492595428-GRUPO3-QUIMICA-AMBIENTAL

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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL
CARRERA DE INGENIERÍA AMBIENTAL
QUÍMICA AMBIENTAL
TEMA:
INTEGRANTES: 
GAVELA JOSEPH
LARA DANIEL
LOYA PAMELA
MONTALVO BRYAN 
PUJOS VALERIA
ROMAN NICOLLE
QUITO -ECUADOR
2020-2021
RESOLUCIÓN DE EJERCICIOS
12. TURBIEDAD 
12.1 Explique la naturaleza de los materiales que causan turbiedad en:
a.- el agua de río durante una creciente
Es causado por desbordamiento gran parte de la capa superior del suelo es arrastrada por el agua y es de naturaleza inorgánica, como arcilla y barro.
b.- el agua contaminada de río
Es de naturaleza orgánica e inorgánica que sirven de alimento a las bacterias y crecimiento bacteriano.
c.-el agua residual doméstica
Es de naturaleza inorgánica como el nitrógeno y el fosforo.
12.2 Explique por qué la turbiedad en general no se puede correlacionar con la concentración en peso de la materia en suspensión en las muestras de agua (ver “Métodos estándar”)
Para medir niveles de turbiedad se utilizan instrumentos nefelométricos, que disparan rayos luminosos para poder realizar las debidas lecturas, para utilizar este método debemos poseer una muestra de agua con niveles bajos de turbiedad, por lo que, si la concentración de peso es muy elevada, los rayos disparados no van a traspasar la solución y no se puede determinar el nivel de turbidez del agua tomada en el punto de muestreo. 
12.3 ¿Cuál es el límite para la turbiedad en los abastecimientos de agua establecido por los estándares de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos, y por qué se estableció ese límite?
En ningún momento la turbidez del agua puede superar las 5 unidades nefelométricas de turbidez (UNT). Los sistemas que filtran agua deben cerciorarse que la turbidez no llegue a más de 1 UNT (0.5 UNT para filtración convencional o directa) en al menos un 95% de las muestras diarias durante cualquier mes. 
La turbidez es una medida de lo turbio del agua, una indicación de materia de partículas, algunas de las cuales pueden incluir microorganismos dañinos. La baja turbidez en el agua tratada es un buen indicador de una filtración eficaz.
13. COLOR 
13.1 Exponga brevemente las causas de coloración del agua 
El contacto directo con detritus orgánicos como hojas, madera, extractos vegetales en estado de descomposición, además de los taninos, el ácido húmico. Además de la presencia de algunos metales como el hierro. 
13.2 Diferencia entre color aparente y color real
El color causado por la materia en suspensión es llamado color aparente y es diferente al color debido a extractos vegetales u orgánicos, que son coloidales, al que se llama color real.
13.3. ¿Cuál es el límite generalmente establecido para el color y por qué se estableció ese estándar?
El color del agua destinada para el consumo humano no debe exceder de 15 unidades, que es el nivel contaminante máximo recomendado, se estableció este estándar porque cuando las aguas no son estéticamente aceptables, los consumidores rechazan el abastecimiento doméstico y utilizan aguas sin control que pueden ser focos de propagación de organismos patógenos.
13.4 ¿Cuál es la unidad estándar de color?
Es (PCU) es unidades de platino de cobalto es como se mide 
13.5 ¿Cuál es el objeto de agregar cloruro de cobalto a los estándares de color?
El Objeto de agregar cloruro de cobalto es dar colores más parecidos al natural. Al aumentar o disminuir la cantidad de cloruro de cobalto la degradación del color puede variar y resultar muy parecida a los tonos naturales. Es decir, se usa el cloruro de cobalto para dar el tinte apropiado a los estándares de color.
14. SOLUCIONES ESTÁNDARES 
14.1 Defina: solución molar, solución normal, mol, peso equivalente y miliequivalente.
Solución molar: Las soluciones molares son todas aquellas cuya concentración del soluto viene expresada en moles por litro de solución.
Solución normal: La Normalidad es una concentración de las disoluciones utilizada en los procesos de neutralización y titulación entre sustancias ácidas y básicas. 
Mol: Unidad utilizada para expresar la cantidad de una determinada sustancia en el Sistema Internacional de unidades (SI), el resultado de expresar la masa atómica de un elemento o la masa molecular de un compuesto en gramos.
Peso equivalente: Es la masa de una sustancia por cada mol de electrones que se transfieren. También es la cantidad de una sustancia que reacciona con un mol de iones de hidrógeno en una reacción óxido-base. 
Miliequivalente: Es la milésima parte de un equivalente, definida como una unidad empleada para representar la concentración iónica de una solución.
14.2 Cómo se pueden preparar soluciones de hidróxido de sodio libres de carbonato?
	El carbonato de sodio es relativamente insoluble en soluciones concentradas de hidróxido de potasio, si añadimos 500 mg de hidróxido de sodio en 500 ml de agua destilada el hidróxido de sodio se disolverá quedando sin disolver el carbonato de sodio, después de varios días el carbonato de sodio se sedimentará o flotará. También se puede preparar usando hidróxido de bario donde el bario se juntará con el carbonato formando un precipitado y dejando libre el hidróxido de sodio
14.3 a) ¿Cuál es la normalidad de una solución de H2SO4 si se requieren 16.2 ml para neutralizar 1.22 g de Na2CO3 hasta el punto final de naranja de metilo? 
b) Cuántos ml de agua se deben añadir a la solución anterior para que quede exactamente 1.0? Suponga que hay 927 ml de solución.
14.4 ¿Cuántos ml de NaOH 1?0 N se requieren para neutralizar 0,2 gr de HCl?
14.5 Una muestra de ftalato ácido de potasio que pesa 3.75 g necesito 15.0 ml de una solución de NaOH para la titulación hasta el punto final de fenolftaleína. Si quedan 460 ml de NaOH, ¿Cuánta agua se le debe añadir para que quede exactamente 1,00 N?
C8H5KO4 + NaOH 	NaC8H4KO4 + H2 O
NaC8H4KO4=1.226 N
0.460 L*(1.1226N) + xL(0N) = (0.460L+ xL) N
X= 0.104L
Se necesita agregar 104 ml de agua .
