Importancia del oxígeno disuelto en aguas y descripción del método de winkler para su determinación.

in #stem-espanol4 years ago
Hola amigos de steemit y comunidad científica en general, como todos sabemos el agua es indispensable para la vida y tiene la gran capacidad de albergarla en diversas maneras, entorno al agua se forman innumerables microorganismos que intervienen en muchos procesos biológicos y a su vez pueden desarrollarse diversos ecosistemas acuáticos. Pero para que todo esto sea posible es necesario que esta cumpla con las condiciones que garanticen la subsistencia de estas formas de vida, uno de estos parámetros es la presencia de oxígeno disuelto.

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Imagen editada

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En esta publicación les hablare sobre el oxígeno disuelto en aguas, su importancia, el método utilizado para su determinación a nivel de laboratorio, y como su valor en conjunto con otras mediciones como DBO y DQO puede ser utilizado como dato de referencia para saber el grado de contaminación de un cuerpo de agua.

Oxígeno disuelto.

Se refiere a la cantidad o concentración de oxígeno que se encuentra disuelto en el agua, la cantidad del oxígeno disuelto suele variar en función a la temperatura que tenga el agua, a menor temperatura es posible encontrar una mayor concentración de oxígeno disuelto, y a temperaturas elevadas disminuye la concentración de oxígeno disuelto. Alguna vez se han preguntado porque el agua hervida sabe diferente a la que no se ha hervido? Pues la respuesta a esta pregunta es la cantidad de oxígeno disuelto, al calentar el agua esta pierde oxígeno y por ello su sabor cambia.

Solubilidad del oxígeno en agua en función a la temperatura.

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En condiciones normales las concentraciones de oxígeno disuelto en aguas de ríos, arroyos y lagunas pueden variar dependiendo de muchos factores, pero los valores ideales para garantizar la vida de peces y otras formas acuáticas son de 5 a 7 mg/L (ppm) ya que valores por debajo de los 3 mg/L (ppm) pueden considerarse fatales para muchas de estas especies acuáticas.

Importancia del oxígeno disuelto en aguas.

El oxígeno disuelto es responsable de sustentar la vida de las especies acuáticas, los peces al nadar filtran por su aparato respiratorio el oxígeno, moluscos e invertebrados acuáticos lo necesitan para respirar, también a nivel bacteriano es de suma importancia ya que sin su presencia muchos de estos microorganismos que mantienen el equilibrio de estos ecosistemas morirían. Una disminución drástica de la cantidad de oxígeno disuelto significa una alteración a estos sistemas de vida.

Los peces necesitan del oxígeno disuelto en el agua para su respiración.

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La cantidad de oxígeno disuelto en el agua también nos permite conocer la calidad de la misma, cuando existe la presencia de contaminantes en el agua, las bacterias presentes en esta tienden a consumir el oxígeno disuelto, para realizar los procesos metabólicos de degradación de estas sustancias a otras más simples, por lo tanto como veremos más adelante los valores obtenidos de su medición pueden suministrar una idea del grado de contaminación que esta pueda tener.

Los ecosistemas acuáticos dependen del oxígeno disuelto en el agua.

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Medición del oxígeno disuelto.

A nivel de campo es necesario dar una respuesta rápida del valor de la medición de este parámetro y por ello se utiliza un equipo llamado Oxímetro, pero cuando se requiere un resultado más preciso en cuanto a esta determinación, el método experimental más recomendado es el iodométrico o método de Winkler.

Oxímetro, medidor potable de oxígeno disuelto.

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Determinación del oxígeno disuelto por el método de Winkler.

A continuación les hablare sobre las bases teóricas de este procedimiento

Lo primero que debe realizarse es la fijación del oxígeno disuelto en el agua y para ello se le agrega sulfato de manganeso a la muestra de agua a analizar, posteriormente se adiciona una mezcla de ioduro de potasio e hidróxido de sodio, todo esto con la finalidad de crear el medio alcalino para que el manganeso previamente adicionado reaccione con el oxígeno, oxidándose de Mn+2 a Mn+4 y formando un precipitado marrón de acuerdo a la siguiente reacción:

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Imagen de propia elaboración

Posteriormente se hace reaccionar este MnO2 con el ioduro presente mediante la adición de ácido sulfúrico, ya que al pasar de un pH alcalino a uno ácido los iones ioduros se oxidan a iodo libre:

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Imagen de propia elaboración

Y finalmente basándose en el hecho de que el iodo libre en presencia de almidón tiende a tornarse de una coloración azul oscuro, se le añadirá almidón como indicador y se procederá a realizar una titulación del iodo libre con una solución de concentración conocida de tiosulfato de sodio.

