Tarea 1.6 Problemática Analítica (Évelyn)

Las actividades de monitoreo ambiental comprenden:

• Identificación y selección de lugares en el ambiente en donde se tomarán las muestras (plan de obtención de muestras).
• Recolección de muestras.
• Análisis de laboratorio.
• Interpretación y aplicación de resultados.

Las principales fuentes de contaminación por cromo son:

• La minería, principalmente en las que se produce extracción de cromita (FeOCr2O3).
• Industria, el cromo es utilizado en la protección por revestimiento de los metales, de fines estéticos y de decoración, además es importante en el proceso de curtido de pieles, las que presentan mayor riesgo son: cemento, colorantes, construcción, curtidurías, metalúrgia, pinturas.

Las muestras de agua se tomarán entonces en zonas próximas a estas fuentes de contaminación.

Específicamente para el cromo las muestras ambientales que se pueden realizar son las de aire, suelo y agua. En nuestro caso nos interesa tomar muestras de agua:

La toma de muestra de agua debe ser hecha en envases apropiados, de capacidad mínima de un litro, limpios, libres de otros metales y otras sustancias químicas que reaccionen con el cromo.
Para completar el monitoreo se pueden usar bioindicadores (organismos sensibles a la sustancia que se quiere observar y que experimentan cambios precoces y visibles en función del aumento de la concentración del metal en dichos organismos) como el mejillón, las plantas superiores y las algas.

Los métodos de análisis más usados en la determinación del cromo en el ambiente son la espectrofotometría de absorción atómica, la cromatografía en fase gaseosa, la espectrofotometría de masa y el análisis por activación de neutrones y el análisis de emisión de rayos X, aunque el primero es el más utilizado.
Para el análisis del agua, pasamos la muestra por un filtro y el cromo retenido en el papel de filtro se hace reaccionar con difenilcarbazida y forma un compuesto rojo en solución ácida que puede ser analizado por colorimetría.
Puede ocurrir que el mercurio, el acero y el vanadio interfieran en el análisis causando alteraciones del color de la reacción, obteniendose colores distintos del rojo.

Es recomendable, cuando sea posible, la inclusión de muestras control para evaluar las posibilidades de contaminación al momento en que son tomadas.

PÁGINAS WEB CONSULTADAS:

www.cepis.ops-oms.org/bvsea/e/fulltext/cromo/cromo.pdf

Tarea 1.5 Concentración usual del cromo (VI) en agua (Évelyn)

Por su baja solubilidad los niveles naturales de cromo en las aguas son bajos:
En los ríos las concentraciones naturales de cromo varía de 0,1 a 5 microgramos/litro.
En el océano las concentraciones son inferiores a 5 microgramos/litro.
Las actividades y efluentes industriales son los principales contaminantes de las aguas, llegando a elevar las concentraciones de cromo por encima de los 25 microgramos/litro.

Tarea 1.4 Legislación Española, Europea, Americana sobre niveles recomendados, niveles máximos admitidos (Evelyn)

Los compuestos de cromo (VI) son tóxicos si son ingeridos, siendo la dosis letal de unos pocos gramos. En niveles no letales, el Cr (VI) es carcinógeno. La mayoría de los compuestos de cromo (VI) irritan los ojos, la piel y las mucosas. La exposición crónica a compuestos de cromo (VI) puede provocar daños permanentes en los ojos.

La Organización Mundial de la Salud (OMS) recomienda desde 1958 una concentración máxima de 0.05 mg/litro de cromo (VI) en el agua de consumo. Este valor ha sido revisado haciendo nuevos estudios sobre sus efectos en la salud, pero ha permanecido constante.

Ministerio de Sanidad y Consumo:

Artículo 20. Control en el grifo del consumidor.
1. Para las aguas de consumo humano suministra-
das a través de una red de distribución pública o privada,
el municipio, o en su defecto otra entidad de ámbito
local, tomará las medidas necesarias para garantizar la
realización del control de la calidad del agua en el grifo
del consumidor y la elaboración periódica de un informe
sobre los resultados obtenidos.
2. Los parámetros a controlar en el grifo del con-
sumidor son, al menos:
a) Olor.
b) Sabor.
c) Color.
d) Turbidez.
e) Conductividad
f) pH.
g) Amonio.7234 Viernes 21 febrero 2003 BOE núm. 45
h) Bacterias coliformes.
i) «Escherichia coli» (E. coli).
j) Cobre, cromo, níquel, hierro, plomo u otro pará-
metro: cuando se sospeche que la instalación interior
tiene este tipo de material instalado.
k) Cloro libre residual y/o cloro combinado residual:
cuando se utilice cloro o sus derivados para el trata-
miento de potabilización del agua.