14.6 Una muestra de Na2CO3 que pesa 1.50g necesitó de 25 ml de una solución de H2SO4 para la titulación hasta el punto final de naranja de metilo. Si quedan 980 ml de H2SO4. ¿Cuánta agua se debe agregar para que quede exactamente 1,0 N?
H2SO4 + NA2CO3 Na2SO4 + H2O + CO2
 
=1,12
0.980 L*(1.12N) + xL(0N) = (0.980L+ xL) N
1.098=0.980 + X
X= 0.118L
Por lo tanto, agregar 118ml
14.7 ¿Cuántos ml de NaOH 1.00 N se necesitan para preparar 500 ml de NaOH 0.0227N?
14.8 ¿Cuántos ml de H2SO4 1?00N se necesitan para preparar dos litros de H2SO4 de 0.05N?
14.9 Para preparar de dos litros de ácido 1 N a partir del ácido clorhídrico al 35%. ¿Qué peso del ácido impuro se debe tomar, suponiendo que la estandarización de la manera recomendada?
15. Ph
15.1. ¿Cuál es la relación (a) entre el pH y la concentración del ion hidrógeno y (b) entre el pH y la concentración del ion hidróxido?
(a) Los datos de pH deben ser interpretados en términos de actividad de iones de hidrógenos, la cual es una medida de las condiciones ácidas o básicas, pH es el logaritmo de la concentración de iones H+, con el signo cambiado
(b) Se considera que los hidróxidos (OH) contribuyen a la alcalinidad por encima de ~ pH 10,5, el OH de una solución nuca puede ser cero, sin importar su grado de acidez. 
15.2 ¿Cuál sería el pH de una solución que contiene (a) 1.008 g de ion hidrogeno por litro, (b) 0.1008 g de ion hidrogeno por litro , y (c) 1.7x10-8 g de OH- por litro?
a) 
						
b) 
						 
c) 
							 
15.3 Una solución tiene un pH de 4.0 y otra con un pH de 6.0. ¿Cuál es (a) la concentración de ion hidrógeno y (b) la concentración del ion hidróxido en cada una de las soluciones?
a) 
Caso1	 Caso2
pH=4.0	 pH=6.0
pH=-log [H+]	 pH=-log [H+]
4.0=-log[H+]	 6.0=-log[H+]
log[H+] =-4	 log[H+] =-6
10 log[H+] =10-4	 10 log[H+] =10-6
[H+]=0.0001 M	 [H+]=0.0001 M
b) 
Caso1 Caso2pOH=-log [OH-]	 pOH=-log [OH-]
pH+pOH=14	 pH+pOH=14
pOH=14-pH	 pOH=14-pH
pOH=14-4=10	 pOH=14-6=8
pOH=-log [OH-]	 pOH=-log [OH-]
10=-log [OH-]	 8=-log [OH-]
log [OH-] =-10	 log [OH-] =-8
10log [OH-] =10-10	 10log [OH-] =10-8
[OH-] = 1X10-10 M	 [OH-] = 1X10-8 M
15.4 Una disminución de unidad en el pH ¿Qué tanto representa en la concentración del ion hidrógeno?
El pH cuando tiende a disminuir representa un incremento de la concentración de Hidrógeno.
15.5 Una disminución del 50% en la concentración del ion hidrogeno ¿Qué aumento representa en unidades de pH?
El pH aumenta en 0.3
15.6 ¿Cuál es el pH aproxima de una solución 2.0 N de HCl ?
-0.30
15.7. ¿Cuál es el pH aproximado de una solución 0.2 NaOH?
	
15.8 ¿Cuál es la concentración del ion hidróxido si la concentración del ion hidrógeno es 3.0x10-2 mol/l?
a) 
16. ACIDEZ
16.1 ¿Es posible calcular el pH de una muestra a partir del dato de su acidez? ¿Por qué?
Si es posible, ya que el pH es un indicador de acidez, además que para conocer la concentración de un ácido se realiza una valoración acido-base (a un volumen conocido de la disolución de ácido se le va añadiendo poco a poco disolución de álcali cuya concentración se conoce, hasta que se alcance un pH neutro). En ejercicios de aplicación se determina el pH utilizando la constante de acidez.
16.2 ¿Es posible determinar por el procedimiento de titulación el contenido de dióxido de carbono de una muestra de un residuo que se sabe que contiene una concentración significativa de ácido acético? ¿Por qué?
Si es posible determinar el contenido de dióxido de carbono, porque este método normalmente es el de elección para las concentraciones de dióxido de carbono siempre cuando sean superiores a 2 mg/l, mientras que, para concentraciones menores, los errores de titulación podrán ser excesivos, por tanto, se prefiere el procedimiento de cálculo.
16.3 Una muestra de agua recolectada en el campo tenía un pH de 6.8. En el momento de la llegada de la muestra al laboratorio para el análisis, el pH había aumentado a 7.5. De una posible explicación de este cambio
Al momento de la toma de muestras in situ tubo que haber gran actividad bacteriana, y al momento de transportar la muestra al laboratorio la población de estas bacterias aeróbicas bajo y dejaron de producir como residuo de sus procesos oxidantes ácido. Otro factor que pudo afectar es la temperatura ya que a menor temperatura el pH aumenta. 
16.4 Calcule el contenido de dióxido de carbono de una muestra de agua natural que tiene un pH de 7.3 y una concentración de ion bicarbonato (como HCO3 - ) de 30 mg/L. Suponga que el efecto de los sólidos disueltos sobre la actividad iónica es insignificante y que la temperatura del agua es 25 ºC. 
DATOS:
pH=7.3
16.5. (a) Se observó que un abastecimiento de agua tenía una concentración de ion bicarbonato de 50 mg/l y un contenido de de 30 mg/l. Calcule el pH aproximado del agua (temperatura de 25 °C).
Pk= bicarbonato/dióxido de carbono a 25 ºC es de 6,3
(b) Si el contenido de CO2 del agua anterior se redujera a 3 mg/l por aireación ¿cúal sería entonces el pH?
16.6 El aire contiene un promedio de 0.03 por ciento por volumen de dióxido de carbono y la constante de la ley de Henry, Kw para el dióxido de carbono en agua a 20 ºC es 1740 mg/L-atm.