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Imagen de propia elaboración

Quedando definido el punto final de la titulación cuando la solución cambia del color azul al transparente, en este punto se toma la lectura del volumen de tiosulfato gastado y con esto se procede a realizar los cálculos respectivos por medio de las relaciones estequiométricas obteniéndose el valor de la concentración del oxígeno disuelto.

En el siguiente vídeo del laboratorio de análisis de agua de la universidad militar de Nueva Granada se muestra el procedimiento experimental de este método aplicado a una muestra de agua tomada del grifo.

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El oxígeno disuelto como parámetro referencial de contaminación en el agua, DBO y DQO.

Como mencione anteriormente la concentración del oxígeno disuelto en el agua puede darnos una idea de la calidad de la misma o del grado de contaminación que esta puede tener, existen muchas sustancia que actúan como agentes contaminantes en cuerpos de aguas, en otras publicaciones ya les he hablado sobre el efecto de aceites, grasas, tensoactivos y detergentes sobre los cuerpos de aguas si quieren profundizar al respecto pueden ir a los siguientes enlaces:

Detergentes y tensoactivos como fuentes de contaminación en las aguas.

El problema de los aceites domésticos.

Estas substancias aportan un exceso de nutrientes al agua, lo que favorece la proliferación de bacterias que consumen el oxígeno disponible para la degradación de las mismas. Solo las sustancias biodegradables son las que por acción microbiana pueden ser descompuestas, existe una prueba que se encarga de determinar la cantidad de oxigeno que requieren estos microorganismos para la degradación de estos contaminantes en el agua y es la demanda biológica de oxígeno (DBO).
Pero como también existen muchas sustancias que no son degradables por la acción microbiana, y se hace necesario tener una relación entre las sustancias contaminantes biodegradables y las no biodegradables, existe una prueba que nos permite estimar la cantidad de oxigeno requerido para la descomposición de la totalidad de la materia orgánica, a este ensayo se le denomina demanda química de oxigeno.

En función a todo esto es de suponer que DQO siempre debería ser mayor o igual a la DBO, ambos ensayos nos permitirán conocer el grado de contaminación de las aguas y la naturaleza de los contaminantes presentes en ellas, además que la relación entre estos parametros nos permite determinar el tipo de tratamiento al cual debe someterse dicha agua para su depuración. Es necesario en ambas determinaciones conocer los valores iniciales y finales del oxígeno disuelto, ya que por diferencias de estos se calcula el oxígeno consumido durante los procedimientos experimentales.

En mis próximas publicaciones les estare describiendo estos procedimientos experimentales para la determinación de la DBO y DQO.

Bueno amigos espero que esta publicación haya sido de su agrado y les sea útil, estoy a la orden para responder sus dudas y comentario.

Saludos!

@joseleogon

Referencias:

  1. Oxígeno disuelto: http://www.infojardin.net/glosario/o2/oxigeno-disuelto.htm.

  2. Sawyer, C.N. and McCarty. Chemistry for Environmental Engineering (3rd ed), McGraw-
    Hill Book Company, New York, 1978.

  3. Por qué es importante el oxígeno disuelto? Miacron MketigCo. Technial Report 01/11/04 Queretano, Mexico Milacron Mexican Sles,.A dCV|Divsón.

  4. Demanda biológica y demanda química de oxígeno: http://www.imagua.es/pages/index/dbo-y-dqo.

  5. Detergentes y tensoactivos como fuentes de contaminación en las aguas: https://steemit.com/stem-espanol/@joseleogon/detergentes-y-tensoactivos-como-fuentes-de-contaminacion-en-las-aguas.

  6. El problema de los aceites domésticos: https://steemit.com/stem-espanol/@joseleogon/el-problema-de-los-aceites-domesticos-y-su-posible-uso-para-la-elaboracion-de-biodiesel

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Hola @joseleogon, muy interesante tu post sobre el oxígeno en el agua, interesante el porque el agua hervida sabe tan raro, en particular a mi no me gusta para nada pero con tantos elementos contaminantes que existen creo que debemos hervirla para el consumo. Excelente publicación como siempre amigo. Éxito

Muy buen tema. No tenía idea que dependiendo de cuánto oxígeno exista en el agua podría estar contaminada. ¿Cual seria una cantidad aceptable de oxígeno disuelto para el consumo?

