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Preparación de un indicador de alcalinidad para acuarios
Este indicador esta formulado para que coincida con los resultados obtenidos del
promedio de las principales marcas para acuarismo. Es sumamente económico de realizar y por el
equivalente del costo de un test comercial puede elaborarse 100 o 200 de ellos.
por Acuña Facundo, Groel Néstor, Pedrini
Gastón, Pucheu Juan
Avisos importantes
Nota: Este instructivo fue realizado como parte del cumplimiento de los objetivos
planteados en la reunión de asociaciones de acuarismo de Octubre de 2004 en un intento por
completar la oferta y disponibilidad de indicadores especializados para el acuarismo de nuestro
país. Si quieres leer el texto del acta de esa reunión puedes hacerlo aquí.
Precaución: Se trabajará con ácidos y productos potencialmente
nocivos a la salud. No intentar la elaboración si se desconocen normas básicas de
trabajo con esas substancias.
- Si el Ph del agua del acuario es menor a 8.3 entonces puede asumirse que se medirá alcalinidad o KH si la mayoría de los (bi)carbonatos
provienen del Calcio y el Magnesio. Caso contrario debe realizarse primero la medición de
hidróxidos con fenolftaleina y luego continuar con este test en el mismo vial.
- Este test indicará la dureza de
(bi)carbonatos tanto de calcio y magnesio (las que por definición son dureza de carbonatos) como de sodio y otros elementos
involucrados en la alcalinidad. CUIDADO!.
- Este test es exactamente igual a los test de KH de acuarios, solo que los fabricantes no avisan las
dos notas anteriores.
- La concentración del ácido ha
sido aproximada a un valor simple de obtener por los aficionados. La desviación con respecto
al promedio de los indicadores de acuario y su evaluación contra soluciones patrones en
ningún caso fue mayor al 10% y en general se mantuvo debajo del 5%.
Principio de funcionamiento
El indicador de alcalinidad trabajo por
titulación de la muestra usando el método de winkler. Si bien la ecuación de
equilibrio en la que se basa esta titulación esta escrita para alcanzar un Ph 4.5 y por lo tanto
habría que usar naranja de metilo, las variaciones cromáticas de ese indicador son
difíciles de leer en condiciones de poca iluminación o para un ojo no entrenado.
Hemos decidido entonces cambiar el indicador y la consiguiente ecuación de equilibrio para
facilitar la titulación.
Titular en este caso implica agregar determinadas cantidades de un ácido diluido hasta que
el Ph descienda bruscamente. Cuando esto sucede se ha roto el buffer generado por los carbonatos y de
esta manera se obtiene una medida directa de los mismos. Sabiendo cuanto
ácido hemos agregado, sabemos cuantos carbonatos hemos cancelado. Para obtener una lectura visual
de que hemos alcanzado el punto deseado se agrega a la muestra un par de gotas de un indicador
determinado que tenga la propiedad de cambiar de coloración en el punto de alteración del
buffer.
Si bien se puede mezclar el ácido y el indicador en el mismo envase tal como lo hacen los test de
acuarios, esta práctica no se recomienda ya que altera la estabilidad de la mezcla (agrega
"vencimiento", algo deseable comercialmente pero no en nuestro caso) y hace difícil usar la misma
técnica con muestras mayores para mejorar la estabilidad. Por ejemplo, si se desea que este
método arroje resultados con precisiones de 0.1 ºdKh simplemente basta con tomar una muestra
de 50 ml y agregarle el indicador necesario por separado. Si se dejase el acido e indicador juntos, las
primeras gotas que agregaríamos no aportarían una concentración de indicador suficiente para que sea
suficiente para evaluar correctamente el cambio de coloración del indicador.
Recomendamos entonces la utilización de un gotero para contener el indicador y otro distinto para
el ácido. Ambos goteros deben ser de buena calidad para mejorar la precisión de las
lecturas.
Materiales
-
Agua PURA: Debe ser agua de calidad laboratorio y no agua destilada normal. En lo posible usar agua ultra-pura
para HPLC.
-
Solución estándar de ácido clorhídrico: Hemos
seleccionado ácido clorhídrico pero podría utilizarse sulfúrico con
algunas variaciones leves. Para que la lectura sea en grados alemanes y teniendo en cuenta los
indicadores que seleccionamos y que además deseamos que en una muestra de 5ml cada gota
represente un grado, necesitamos que la
concentración sea 0.05 N(ormal). Esta se puede adquirir ya elaborada o se puede
partir de una solución de mayor concentración y diluirla
(solución mucho más económica). Si se va a dividir la solución, tener en cuenta que no es preciso una
disolución original grande, sino que lo mas conveniente es diluir en factores 10
(máximo), 5 o 2 (mejor). Por ejemplo, partiendo de HCL 1N se diluye originalmente por 10 (1
parte de acido y 9 de agua pura) y luego nuevamente por 2.
-
Solución estándar de Hidróxido de sodio: es necesario para
preparar cualquiera de los indicadores. Adquirir la
solución estándar en 0,1 N(ormal) y no intentar diluciones, no vale la pena
por la poca cantidad a utilizar.