(a) Aplicando la ecuación (2.15), calcule la concentración de dióxido de carbono en una muestra de agua que está equilibrio con el dióxido de carbono atmosférico a nivel del mar?
C = KH*Pgas
at
(b) Con base en el cálculo anterior, ¿qué ocurrirá cuando una muestra que contiene 10mg/L de dióxido de carbono se expone al aire vigorosamente antes de la titulación del dióxido de carbono?
Este caso la presión parcial de dióxido de carbono es mucho mayor que la de la atmosfera y se pierde apreciables cantidades de dióxido de carbono.
16.7 Una muestra de agua tiene una acidez de naranja de metilo de 60 mg/L. Calcule la cantidad de cal en mg/L de Ca (OH)2 requerida para aumentar el pH a 3.7
17. ALCALINIDAD
17.1 Al realizar un análisis de una serie de muestras, se encontraron los siguientes valores de pH: 5.5, 3.0, 11.2, 8.5, 7.4, 9.0. ¿Qué concluye usted con respecto a la posible presencia de una alcalinidad considerable de bicarbonato, carbonato e hidróxido en cada muestra?
pH 5.5: Se concluye que la muestra tiene presencia de bicarbonato. 
pH:3.0: Se concluye que la muestra tiene presencia de bicarbonato, igual a la alcalinidad total. 
pH:11.2 Se concluye que la muestra tiene presencia de hidróxido y carbonato. 
pH: 8.5 Se concluye que la muestra tiene presencia de carbonatos.
pH:7.4 Se concluye que la muestra tiene presencia de bicarbonato igual a la alcalinidad total.
pH: 9.0 Se concluye que la muestra tiene presencia de carbonatos.
17.2 Calcule la alcalinidad de fenolftaleína y la alcalinidad total de las siguientes muestras:
a. Una muestra de 50 ml requirió 5.3 ml de H2SO4 N/50 para alcanzar el punto final de fenolftaleína, y 15.2 ml para alcanzar el punto final de verde de bromocresol.
b. Una muestra de 100 ml requirió 20.2 ml de H2SO4 N/50 para alcanzar el punto final de fenolftaleína, y 25,6 ml para alcanzar el punto final de verde de bromocresol
17.3 En la siguiente muestra calcule la alcalinidad por hidróxido, carbonato y bicarbonato mediante el procedimiento (1) medidas de alcalinidad sola, y (2) alcalinidad más mediciones de pH. El volumen de la muestra es de 10 ml, se utiliza H2SO4 N/50 para la titulación, y la temperatura del agua es 25 °C
17.4. Suponiendo que el efecto de las sales disueltas sobre la actividad ónica es insignificante y que la temperatura de la muestra de agua es 25 °C: (a) Calcule la concentración del ion bicarbonato (en mg/1 como ) si el pH de la muestra es 10.3 y si la concentración de carbonato es 120 mg/1 (como ). (b) Calcule las alcalinidades por hidróxido, carbonato, bicarbonato y total de la solución anterior.
B)
Alcalinidad del hidróxido:
Alcalinidad del carbonato:
Alcalinidad del bicarbonato:
Alcalinidad del total:
18. DUREZA
18.1 ¿Qué es la dureza del agua y qué la ocasiona? 
Se denomina dureza del agua a la concentración de compuestos minerales que hay en una determinada cantidad de agua, en particular sales de magnesio y calcio. El agua denominada comúnmente como “dura” tiene una elevada concentración de dichas sales y el agua “blanda” las contiene en muy poca cantidad.
18.2 Una muestra de agua presenta el siguiente análisis:
	Mg/L
	Mg/L
	Na+ ----20
	Cl- -----40
	K+ -----30
	HCO3- ----67
	Ca2+ ----5
	CO32- -----0
	 Mg2+ ---10
	SO42- -----5
	Sr2+ ----2
	NO3- ------10
¿Cuál es la dureza total, la dureza por carbonatos y la dureza por no carbonatos en mg/L como CaCO3?
Solo los cationes bivalentes, Ca2+, Mg2+, Sr2+ causan dureza:
Para el Calcio:
Para el Magnesio:
Para el Estroncio:
Dureza Total= mg/L CaCO3
Dureza Total= 
Para la dureza por Carbonatos
 	 CaC03 + CO2 + H2O
 Ca2+ +2HCO3- + Ca(OH)2	 2CaCO3 +2H2O
Dureza por Carbonatos= mg/L CaCO3 de los iones bicarbonato y carbonato
Dureza por Carbonatos=
Para la dureza por no Carbonatos
Dureza por no Carbonatos (DNC)= dureza total- dureza por carbonatos
Dureza por no Carbonatos (DNC)=
18.3 Mencione los principios asociados con el método titulométrico de EDTA para la medición de la dureza. 
· Este método requiere como agente titulante una solución de ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) o sus sales de sodio.
· Los principios del uso de EDTA para la dureza depende de que se tenga un indicador que muestre en donde el EDTA este en exceso o que todos los iones que causan dureza hayan formado complejos. 
· El medio de negro de eriocromo T funciona como un indicador para mostrar el punto en que los iones que causan dureza han formado complejos; el cual tiene una coloración azul pasando a un complejo débil de color vino tinto.· Durante la titulación con EDTA todos los iones que producen dureza forman complejos, además rompe el complejo vino tinto (negro de eriocromo T M) para formar un complejo más estable con los iones que producen dureza, haciendo liberar el indicador de eriocromo T y el color vino tinto cambie a un color azul que anuncia el fin de la titulación.
19. CLORO RESIDUAL Y DEMANDA DE CLORO
19.1 ¿Por qué es importante determinar los residuales de los desinfectantes en la práctica del tratamiento del agua?
Cuando tenemos cloro residual en el agua este tiende a formar acido hipocloroso la presencia de este químico caustico en el agua, la vuelve altamente corrosiva y toxica por lo que es importante conocer las concentraciones de cloro residual.
19.2 Compare la importancia relativa del cloro residual libre y del cloro residual debido a cloraminas en la práctica de tratamiento de agua.