Disposición adicional tercera. Muestreo de los paráme-
tros relacionados con los materiales.

Para los casos del cromo, cobre, níquel, plomo y cual-
quier otro parámetro que la autoridad sanitaria considere
que pudiera estar relacionado con los materiales en con-
tacto con el agua de consumo humano, la Dirección
General de Salud Pública del Ministerio de Sanidad y
Consumo establecerá un método de muestreo armoni-
zado y lo publicará antes de cinco años desde la entrada
en vigor de esta disposición.
Estos métodos de recogida de muestras deberán
lograr que los valores aplicados para el control adecuado
para estos parámetros relacionados con los materiales
de las instalaciones interiores sean los obtenidos como
valormedio semanal ingerido por los consumidores obte-
nidos de muestreos adecuados en grifo del consumidor
y de forma representativa.

Parámetros y valores paramétricos:

PAGINAS WEB CONSULTADAS:

http://es.wikipedia.org/wiki/Cromo

Ministerio de Sanidad y Consumo

Tarea 1.3 Comentar las propiedades de la muestra. (Rocio)

En este caso la muestra es agua.

Fig 1

ESTRUCTURA Y CARACTERÍSTICAS DE LA MOLÉCULA DE AGUA

El agua es una asociación de moléculas cuya composición es 2 átomos de H por 1 de O (H2O). Estos átomos están unidos covalentemente de la siguiente manera: H-O-H. En esta estructura existen dos pares de electrones del O que no participan en los enlaces, situados en un nivel de menor energía, o última capa. Así, y teniendo en cuenta la teoría de la Repulsión de Pares Electrónicos del Nivel de Valencia se predice la forma de la molécula de agua, que es con el átomo de O en medio de los dos H, formando los enlaces covalentes un ángulo de 104,5°, menor que el ángulo tetraédrico.

Fig 2

De esta forma la molécula adquiere una estructura de tetraedro irregular, lo cual implica que no es una molécula plana, y por tanto tampoco será una molécula apolar, sino que será polar. Esta polaridad no solo se debe a su geometría, también depende de la naturaleza de sus átomos: hidrógeno, el átomo más pequeño de la Química, y oxígeno, un átomo pequeño, pero principalmente de alta electronegatividad. Este término denota a los átomos que presentan gran capacidad de atraer electrones de enlace hacia sí. Por lo tanto, el átomo de O de la molécula de agua atrae hacia sí los electrones de los enlaces covalentes con los H; hecho que da lugar a una polaridad de enlace.

Fig 3

Además el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno y atrae con más fuerza a los electrones de cada enlace.

Fig 4 y Fig 5

El resultado es que la molécula de agua aunque tiene una carga total neutra, presenta una distribución asimétrica de sus electrones, lo que la convierte en una molécula polar, alrededor del oxígeno se concentra una densidad de carga negativa, mientras que los núcleos de hidrógeno quedan desnudos, desprovistos parcialmente de sus electrones y manifiestan, por tanto, una densidad de carga positiva. Por todo esto en la práctica la molécula de agua se comporta como un dipolo.

Fig 6

Gracias a esto, se establecen interacciones dipolo-dipolo entre las propias moléculas de agua, formándose enlaces o puentes de hidrógeno, la carga parcial negativa del oxígeno de una molécula ejerce atracción electrostática sobre las cargas parciales positivas de los átomos de hidrógeno de otras moléculas adyacentes.

Fig 7

PRINCIPALES PROPIEDADES FÍSICAS DEL AGUA

1. Es un líquido incoloro, inodoro e insípido.

2. Se transforma fácilmente en los tres estados de agregación (sólido, líquido y gaseoso).

3. A 100º C se produce su ebullición en condiciones normales de presión.

4. Se solidifica a 0º C en forma de hielo.

5. Es un compuesto con elevada capacidad calorífica, esto es, requiere mucho calor para elevar su temperatura.

6. A 4ºC adquiere su mayor densidad, que se considera con valor de 1mg/cc. Si su temperatura baja a partir de 4º C su densidad se eleva, pues la solubilidad decrece inversamente con la densidad; ésta es la razón por la que el hielo flota, pues ocupa más volumen.

