Propósito del análisis del agua
¿Qué hay en el agua que bebes? ¿Cómo determinan los ambientalistas si el agua ha sido contaminada, o qué ha contaminado el agua? Existen muchos métodos diferentes para analizar el agua. Dos métodos utilizan un colorímetro y un espectrómetro.
Se pueden usar colorímetros y espectrómetros (espectrómetros UV-visible) para determinar concentraciones de iones, moléculas, bacterias y otros compuestos. Para el agua potable, con frecuencia necesitamos medir las concentraciones de compuestos como el cloro y el fluoruro para asegurarnos de que sea segura, mientras que también medimos compuestos como el calcio y el magnesio para determinar qué tan dura es el agua.
Usando un colorímetro
Se han desarrollado métodos colorimétricos para medir fenoles, fósforo, cobalto, amoníaco, fluoruro y muchos otros compuestos en el agua. Para medir cada uno de estos compuestos, la muestra de agua se mezcla con un reactivo que interactúa con el compuesto de interés. Esta reacción provoca un cambio de color, y la intensidad del color depende de la cantidad de compuesto de interés que haya en la muestra. La intensidad exacta del color se puede medir con un colorímetro .
Por ejemplo, si se mezclan molibdato de amonio y tartrato de potasio con la muestra, estos se combinarán con el fósforo, la adición de ácido ascórbico a la muestra cambiará este complejo a un color azul. En el caso de medir el fluoruro, el reactivo (zirconio SPADNS) tiene un color azulado para comenzar. Pero, cuando el fluoruro reacciona con este reactivo, blanquea el color. Entonces, cuanto menos azul haya en el producto final, más fluoruro habrá en la muestra.
El hierro y el manganeso tienen colores muy específicos, por lo que se pueden medir directamente con un colorímetro.
Preparación y Manipulación de Muestras Espectrométricas
Usando un espectrómetro
Los métodos de espectroscopia son muy similares a los métodos del colorímetro. Cuando los compuestos de interés reaccionan con un reactivo añadido, se crean compuestos que absorben longitudes de onda conocidas de luz dentro del espectro UV-visible que se mide con un espectrómetro . La cantidad de luz absorbida se puede medir con un espectrómetro. Se han desarrollado medidas espectrométricas para medir nitratos, sulfatos, cloro, fluoruro y otros.
Para medir la concentración de nitrato en el agua, la muestra simplemente se acidifica con HCl. El compuesto resultante absorbe la luz ultravioleta de 220 nm de longitud. Entonces, un espectrómetro ajustado a 220 nm determinará cuánta luz se absorbió, determinando así cuánto nitrato hay en la muestra.
Los sulfatos precipitan en un ambiente ácido y cloruro de bario. La cantidad de precipitado (en forma de BaSO 4 ) se puede medir a 420 nm usando un espectrómetro.
Cálculos
Para traducir la absorbancia dada usando un colorímetro o un espectrómetro en concentraciones, necesitamos hacer una curva de calibración. Esto se hace tomando muestras de concentraciones conocidas del compuesto de interés. Entonces, si estamos midiendo sulfatos en una muestra, entonces haríamos varias muestras de agua con sulfato. Usaremos varias concentraciones diferentes, en el rango en el que esperamos que esté nuestra muestra. Si esperamos que nuestra muestra esté en el rango de 0-50 mg / L de sulfato, entonces podemos hacer diluciones que contengan 0 mg de sulfato / L de agua, 5 mg de sulfato / L de agua, 10 mg de sulfato / L de agua, 25 mg de sulfato / L de agua y 50 mg de sulfato / L de agua. Por lo general, queremos alrededor de 5 muestras conocidas.
Luego agregamos HCl y cloruro de bario a cada estándar y registramos la absorbancia a 420 nm. Terminaremos con una tabla que se ve así:
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Luego podemos graficar los resultados, con mg / L en el eje y y la absorbancia en el eje x. Luego, determina la ecuación de la línea resultante:
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¿Cómo reaccionan los metales alcalinos con el agua?
Una vez que tengamos la ecuación de la línea, podemos conectar la absorbancia que recibimos de nuestra muestra, digamos que tenemos una absorbancia de 0.15. Reemplazamos 0.15 para x, y determinamos y (el mg / L):
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Este método para determinar la concentración a partir de la absorbancia se denomina ley de Beer .
Resumen de la lección
Las muestras de agua se pueden analizar para determinar su calidad y seguridad mediante espectroscopía y métodos colorimétricos. Un colorímetro mide la intensidad de un color que proviene de los compuestos de interés (como el hierro y el manganeso) o al reaccionar el compuesto de interés con otro compuesto para crear un cambio de color. Un espectrómetro mide la absorbancia de compuestos que precipitan, a una absorbancia conocida UV o longitud de onda de luz visible. Estas absorbancias se pueden traducir en concentraciones utilizando la ley de Beer que compara la absorbancia recibida con la absorbancia observada en un estándar.
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