Es común llamar al ácido hipocloroso y al ion hipoclorito cloro residual libre, y a las cloraminas cloro residual combinado; dentro de las investigaciones se ha demostrado que, con cloro residual libre a un pH más bajo, que favorece la formación de HClO sobre O , es más efectiva la desinfección, y también se ha mostrado que se necesita una concentración mayor de cloro residual combinado (cloraminas) que de cloro residual libre para llevar a cabo una eliminación dada en un tiempo determinado
 19.3. Exponga las aplicaciones de la prueba de demanda cloro 
La prueba de la demanda de cloro se usa para cuantificar la cantidad de cloro que se necesita dosificar a una determinada fuente de agua de bebida para su desinfección. Las muestras de agua deben estar a temperatura dentro del margen de interés, la determinación de cloro residual en las muestras indicará cual dosis satisfizo los requerimientos de la demanda de cloro, en términos de cloro residual deseado.
19.4 Escriba tres ecuaciones que ilustren los tipos de reacciones que causan demanda de cloro.
19.5 Exponga la importancia del tiempo de contacto, del residual de un desinfectante, y del pH, como factores que influyen en el grado de desinfección que se obtiene por cloración
El punto importante es que con tiempos largos de contacto es suficiente una baja concentración de desinfectante, mientras que con tiempos de contacto cortos se requieren altas concentraciones para llevar a cabo una eliminación equivalente. Además, se necesita una concentración mayor de cloro residual combinado que de cloro residual libre para llevar a cabo una eliminación en un tiempo determinado.
La velocidad de reacción varía considerablemente dependiendo del pH y la temperatura.
19.6 ¿Qué clases generales de sustancia interfieren con la prueba de DFD para los residuales de cloro? De tres ejemplos específicos
Las sustancias que interfieren en la prueba son: yoduro de potasio, Ácido sulfúrico concentrado (H2SO4), Ácido fosfórico concentrado (H3PO4), Valorando con sulfato ferroso amoniacal.
19.7 Describa un procedimiento para la determinación del cloro residual que permita la diferenciación entre el cloro libre, cloraminas e interferencias
El método de almidón-yoduro, si el yodo liberado se titula con tiosulfato de sodio hasta el punto final, este puede ser usado para determinar cloro residual 
A diferencia del cloro libre, cloraminas se determinan añadiendo DFD N,N-dietil-p-fenilendiamida a una muestra. Ocurre una reacción inmediata que produce un color rojo. Si s agrega a la muestra yoduro, la mono cloramina reacciona produciendo yodo, determinamos cloro residual, cloro libre, cloramina. Las interferencias son agentes oxidantes. 
19.8 Mediante el uso de las ecuaciones de equilibrio apropiadas, muestre por qué la adición de cloro tiende a disminuir el pH del agua, mientras que el hipoclorito tiende a aumentarlo. 
Este equilibrio es el dominante en el agua clorada de los cloradores al vacío con un pH 2 a 3. 
El ácido hipocloroso formado es un ácido débil que se disocia muy poco cuando el pH esta por debajo de 6.
19.9. Calcule las proporciones relativas de cloro libre que aparece como HOCl y como OCl- a un pH de 6.8 y a una temperatura de 20 °C.
 pH 6.8:
19.10 De acuerdo con la ley de Chick, la velocidad de eliminación de las bacterias por desinfección sigue la cinética de las reacciones de primer orden. Asumiendo que esto es cierto, ¿Cuánto tiempo de contacto se necesita para eliminar el 99% de las bacterias con 0.1 mg/l de un residencial de cloro, si con este mismo cloro residual se eliminan el 80% en 2 min?
19.11 ¿Cuál es el número de oxidación (estado) del cloro en el:
Cl2=0 por que está en estado natural
OCl-=-1
HOCl=-1
Cl2O=+1
ClO2-=+3
ClO3-=+5
Cl-=-1
19.12 ¿Qué ventaja tiene el Cl02 sobre el cloro como desinfectante? ¿Cuáles son sus desventajas?
Ventajas
· Su potencial bactericida es relativamente independiente del pH entre 4 y 10.
· Es mejor que el cloro para el tratamiento de esporas. l Requiere poco tiempo de contacto. 
· Tiene buena solubilidad.
· No hay corrosión en altas concentraciones, lo que reduce los costos de mantenimiento. 
· No reacciona con amoníaco o sales de amonio.
Desventajas
· Es complejo 
· Es más caro que el cloro. 
· Se forman subproductos de clorito y clorato. 
· Debe producirse en el lugar donde se va a utilizar.
20. CLORUROS 
20.1 Explique la consecuencia de la presencia de altas concentraciones de cloruro en los abastecimientos de agua
El consumo de altos niveles de cloruro puede causar en seres humanos problemas de hipertensión, en las plantas problemas en su crecimiento, puede dañar las conducciones y estructuras metálicas
20.2 Explique por qué se debe hacer una corrección blanca a los valores de titulación en los métodos de Mohr y el nitrato mercúrico para el cálculo de contenido de cloros.
El uso de soluciones N/35.45 (0.0282 N) del titulante nitrato mercúrico son más convenientes para las determinaciones de rutina, puesto que cada mililitro equivale a 1.0 mg de C.
20.3. ¿Los resultados analíticos por el método de Mohr para los cloruros serían más altos, iguales o más bajos que el valor real si accidentalmente se agregara un exceso de indicador a la muestra? ¿Por qué?
Los resultados para los cloruros serían más altos de lo real. Porque debe utilizar una cantidad definida de indicador para dar cierta concentración de de otra manera el se puede formar demasiado pronto.
20.4 ¿Por qué el pH de la muestra no debe ser ni alto ni bajo en el método de Mohr para los cloruros?
Porque el pH debe estar entre 7 y 8 debido a que el catión plata (Ag+) se precipita como AgOH a niveles altos de pH, y el CrO42- se convierte en Cr2 O72- a niveles bajos de pH.
20.5¿Qué función cumple el ácido nítrico agregado al indicador en el método de nitrato mercúrico para los cloruros?
Se agrega ácido nítrico al indicador para reducir el pH de la muestra a 2.5, valor que se debe mantener uniforme en muestras desconocidas, estándar y en blancos.
20.6 a) En la determinación de cloruros por el método de Mohr ¿cuál será la concentración en equilibrio de los iones de plata en mg/l, con base en el principio del producto de solubilidad, cuando la concentración de cloruro se reduce a 0.2 mg/l?
 b) Si la concentración del indicador cromato usado es 5*10-3 moles/l ¿cuánto es el exceso de ion plata en mg/l que tiene que haber antes de que comience a formarse un precipitado rojo?