7. Es el disolvente universal por excelencia: todos los gases, así como numerosos sólidos y líquidos se disuelven en ella.

8. En estado químicamente puro, es mala conductora del calor y la electricidad.

9. Su densidad y fluidez permiten que su energía potencial, al ser almacenada en presas, se aproveche en las caídas de agua para producir energía eléctrica.


PRINCIPALES PROPIEDADES QUÍMICAS DEL AGUA

1. Reacciona con los óxidos ácidos.

2. Reacciona con los óxidos básicos.

3. Reacciona con los metales produciendo óxidos.4. Reacciona con los no metales.

5. Se une en las sales formando hidratos.

6. Se combina con los anhídridos formando ácidos.

7. Es un compuesto muy estable; sin embargo, se ha observado que el hidrógeno y oxígeno se descomponen por encima de 1 600º C.

8. Su masa molecular es 18.016 g/mol.

9. El agua se descompone con un voltámetro por medio de la corriente eléctrica, empleando un electrólito: en el cátodo (electrodo negativo) se desprende hidrógeno y en el ánodo (electrodo positivo) el oxígeno.

10. En la síntesis volumétrica del agua se observa que el hidrógeno y el oxígeno se combinan siempre en proporción de 2:1.


11. Reacciona con algunos metales como el sodio, el potasio (produciendo una reacción violenta) y el calcio dando el hidróxido del metal correspondiente e hidrógeno que se desprende en forma de gas.

PRINCIPALES PROPIEDADES FISICO- QUÍMICAS DEL AGUA

1. Acción disolvente.
El agua es el líquido que más sustancias disuelve, por ello se le denomina como el disolvente universal. Esta propiedad se debe a su capacidad para formar puentes de hidrógeno con otras sustancias, ya que estas se disuelven cuando interaccionan con las moléculas polares del agua.

Fig 8

Fig 9

2. Fuerza de cohesión entre sus moléculas. Elevada fuerza de adhesión.

3. Elevada constante dieléctrica.


EL CROMO (VI) EN AGUA


Como ya se mencionó en las características del agua, este es un muy buen disolvente, por ello puede llevar en disolución al Cr(VI), gracias a las propiedades químicas de ambas sustancias, formando estructuras como la que sigue a continuación:

Fig 10

PÁGINAS WEB CONSULTADAS

• http://www.alipso.com/monografias4/Estructura_del_agua/

• http://platea.pntic.mec.es/~iali/personal/agua/agua/propieda.htm

• http://www.um.es/molecula/sales01.htm

• http://www.rionegro.gov.ar/empresas/aguas/QUIMICA.htm

• Fig1: http://epnm184.files.wordpress.com/2009/10/agua.jpg

• Fig2: https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjuFemqFaya1ysh9jPCoptrkP1MNm9vkRYUOmJ5y4xFmZ4jWH04HcK4FQOijEcgiZS6pritpngCCmkJNchVAT8ncAZeOVJhLEpU7XtyOVj_SFeN_7l1gNB1tc5wQqzFrosv6-0yedH5TLA/s320/molecula+del+agua1.gif
  

• Fig3: https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjNPZAshbHvX-0Xpg17D8udlHyOAZIo0p2wjgixBwA0uI7ggNSHVywsGkj9X3WYQIFXATFzE1J3eZOJkRD-Vcor784YtCMNNn14ye0OGT8jbC6kziwoF22vc0ME6wDLyR6h2MJZbWdOTIM/s320/mol_pol.jpg
  

• Fig4: http://www.educarchile.cl/autoaprendizaje/biologia/modulo2/clase1/img/agua/img_04.gif

• Fig5: http://www.iesbanaderos.org/html/departamentos/bio-geo/Apuntes/Bio/T%202%20Agua%20y%20Sales/1%20El%20agua_archivos/image004.gif

