19 6,90 7,19

7,50 10,49 10,72

Muestras estudiadas Buffer Fosfato Agua destilada Agua experimental lago

4. CALCULOS Método de titulación volumétrica: 

- Capacidad Amortiguadora Tipo de muestra agua destilada

Buffer fosfato agua experimental

Capacidad amortiguador

                  





Técnica potenciométrica:

- Calcular la capacidad Amortiguadora y Potencial Amortiguador de

todas las muestras estudiadas. TABLA DE RESULTADOS

) (  

MUESTRAS

             

Suelo

     

Agua destilada

                   

Agua experimental

                   

Buffer fosfato

                 

5. GRAFICAS 

Método de titulación volumétrica

Capacidad Amortiguador 200 150 100

Series1

50 0 Agua destilada

Agua Buffer fosfato experimental



Técnica potenciométrica



Capacidad amortiguador 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0

Series1

Potencial Amortiguador 0 -1

agua destilada

agua experimental

buffer fosfato

-2 -3 -4 Series1

suelo



6. DISCUSION E INTERPRETACION DE RESULTADOS Los datos de pH varían de acuerdo al tipo de muestras, del mismo modo la capacidad y el potencial amortiguador de cada una de las variantes. Las soluciones reguladoras o “buffer” son capaces de mantener la acidez o basicidad de un sistema dentro de un intervalo reducido de pH. Realizar un análisis comparativo del potencial bufferante de muestras como: suelo, agua industrial o de rio y forraje.

7. CONCLUSIONES - Logramos conocer la utilidad de la capacidad amortiguadora en la contaminación y remediación de aguas y suelos. - las soluciones amortiguadoras son las que impiden o amortiguan las variaciones de pH, por eso suele decirse que mantienen constante el pH. - la técnica potenciometrica es una técnica analítica que permite cuantificar la concentración de una sustancia en disolución, relacionando su actividad iónica con la fuerza electromotriz existente en la célula electroquímica con la que entra en contacto

8. CUESTIONARIO 1. ¿Cuál es la utilidad de la capacidad amortiguadora en la contaminación y remediación de suelos y aguas? La capacidad amortiguadora permite una resistencia frente al cambio del pH, producto de factores contaminantes, el sistema amortiguador puede absorber grandes cantidades moderadas de ácidos o bases, que pueden venir de diferentes fuentes a los recursos agua y suelo, inhibiendo los cambios en el pH o la concentración de los iones de hidrogeno regulando así los cambios significativos de pH que se pueden presentar en el medio.

2. ¿Cuáles serán las aplicaciones e implicaciones ambientales de las temáticas estudiadas? Las temáticas estudiadas permiten realizar análisis de aguas; tanto de aguas residuales, como para el consumo humano, contribuir con la prevención en la



contaminación, a través de las técnicas de tratamiento de aguas ajustando las concentraciones de las sustancias y la regulación en este caso del pH.

9. BIBLIOGRAFIA [1] Obando Chacón Jorge H., (2011) Modulo del Curso 358005A- Química Inorgánica – Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD, Medellín – Colombia [2] Obando Chacón Jorge H., (2011) Protocolo del Curso 358005A- Química Inorgánica – Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD, Medellín – Colombia [3] RAMETTE, Richard W. Equilibrio y Análisis químico. México: Fondo Educativo Interamericano, 1983.

ANEXO DIAGRAMA UVE HEURÍSTICO DE LA PRÁCTICA

Borrador Informe Final Quimica Inorganica Laboratorios (1)

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