20.7¿Cuáles son los tres métodos instrumentales estándares para la determinación de cloro?
Método de titulación potenciométrica, 
método automatizado de ferricianuro, 
cromatografía ionica
21. OXÍGENO DISUELTO 
21.1 Explique por qué es deseable mantener una gran concentración de oxígeno disuelto en los ríos y las corrientes.
En la mayoría de los casos relacionados con la contaminación de una corriente, es deseable mantener las condiciones favorables para el crecimiento y la reproducción de la población de peces u de otro organismo. Estas condiciones requieren niveles de oxígeno disuelto en forma permanente para asegurar las condiciones saludables de la vida acuática.
21.2.Escriba las ecuaciones químicas que resumen todas las reacciones esenciales en el método de Winkler, sin las modificaciones.
21.3 Haga una tabla que muestre cinco sustancias que interfieren con el método de Winkler para el oxígeno disuelto, sin las modificaciones. 
INTERFERENCIAS
	Agentes oxidantes
	Agentes reductores 
	Ion Nitrito (NO2)-
	Ion sulfito (SO3)2-
	Ion Férrico (Fe)3+
	Ion azufre (S)2-
21.4 ¿Cuál es la función del NaOH que se usa algunas veces en la preparación de la solución de tiosulfato utilizado para las determinaciones del oxígeno disuelto?
Las soluciones de tiosulfato son susceptibles a la acción bacteriana y a la del dióxido de carbono. Las soluciones de tiosulfato se pueden proteger de la acción de las bacterias y del dióxido de carbono adicionando NaOH (0.4g NaOH por litro). El pH alto que resulta evita el crecimiento bacteriano e impide que el pH disminuya debido a las pequeñas cantidades de dióxido de carbono que puedan entrar a la solución. Se debe evitar el exceso de NaOH porque puede hacer la solución menos estable.
21.5 Dé dos razones por las que se deben realizar la fijación del oxígeno disuelto en campo, si es posible.
1. La mayoría de las muestras para oxígeno disuelto se toman en el campo. Puesto que los niveles de oxígeno pueden cambiar de manera radical con el tiempo debido a la actividad biológica, se acostumbra “fijar” la muestra inmediatamente después de la recolección. 
2. También se obtiene mejores resultados si las muestras que han sido fijadas se guardan en la oscuridad y en hielo hasta que el análisis se haya finalizado.
21.6 Se recolectan simultáneamente dos muestras para el análisis del oxígeno disuelto, en el mismo sitio de un rio. Una muestra se “Fijo” inmediatamente después de la recolección y la otra se trató más tarde en el laboratorio. Indique dos posibles factores que hayan causado que los resultados fueran más bajos en la segunda muestra.
Un factor puede ser la presencia de microorganismos aeróbicos en la muestra ya que estas consumen el oxígeno presente en el agua para producir sus procesos oxidantes.
Un segundo factor puede ser la presencia de ciertos metales que se oxidan en presencia del oxígeno disuelto en el agua, y estos al encontrarse dentro de la muestra pueden afectar los niveles de OD.
21.7 Calcule el porcentaje de saturación del oxígeno disuelto con una muestra de agua que tiene una temperatura de 22 °C y una concentración de oxígeno disuelto de 5.3 ml/l, cuando la presión atmosférica es de 740 mm Hg. Suponga que la salinidad es menor que 100 mg/L
21.8. ¿Qué ventajas tienen electrodos de membrana sobre la prueba de Winkler para las mediciones de oxígeno disuelto? ¿Cuáles son algunas de las desventajas?
Ventajas:
El método de Winkler está sujeto a interferencias por muchas sustancias, y sólo es aplicable en aguas puras. El método por electrodo de membrana es recomendado para muestras que contengan sustancias tales como sulfito, tiosulfato, politionato, mercaptanos, cloro libre o hipoclorito, sustancias orgánicas oxidables en medio alcalino, yodo libre, color o turbidez intensos y agregados biológicos, que interfieren con la determinación del OD por el método Winkler.
Desventajas: 
Los electrodos de membrana son muy sensibles a la temperatura, se deben hacer lecturas precisas simultáneamente con las mediciones de oxígeno disuelto de modo que se pueda hacer la corrección o, se deben usar instrumentos equipados con un terrnístor u otro dispositivo que compense los cambios de temperatura.
22. DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXÍGENO 
22.1 ¿Qué uso tiene la prueba de la DBO en el control de la contaminación del agua?
La prueba de la DBO se utiliza mucho para determinar el poder contaminante de las aguas residuales y domésticos e industriales, Si son descargados a las corrientes naturales de agua en las que existen condiciones aeróbicas. Midiendo el oxígeno consumido por los organismos vivos que son las bacterias al utilizar la materia orgánica de un residuo.
22.2 Haga una lista de cinco requisitos que se deban llenar con el fin de obtener datos confiables de DBO.
1. Las muestras se deben proteger de aire evitando la re-aireación a medida que el nivel de oxígeno disuelto disminuye. 
2. Debido a la limitada solubilidad del oxígeno en el agua aproximadamente 9 mg/L a 20°C, los residuos concentrados se deben diluir a niveles de demanda que mantenga este valor para asegurar que el oxígeno disuelto estará presente durante la realización de a la prueba.  
3. Es de suma importancia que las condiciones ambientales sean apropiadas para que la actividad de los organismos vivos permanezca sin obstáculos. 
4. No debe haber sustancias toxicas. 
5. Es importante que en la prueba haya un grupo variado de organismos comúnmente llamado “semillas”. 
22.3 Haga una lista de cinco requisitos del agua de dilución usada para la prueba de la DBO
· Debe ser libre de sustancias tóxicas como el cloro olas cloraminas y el cobre.  
· Su pH puede variar entre 6.5 y 8.5  
· Siempre debe ser “sembrada “con agua residual o con otro material que agregue una población uniforme de organismos. 
· Debe tener capacidad de amortiguación y condiciones osmóticas adecuadas, esto se logra agregando sales de potasio, calcio y magnesio.  
·  Debe ser aireada para saturarla con oxígeno antes del uso.  