• Fig6: http://ricardi.webcindario.com/img/agua10%5B1%5D.gif

• Fig7: http://www.kalipedia.com/kalipediamedia/cienciasnaturales/media/200704/17/tierrayuniverso/20070417klpcnatun_88.Ees.SCO.png
  

• Fig8: http://www.kalipedia.com/kalipediamedia/cienciasnaturales/media/200709/24/fisicayquimica/20070924klpcnafyq_65.Ges.SCO.png
  

• Fig9: http://www.biologia.arizona.edu/biochemistry/problem_sets/ph/graphics/nacl2.gif

• Fig10: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/da/-Cr%28H2O%296-Cl3.JPG

Tarea 1.2 Comentar las propiedades del analito (Rocío)

En este caso el analito es el Cromo hexavalente o Cromo (VI). Este es el estado máximo de oxidación del Cromo elemental, puesto que coincide con la máxima valencia del mismo.

PROPIEDADES QUÍMICAS DEL CROMO ELEMENTAL

Fig 1

1. Su símbolo es Cr.

2. Su número atómico es 24.

3. Sus valencias son: 2, 3, 4, 5 y 6.

4. Según su situación en la tabla periódica pertenece al grupo de los metales de transición como se observa a continuación:

Fig 2

5. Estados de oxidación: Cr (III) y Cr (VI).

6. Electronegatividad: 1.6

7. Radio covalente: 1.27 Å

8. Radio iónico: 0,69 Å

9. Radio atómico: 1,27 Å

10. Configuración electrónica: [Ar]3d⁵4s¹

11. Primer potencial de ionización: 6,80 eV

12. Masa atómica: 51,996 g/mol

PROPIEDADES FÍSICAS DEL CROMO

Fig 3

1. Metal sólido de color blanco plateado.

2. Duro y quebradizo.

3. Relativamente suave y dúctil, cuando no está tensionado y/o es muy puro.

4. Densidad: 7,19 g/cm³ a 20ºC (esto le confier

e la categoría de metal pesado)

5. Punto de ebullición: 2665ºC

6. Punto de fusión: 1875ºC

OTRAS CARACTÉRISTICAS DE INTERÉS

1. El cromo elemental no se encuentra en la naturaleza.

2. Su mineral más importante por abundancia es la cromita cuya fórmula es FeCr₂O₄, aunque a veces contiene magnesio, aluminio o titanio (entre otros). Puede ser débilmente magnética.

Fig 4

3. Es un metal que se halla espontáneamente en el agua, el suelo y las rocas. También se lo encuentra en los cultivos y como elemento remanente en los suelos agrícolas. Además, hay niveles traza de cromo en el medio ambiente, el cual proviene de la actividad industrial.

4. Existen cuatro isótopos naturales del cromo, ⁵⁰Cr, ⁵²Cr, ⁵³Cr, ⁵⁴Cr, Se han producido diversos isótopos inestables mediante reacciones radioquímicas. El más importante es el ⁵¹Cr, el cual emite rayos gamma débiles y tiene un tiempo de vida media aproximadamente de 27 días.

5. Es el séptimo elemento más abundante en la Tierra.

6. El cromo galvanizado y pulido es de color blanco azuloso brillante. Su poder reflejante es 77% del de la plata.

7. Sus principales usos son la producción de aleaciones anticorrosivas de gran dureza y resistentes al calor y como recubrimiento para galvanizados.

8. Es de interés geoquímico el hecho de que se encuentre 0.47% de Cr₂O₃ en el basalto de la Luna, proporción que es de 3-20 veces mayor que el mismo espécimen terrestre.

9. Su descubridor fue Vauquelin en 1797.

10. En cuanto a los métodos de eliminación del cromo del agua, la EPA ha aprobado la coagulación-filtración, el intercambio iónico, la ósmosis inversa y el ablandamiento con cal. Además de esto, el Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas ha llevado a cabo un estudio experimental para estudiar la extracción de cromo (VI) a través de una membrana líquida soportada conteniendo distintos agentes de extracción: Aliquat 336 (sal de amonio cuaternario), Hostarex A327 (amina ter-ciaria), Amberlite LA2 (amina secundaria) y Primene 81R (amina primaria).

11. La presencia del cromo en las redes de agua potable puede producirse por desechos de industrias que utilizan sales de cromo, en efecto para el control de la corrosión de los equipos, se agregan cromatos a las aguas, de refrigeración.