-
Indicadores: Pueden seleccionarse el Azul de Bromofenol (AzB) o el Verde de
Bromocresol (VeB). Ambos serán equivalentes a nuestros fines (la diferencia entre uno y otro
es menor al 5%). La elección de cual de ellos será usado es meramente practica o
económica. Ambos cambian de color notoriamente con respecto al naranja de metilo y ambos son
de fácil adquisición en droguerías especializadas. Al momento de escribir este
artículo, el VeB en droguerías es importado y cuesta aproximadamente $60 (20
dólares americanos) los 5 gramos. El AzB cuesta $30 en igualdad de cantidad. El nombre
correcto del AzB es 3,3',5,5' tetra-bromofenol-sulfoftaleina, mientras que el del VeB es 3,3',5,5'
tetra-bromo-m-cresol-sulfoftaleina, aunque en el mercado se consiguen por los nombres usados en el
párrafo anterior.
Preparación del indicador
Puede adquirirse ya fabricado aunque el costo es mayor. De acuerdo al indicador seleccionado se
procederá de manera ligeramente distinta. Primero se debe pesar 100 mg del indicador
seleccionado. Luego se lo debe diluir en 1.5 ml de 0.1N NaOH en el caso del AzB o 1.45ml de 0.1N NaOH
para el VeB. Una vez diluido completar hasta 100ml con agua pura. Teniendo en cuenta esta
dilución, por cada 5grs de indicador en polvo se obtienen 5 litros de indicador líquido.
Cada medición normal consume aproximadamente 2 gotas, por lo que 5 litros representan
aproximadamente 50.000 mediciones.
Uso del indicador
Las proporciones fueron aproximadas para que sea simple de utilizar.
El uso tradicional en acuarios es con una muestra de 5ml de agua del mismo al que se le agregan dos gotas
del indicador preparado (con una alcanza, pero 2 da un mejor contraste) y se agita levemente para
uniformizar el color en la misma. Luego se agrega GOTA A GOTA el ácido (0.05N HCL) hasta que la
muestra vire de color. En el caso del VeB cambiará de un azul ligeramente verdoso a amarillo,
mientras que el AzB cambiara de un violeta azulado a amarillo. Después de cada gota debe agitarse
ligeramente la muestra.
La alcalinidad o dureza en (bi)carbonatos si el ph de la muestra es inferior a 8.3,
será directamente la cantidad de gotas de acido agregadas. La medida es en ºdKH.
Si se desease mayor precisión, aumentar el volumen de la muestra y la cantidad de gotas de
indicador en forma proporcional. Por ejemplo para una muestra de 50 ml agregar 10 gotas de indicador (o
la cantidad que agrade al usuario) y luego cada gota de ácido representa 0.1ºdKH (5/50 ºdKH).
Debido al costo irrisorio del indicador, es recomendable la medición con mejor precisión
que un ºdKH.
Glosario
-
Agua destilada:
Agua sometida a un proceso de evaporación y recondensación. Este proceso
produce un agua muy pura ya que todo sólido disuelto queda retenido en el primer paso.
-
Alcalinidad:
este término se usa para definir la capacidad buffer del par carbonato-bicarbonato.
Suele confundirse con KH, aunque por definición no son lo mismo. La medición de
alcalinidad da idea de la concentración de carbonatos-bicarbonatos e influye también
la presencia de fosfatos, silicatos, etc. En aguas con bajo contenido de sodio el valor de
alcalinidad es equivalente al KH.
-
Concentración:
Cantidad de elementos en un determinado volúmen o superficie y se expresa siempre
como la cantidad de elementos por unidad de medida de espacio. En química, dicese de la
cantidad de una sustancia presente en una solución. Puede expresarse en muchas unidades
distintas, explicitas como mg/L, g/L, mg/ml o por convención como % (porcentaje, una parte en
cien, aclarando peso o volumen), ppm (una parte en un millón de partes, también
aclarando peso o volumen), M (molar, un mol en un litro de solución).
-
Dureza o GH:
Se define como dureza al contenido de iones de Calcio y Magnesio en agua.
Históricamente se lo definió como dureza debido a que los jabones no formaban espuma
en aguas duras. Los jabones son ácidos grasos de cadena larga cuyas sales de calcio y
magnesio no son solubles en agua y precipitan. Se expresa habitualmente como mg/L de
CaCO3, aunque el calcio y el magnesio puedan provenir de cloruros, sulfatos, nitratos,
etc. Para más
información sobre este término...
-
Dureza Temporal o KH:
Por definición es la concentración de bicarbonato de calcio presente en la
solución. Los test de acuario para la medición de KH en realidad miden alcalinidad, la
cual también es aportada por ejemplo por bicarbonatos de sodio. Se expresa en las mismas
unidades que la dureza total. Para
más información sobre este término...
-
Solución:
Acción y efecto de resolver una duda o dificultad. En química dicese de la
mezcla homogénea de dos o más sustancias. Suele llamarse soluto al que esta
en menor proporción y solvente al que esta en mayor, pero no siempre es así.
El agua del acuario es una solución de numerosos solutos, siendo el agua el solvente.
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