22.4 ¿Qué fin o que uso cumplen cada uno de los siguientes compuestos en el agua de dilución para la prueba de la DBO: a) FeCl3, b) MgSO4, c) K2HPO4, d) NH4Cl, e) CaCl2
FeCl3, MgSO4, NH4Cl aportan requerimientos de hierro, azufre y nitrógeno.
K2HPO4 buffer de fosfato aporta el fosforo que se pueda necesitar.
CaCl2 se agrega para dar amortiguación y condiciones osmóticas adecuadas.
22.5 Explique cómo se debe pretratar una muestra de agua de río con una temperatura inferior a 20°C en la preparación para el análisis de la DBO
El procedimiento consiste en ajustar la muestra a aproximadamente 20 °C y airearla por difusión para tratar de alcanzar la saturación, aumentando o disminuyendo el contenido de gas disuelto en la muestra. Se llenan dos o más recipientes como muestra, se hace inmediatamente el análisis de oxígeno disuelto al menos en uno de ellos y los demás se incuban a 20°C
22.6. Explique cómo se puede obtener una semilla apropiada para determinar la DBO de un residuo industrial en el que no se puede hacer fácilmente la oxidación biológica.
El agua se debe tomar río abajo, distante del punto de descarga. Los cultivos adheridos a las rocas que se encuentran río abajo del punto de la descarga de residuos proporcionan algunas veces la semilla adecuada. Se pueden encontrar semillas adaptadas en suelos que han estado expuestos a materiales de desecho durante periodos largos. Una semilla adecuadamente adaptada, también puede desarrollarse en el laboratorio aireando por varios días una muestra compuesta por un residuo neutralizado y un pequeño volumen de agua residual doméstica.
22.7 ¿Por qué es mejor no usar la prueba normal de la DBO para calcular la posible demanda de oxígeno de los nitrogenados de un residuo?
 Porque el agua de dilución para la DBO se le agrega nitrógeno amoniacal como nutriente necesario y su oxidación puede llevar a conclusiones erróneas con respecto al residuo.
22.8¿Cuáles son los 3 métodos usados para controlar la nitrificación en la prueba de la DBO en cinco días?
· Método directo 
· Método de dilución 
· Método estándar 
22.9 ¿Cuál es la justificación del ingeniero para usar la cinética de las reacciones de primer orden para describir los procesos bioquímicos complejos que tienen un lugar en la prueba de DBO?
El ingeniero mantiene un gran interés en conocer la DBO, este valor se lo determina usualmente mediante pruebas reales utilizando las mediciones de oxígeno disuelto. Puesto que la reacción de la DBO corresponde a una reacción del tipo de primer orden, debido a que en las oxidaciones bioquímicas el oxígeno se utiliza en relación directa con la cantidad de materia orgánica oxidada. Donde unagráfica del oxígeno utilizado contra el tiempo debe producir un tipo curva parabólica como la de la materia orgánica oxidada.
22.10
22.11 ¿Qué papel importante juegan los protozoarios en la prueba de la DBO?
Sirven de alimento a formas superiores de organismos.
22.12. Los siguientes datos se obtuvieron del análisis de un residuo industrial: Después de un periodo de incubación de cinco días, a 20°C, el oxígeno disuelto residual en blancos fue 7.80 mg/l, y la de una dilución del desecho al 0.1% fue 2.80 mg/l. (a) ¿Cuál es la DBO en cinco días del desecho?' (b) Cuál es la DBO en cinco días, en kg, de 40 m3 de desecho? 
a)
b)
22.13 Después de cinco días de incubación en recipientes para DBO de 310 ml, se encontraron los siguientes valores de oxígeno disuelto: 7.7,7.9 y 7.9 mg/l en tres muestras blanco; 6.5,4.0 y 0.5 mg/l en recipientes que contienes 2,5 y 10 ml de muestra, respectivamente. El oxígeno disuelto de la muestra en el día 0 fue 0.0 mg/l. ¿Cuál es la más probable DBO en cinco días del desecho?
22.14 Durante siete días se incubó una muestra de agua residual a 20ºC, y se mostró una DBO de 208 mg/L (suponga que k es igual a 0.15/día)
(a) Calcule la DBO en cinco días
(b) Calcule la DBO en diez días
(c) Calcule la DBO final
Datos: 7 días
	DBO=208 mg/L
	K=0.15 días
	T=9 díasDBO FINAL
a) DBO en 5 días
b) DBO en 10 días
c) DBO en 20 días (final)
22.15 Dos residuos del mismo volumen tienen idénticos valores de DBO. Uno tiene una k de 0.19/día y el otro una k de 0.25/día. Construya una gráfica que muestre como difieren los perfiles de oxígeno en las corrientes receptoras, suponiendo que la corriente fluye y que las demás condiciones son iguales.
V1=v2 K1= 0.19/día 
K2=0.24/día Tiempo= 5 días
0.112*X=0.056*X2 X1=1/2*X2
X2 es el doble de X.
	TIEMPO
	DBO1
	DBO2
	1
	0,6456
	0,5623
	2
	0,4168
	0,3162
	3
	0,2691
	0,1778
	4
	0,1738
	0,1
	5
	0,1122
	0,0562
	6
	0,0724
	0,0316
	7
	0,0468
	0,0177
	8
	0,0302
	0,01
	9
	0,0195
	0,0056
	10
	0,0126
	0,0032
22.16 ¿Cuáles son los valores aproximados de la DBO carbonácea final y en cinco días de muestras que contienen 200 mg/l de los siguientes materiales, asumiendo que se oxidaron fácilmente en la prueba de DBO? (Asuma que k=0.20/día)
a.- acido acético
b.- butanol
c.- glucosa
d.- acido benzoico
e.- alanina
23 DEMANDA QUÍMICA DE OXÍGENO 
23.2 Enumere cuatro aplicaciones del análisis de la DQO en la práctica de la ingeniería ambiental
1) Para tratar aguas residuales industriales
Su objetivo es que las industrias puedan contar con un tratamiento eficaz de sus efluentes con elevada carga contaminante, de tal manera que pueden reducir dicha carga y cumplir con las legislaciones vigentes. 