Saludos @manuelalejandro no necesariamente el que tenga poco oxigeno disuelto significa que este contaminada para llegar a esa conclusión deben conjugarse varios factores, pero esto puede ser un valor referencial, recuerda que el agua hervida como mencione en el post pierde la mayoría del oxigeno disuelto como efecto del calentamiento q sufre para hervir, y no por ello podemos decir que este contaminada, la temperatura del agua también incide en la concentración del oxígeno disuelto. En cuanto a un valor aceptable en el oxigeno disuelto en el agua para nuestro consumo es relativo. El oxígeno disuelto afecta mayormente a las formas de vida acuáticas.

Excelente tema mi querido @joseleogon. Es una buena información, pues no tenia el conocimiento del oxigeno y la manera de saber si el agua se encuentra contaminada. Éxitos estimado.

Muchas gracias amiga! Bueno la concentración del oxígeno disuelto en el agua es considerado un indicativo del grado de contaminación de la misma, ya que bajas concentraciones están asociadas a la acción de bacterias que lo consumen para degradar los agentes contaminantes.
Me alegra verte de vuelta a la comunidad!
Saludos!!!

Me encanto el post química siempre me llamado la atención pero no es mi fuerte, una pregunta le agregas sulfato de manganeso para que la reacción se vuelva un alquino ?

Saludos amigo @gerardoalfred la finalidad de agregar el sulfato de manganeso es atrapar el oxigeno disuelto en el agua, ya que este es volátil. Por tal razon se hace precipitar al reaccionar con el Manganeso.

Muchas gracias amigos no sabía como tal para que servia, ahora todo tiene sentido jejeje

Me alegra poder haber aclarado tus dudas. Por acá estoy a la orden, muchas gracias por leer.

Saludos @joseleogon. Excelente explicación. Revisé tus anteriores trabajos y en efecto encontré que abordaste el tema de la eutrofización (o eutroficación, da igual como se le refiera) de las aguas.

Ese equilibrio que de manera natural mantienen las aguas, se ve afectado por las constantes acciones antrópicas en el uso de sustancias que terminan en los cuerpos naturales de agua y una vez allí, terminan ocasionando severas alteraciones biológicas que en definitiva agotan el óxigeno presente. Muy sustancial información.

Saludos compañero

Si compañero tu articulo tiene mucha relación con el anterior ya que el oxigeno en el agua es que permite que la vida siga su camino y por medio de la fotosíntesis este lo capta sumado a la solubilidad del agua. todo una armonía entre la química y la naturaleza.

Buen post estimado @joseleogon descifrando los misterios ocultos en el vital líquido.

Muchas gracias por tomarte tu tiempo y leer @ydavgonzalez el agua aparte de ser tan indispensable para la vida, esconde un sin numero de particularidades que le confieren esas características especiales y la hacen una de las sustancias mas extrañas e increibles que encontramos en la naturaleza.

Saludos!

Muy interesante @joseleogon, siempre me pregunte porque variaba el sabor del agua hervida, imaginaba algo pero con esto aclare la duda, al igual la parte de la contaminación. Gracias.

Me alegra que mis post te gustara y que haya servido para aclarar tu duda. Gracias por leer, Saludos!!!

Buenos días @joseleogon muy buena informació, ahora se por que el agua hervida sabe diferente y es por que pierde oxigeno en el proceso, gracias!🙌✌💖saludos!

Excelente información José!

Hola @joseleogon Gracias por la informacion suministrada. Con respecto al oxímetro como son las medidas que este proporciona? me refiero a las unidades que puede arrojar por ejemplo en un vaso de agua potable. Saludos.

Hola mi estimada @viannis las unidades de medición del oxígeno disuelto están definidas en partes por millón (ppm) y en el caso de un vaso de agua potable la concentración de oxígeno disuelto debería estar alrededor de los 5ppm. Gracias por tomarte tu tiempo de leer, estoy a la orden cualquier otra duda.

Saludos!!!

Cómo siempre creando contenido de calidad de amigo

Buen post @joseleogon
Una temática importante presentada de forma interesante para la comunidad. Felicitaciones...y éxitos.