BIBLIOGRAFÍA Y PÁGINAS WEB CONSULTADAS

• http://www.lenntech.es/periodica/elementos/cr.htm

• http://es.wikipedia.org/wiki/Calidad_del_agua

• Recuperación de cromo (VI) mediante extracción con membranas liquidas soportadas. F.J.Alguacil, M.Alonso, A.López-Delgado, F.A.López Centro Nacional de Investigaciones Metalurgicas (CSIC)

Determinación de cromo(VI) en muestras ambientales. Estudio comparativo de diferentes medios para su separación y preconcentración. Valiente, L.; Iribarren, M. L.; Ortiz, N.; Piccinna, M.

• Fig1: http://www.mcgraw-hill.es/bcv/tabla_periodica/imagenes/elemento24.gif

• Fig2: http://www.wikisaber.es/uploadedImages/ComunidadWiki/Blogs/3ESO_trinitarios_Blog_de_AULA/tabla%20peri%C3%B3dica.png?n=1287

• Fig3: http://www.comertia.com/img/medio.php?image=4638

• Fig4: http://www.uned.es/cristamine/fichas/cromita/cromita%20101.jpg

Tarea 1.1 Comentar la importancia y el motivo de la determinación. (Rocío)

El análisis y por tanto detección del Cromo (VI) en aguas es muy importante principalmente cuando se trata de aguas destinadas al consumo humano. Para llegar a dar por potable un agua ha de haber varios parámetros a tener en cuenta, está la parte biótica que nos muestra si contiene microorganismos que puedan ser perjudiciales para la salud humana, y luego está la parte abiótica, esta parte contiene un apartado dedicado a la determinación de metales pesados, entre los que se encuentra el Cromo hexavalente, que tiene consecuencias graves para la salud humana que comentaremos a continuación.

Pero no todo el Cr es malo, puesto que la forma trivalente es un nutriente esencial, necesario para el metabolismo de los azúcares y para muchas reacciones enzimáticas, por lo que se recomienda una ingesta diaria de 50 a 200 microgramos de cromo para una persona adulta. El cromo es un ingrediente muy común en muchos suplementos vitamínicos y minerales. Sin embargo, la forma hexavalente se considera como un metal nocivo para la salud.

Fig 1

La concentración límite de Cr(VI) que pude contener un agua para ser potable es de 50µg/l.

+[Cr (VI)] >50µg/l=

Fig2 y Fig3

El Cr(VI) en elevadas concentraciones es un agente cancerígeno que además puede dañar el ADN e inducir mutaciones genéticas.

En animales y humanos, la ingestión de cromo(VI) principalmente afecta al estómago e intestino delgado (irritación y úlceras) y también a la sangre (anemia); puede causar pérdida del conocimiento, convulsiones, vómito, diarrea, mareo y dolor abdominal. Además de esto, si se trata de cantidades muy elevadas puede causar lesiones hepáticas o renales y úlceras o incluso la muerte.

En animales de laboratorio expuestos al cromo (VI) también se han observado daños de los espermatozoides y del sistema reproductivo del macho.

El Cr(VI) no solamente tiene estos efectos si ingerimos el agua, sino que también puede tener estos efectos si nos bañamos en aguas que contengan altas concentraciones de este elemento ya que pueden aparecer úlceras o alergias de la piel.

Una vez que el cromo hexavalente se introduce en el cuerpo, se transforma a Cr(III) y parte de él es eliminado a través de la orina, pero el resto es asimilado por las células y puede permanecer en ellas durante años, el cual puede desarrollar enfermedades a largo plazo.

PÁGINAS WEB CONSULTADAS

• http://www.atsdr.cdc.gov/es/phs/es_phs7.html
• http://toxtown.nlm.nih.gov/espanol/chemicals.php?id=42
• http://www.lemona.biz/CROMO-2/cromo%20hex
• http://www.cvs.saude.sp.gov.br/pdf/toxfaq60.pdf
• Fig1: http://iibce.edu.uy/LEM/MIMOL/linea3-1.jpg
• Fig2: http://www.traficoadr.com/senales/imageA/PRL%20OBL
IGACION%20agua%20potable.jpg
• Fig3: http://www.todosenales.com/images/RD4016.jpg