2) Plantas depuradoras de aguas de aguas municipales 
Sirve como indicador de la eficiencia del proceso de tratamiento la DQO se mide en el agua de entrada y de salida, la eficiencia del proceso de tratamiento se expresa normalmente como DQO eliminada
3) Depuradora biológica.
Se suele operar con un rendimiento mayor al 90% de reducción de la DQO biodegradable. En ocasiones, los efluentes ofrecen resistencia a su biodegradación pues las bacterias no son capaces de romper los enlaces de los compuestos orgánicos con que se encuentran. Esto se puede conseguir con una oxidación parcial de estos compuestos.
 4) Procesos finalistas
 En éstos se destruye la DQO por oxidación o incineración, generándose CO2 y volátiles (COV) que tendrán que ser depurados con un tratamiento de gases específico. Por regla general, los costes de instalación y explotación de los procesos de oxidación química o de incineración son elevados. s el proceso biológico no es de aplicación.
.
23.2. ¿Cuáles son los grupos generarles de compuestos orgánicos que no son oxidados en la prueba de DQO?
Los grupos de compuestos orgánicos que no se oxidan en la prueba de DQO son los ácidos grasos de bajo peso molecular, los hidrocarburos aromáticos y la piridina.
23.3 Indique si los resultados de la DQO serían probablemente más altos, más bajos o permanecerían iguales al valor real en las siguientes condiciones, y explique brevemente la razón. 
(a) No se añade sulfato mercúrico 
Al no añadir sulfato mercúrico el resultado del DQO será alto, debido a la interferencia de iones iones inorgánicos como el cloruro, que normalmente se encuentra en concentraciones altas en aguas residuales.
(b) No se añade sulfato de plata 
Los resultados de los DQO probablemente serían más bajos, debido a que el sulfato de plata se utiliza como catalizador para aumentar la velocidad de la reacción.
(c) se asume que la normalidad del sulfato de amonio ferroso es la misma que dos semanas antes del presente análisis
Cada vez que se mida la DQO se debe valorar la disolución de Fe2+ (sulfato ferroso amónico) para determinar su concentración ya que el Fe2+ tiende a oxidar a Fe3+. Los resultados del DQO se mantendrían.
23.4 ¿Por qué los análisis de la DQO y la DBO usualmente dan resultados diferentes en el mismo residuo?
Los resultados de la DQO son mayores que los de DBO, debido a la existencia de cantidades significativas del material orgánico biológicamente resistente. 
23.5
a) Alcohol etílico
b) Fenol
c) Leucina
23.6 
a) calcule el DQO de una solución que contiene 500 mg/l de butanol
b) si el compuesto fuera fácilmente susceptible a la degradación biológica, ¿Cuál seria aproximadamente la DBO esperada en cinco días?
Para DBO con K=0.20/día.
23.7 Indique si los resultados de la DQO serían más altos, más bajos o permanecerían iguales al valor real en las siguientes condiciones, y explique brevemente la razón.
a. No se añade sulfato mercúrico.
En las condiciones de la prueba de la DQO, ciertos iones inorgánicos reductores pueden ser oxidados y, por tanto, llevar a resultados erróneos altos; si no se añade sulfato mercúrico no se podrán eliminar estas interferencias.
b. No se añade sulfato de plata
Este compuesto es una inferencia lo cual provoca resultados erróneos bajos.
23.8. ¿Cuáles son las ventajas y las desventajas de utilizar una cantidad de muestra menor que los 25 ml usuales en el procedimiento de reflujo abierto en la DQO?
Ventajas:
Se conserva una sensibilidad adecuada reduciendo la concentración del titulante, funcionará satisfactoriamente el mismo aparato de reflujo que el utilizado para muestras más grandes. Con esta modificación se genera sólo una quinta parte del volumen de las soluciones residuales.
Desventajas:
Se sacrifica poco en la precisión analítica.
24 NITRÓGEO 
24.1 ¿Normalmente, en qué formas se encuentra el nitrógeno en las aguas naturales?
24.2 Explique la importancia del análisis del nitrógeno en el control de la contaminación del agua
Entre los métodos analíticos que se utilizan, con mayor frecuencia en los estudios medioambientales se tienen los de determinación de nitrógeno, debido a la importancia que este tiene como indicador en los procesos de tratamientos control de la calidad de las aguas y en el control de las descargas de las aguas residuales al medio. 
24.3
Se practicaron análisis de las diferentes formas de nitrógeno en tres puntos de una corriente. Los resultados son los siguientes:
	
	
	
	Concentración de Nitrógeno, mg/L
	Punto 
	Localización 
	D, mg/l
	N-ORG
	Nh3-N
	NO2-N
	NO3-N
	1
	Punto de descarga del residuo 
	7
	3
	4
	0
	0
	2
	5 millas río abajo 
	2
	1
	2
	1
	3
	3
	10 millas río abajo 
	0
	1
	0
	0
	2
 
Con base en su conocimiento del ciclo del nitrógeno, explique los cambios relativos en cada una de las formas del nitrógeno y la disminución del nitrógeno total en el curso río abajo, del punto 1 al 3.
Se concluye que en los 3 puntos de muestro, el punto 1 la presencia de oxígeno tiene una concentración de 3 mg/l a comparación con el punto 4 que es el punto que más concentración de Nitrógeno en nitritos con 4 mg/l, mientras hay ausencia de concentración de Nitrógeno amoniacal y Nitrógeno en Nitratos. 
En la localización de 5 millas río abajo se concluyeque existe mayor concentración de Nitrógeno en Nitrato que contiene 3 mg/l, seguido por la concentración de Nitrógeno amoniacal con 2 ppm, mientras que las concentraciones de Nitrógeno orgánico y Nitrógeno en Nitritos son bajas-
En la siguiente localización de 10 millas río abajo existe una mayor concentración de Nitrógeno en Nitratos, de igual forma existe una concentración de 1 ppm de Nitrógeno orgánico, a comparación del Nitrógeno amoniacal y Nitrógeno en Nitritos que no tienen ninguna influencia. 
En base al Nitrógeno total decimos que el punto que mayor concentración tiene es el pinto 1, esta concentración a medida que es río abajo el nitrógeno va disminuyendo.
24.4 Esperaría usted encontrar la concentración más alta de cada uno de los siguientes compuestos en aguas residuales domesticas frescas o en el efluente de una planta de tratamiento biológico aeróbico, ¿Por qué? 
a)N-orgánico
Se esperaría alta presencia de Nitrógeno Orgánico en zonas domésticas y en especial en zonas domesticas rurales ya que el contacto con este compuesto es más directo debido a que se encuentra en sangre de animales, guano de aves, desperdicios de ciertos tejidos animales y vegetales.
b)NH3-N
Debido a que el nitrógeno amoniacal, se da transcurrido un tiempo por la descomposición de materia orgánica, su presencia puede darse en un afluente de una planta de tratamiento, ya que la acumulación de ciertos tejidos animales, producen este compuesto y para producirse este NH3-N transcurre un tiempo no pueden ser aguas frescas domésticas. 
c) NO2-N
La presencia del nitrito se da en los efluentes de plantas de tratamiento biológico aeróbico debido a que este compuesto surge cuando el nitrógeno amoniacal es sometido a un proceso aeróbico. 
d) NO3-N
La presencia del nitrato se da en los efluentes de plantas de tratamiento biológico aeróbico debido a que este compuesto surge cuando el nitrógeno amoniacal es sometido a un proceso aeróbico. 
25 SÓLIDOS 
25.1 ¿Por qué son de interés en el control de calidad de agua cada uno de los siguientes análisis?
(a) Sólidos disueltos totales en los establecimientos de agua municipales. 
Para abastecimientos de agua, la única determinación importante es la de solidos disueltos totales, ya que se utilizan para comprobar la conveniencia de potenciales abastecimientos de agua que se están por establecer (en caso de que se necesite el ablandamiento del agua). 
(b) Sólidos suspendidos totales y volátiles en aguas residuales domesticas 
Son importantes para evaluar la concentración de aguas residuales domesticas e industriales. La determinación de solidos suspendidos es de gran valor en el análisis de aguas contaminadas, es uno de los principales parámetros para evaluar la concentración de aguas residuales domésticas y para determinar la eficiencia de las unidades de tratamiento. La cantidad de sólidos suspendidos volátiles se informa en términos del porcentaje de los sólidos suspendidos.
 (c) Sólidos totales y volátiles en lodos.
 La determinación de solidos totales y volátiles son importantes en el análisis de lodos frescos y digeridos. Para dar una idea de la eficiencia del manejo de lodos y posteriormente determinar el mejor uso para estos. 
(d) Sólidos sediméntales en aguas residuales domésticas 
Determinar la eficiencia de las unidades de sedimentación en plantas de tratamientos de residuos. Análisis de residuos industriales con el fin de determinar la necesidad y el diseño de tanques primarios de sedimentación en las plantas de procesamiento que emplean el tratamiento bilógico. Evaluar la concentración de residuos domésticos y de aguas ligeramente contaminadas, la determinación de los sólidos sedimentables es de mucha importancia para el análisis de las aguas residuales, y así determinar el usos y manejo que se dará a la misma.
25.2. ¿Qué información importante suministra la determinación de los sólidos volátiles?
La determinación de los sólidos volátiles permite determinar en muestras de residuos domésticos, industriales y lodos, la medida de la cantidad de materia orgánica presente. 
	
25.3 ¿Qué precauciones se deben tener en la determinación de los sólidos volátiles? ¿por qué? 
· Para aguas residuales industriales se debe de tener precaución en la composición de la parte orgánica ya pueden perderse durante el proceso de evaporación y secado.
· La temperatura controlada evita errores , motivo por el cual se debe de utilizar un horno de arcilla para la realización de las combustiones permitiéndonos controlar la temperatura.
· La decrepitación ya que se puede originar perdidas físicas o mecánicas.
25.4 ¿Esperaría usted que los resultados analíticos fueran mayores, menores o iguales que el valor real en las siguientes condiciones, y por qué?
(a) Pesando un crisol caliente
(b) Calculando el contenido orgánico de una muestra de lodo con un alto contenido de carbonato de magnesio, por combustión a 550ºC
(c) Calculando el contenido orgánico de una muestra que contiene gran cantidad de materiales orgánicos que ejercen una alta presión de vapor, mediante el análisis de sólidos volátiles
(d) Calculando el contenido orgánico de una muestra por combustión a 800ºC en lugar de 550ºC
(a) Pesando el crisol caliente, los resultados fueran mayores, ya que absorben una cierta cantidad de humedad del aire. Razón por la cual, tanto el crisol como la muestra son precalentados antes de ser calibrados en peso
(b) Calculando el contenido orgánico de una muestra de lodo con alto contenido de carbonato de magnesio, por combustión a 550°C, serían iguales los resultados debido a las muestras puntuales de descarga del equipo de deshidratación, o al punto de almacenamiento temporal, cada vez captando la muestra directamente de la caída de lodos. 
(c) Calculando el contenido orgánico de una muestra que contiene gran cantidad de materiales orgánicos que ejercen una alta presión de vapor, mediante el análisis de sólidos volátiles fueran mayores por la cantidad de sólidos en suspensión que se volatilizan tras el proceso de incineración 
(d) Calculando el contenido orgánico de una muestra por combustión a 880°C en lugar de 550°C, fueran mayores por la diferencia de temperatura, ya que al estar a 880ºC es donde se presentan los mayores registros de ella, actuando también la cantidad de la combustión, donde tendrá implicaciones en la calidad del contenidoº
25.5 Un agua residual doméstica contiene 350 mg/l de sólidos suspendidos. Las instalaciones de sedimentación primaria remueven el 65%. ¿Aproximadamente cuántos galones de lodo con un contenido del 5.0 % de sólidos producirá un millón de galones de agua residual sedimentada?
25.6 Se analiza un agua residual industrial y se encuentra que el contenido total de carbono orgánico es de 3530 mg/l, y el contenido de solidos volátiles totales es de 2300 mg/l ¿Cómo se podría explicar que el contenido total de carbono orgánico sea menor que el contenido medido de solidos volátiles totales?
La cantidad de carbono orgánico de 3530 ppm, tiene un grupo de trazas de compuestos orgánicos específicos que se pueden purgar fácilmente de las soluciones por simple aeración a temperatura ambiente, estos compuestos no se miden en las pruebas de sólidos, puesto que se pierden de la solución durante la evaporación inicial y en la fase de secado.