Método de Mohr: fundamentos, reacciones, procedimiento, usos
El método de Mohr es una variante de la argentometría, que a su vez es una de las tantas áreas de la volumetría utilizada en la determinación del contenido de iones cloruros en muestras de agua. La concentración de los Cl– indica la calidad del agua, afectando sus propiedades organolépticas como viene a ser su sabor y olor.
Este método, ideado en 1856 por el químico alemán Karl Friedrich Mohr (106-1879), continúa vigente debido a su sencillez y practicidad. Uno de sus principales inconvenientes, sin embargo, es que se respalda en el uso del cromato de potasio, K2CrO4, sal que resulta perjudicial para la salud cuando contamina las aguas.
Cuando aparece este color rojizo o ladrillo, la valoración se da por terminada y, tras una serie de cálculos, se determina la concentración de los cloruros presentes en la muestra de agua.
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El cloruro de plata, AgCl, es un precipitado lechoso que se forma apenas los iones Ag+ y Cl– se encuentran en solución. Teniendo esto en mente, pudiera pensarse que añadiendo suficiente plata proveniente de una sal soluble, por ejemplo, nitrato de plata, AgNO3, a una muestra con cloruros, podremos precipitarlos a todos como AgCl.
Pesando luego este AgCl, se determina la masa de los cloruros presentes en la muestra acuosa. Esto correspondería a un método gravimétrico y no volumétrico. Sin embargo, hay un problema: el AgCl es un sólido bastante inestable e impuro, pues se descompone bajo la luz solar, y además precipita rápidamente absorbiendo cuantas impurezas le rodean.
Por lo tanto, el AgCl no es un sólido del que se puedan obtener resultados confiables. Probablemente este haya sido el motivo por el que surgiera el ingenio de desarrollar un método volumétrico para determinar los iones Cl–, sin necesidad de realizar la pesada de ningún producto.
Así, el método de Mohr ofrece una alternativa: obtener un precipitado de cromato de plata, Ag2CrO4, el cual sirva como punto de final de una valoración o titulación de los cloruros. Tal ha sido su éxito, que todavía se utiliza en los análisis de cloruros en muestras de agua.
¿Qué reacciones toman lugar en el método de Mohr? Para empezar, tenemos iones Cl– disueltos en agua, donde al añadírsele iones Ag+ se inicia un equilibrio de solubilidad muy desplazado a la formación del precipitado de AgCl:
Ag+(ac) + Cl–(ac) ⇋ AgCl(s)
Por otro lado, en el medio también debe haber iones cromatos, CrO42-, ya que sin ellos no se formaría el precipitado rojizo de Ag2CrO4:
2Ag+(ac) + CrO42-(ac) ⇋ Ag2CrO4(s)
Entonces, en teoría, debería de haber un conflicto entre ambos precipitados, AgCl y Ag2CrO4 (blanco vs. rojo, respectivamente). Sin embargo, en el agua a 25 ºC el AgCl es más insoluble que el Ag2CrO4, por lo que el primero siempre precipitará antes que el segundo.
De hecho, el Ag2CrO4 no precipitará hasta que no haya cloruros con quienes la plata formar sales; es decir, el mínimo exceso de iones Ag+ ya no precipitará con los Cl– sino con los CrO42-. Veremos por lo tanto la aparición del precipitado rojizo, siendo este el punto final de la valoración.
En la bureta debe ir el titulante, que en este caso es una solución de AgNO3 0,01 M. Debido a que el AgNO3 es sensible a la luz, se recomienda recubrir la bureta con papel aluminio una vez se haya llenado. Y como indicador, una solución de K2CrO4 al 5%.
Esta concentración de K2CrO4 garantiza que no haya un exceso considerable de CrO42- respecto al Cl–; pues de ocurrir, precipitará primero el Ag2CrO4 en lugar del AgCl, aun cuando este último sea más insoluble.
Por otro lado, el pH de la muestra de agua debe tener un valor comprendido entre 7 y 10. Si el pH es mayor que 10, precipitará el hidróxido de plata:
Ag+(ac) + OH–(ac) ⇋ AgOH(s)
Mientras que si el pH es menor de 7, el Ag2CrO4 se hará más soluble, siendo necesario agregar un exceso de AgNO3 para obtener el precipitado, lo cual altera el resultado. Esto se debe al equilibrio existen entre las especies CrO42- y Cr2O72-:
2H+(ac) + 2CrO42-(ac) ⇋ 2HCrO4–(ac) ⇋ Cr2O72-(ac) + H2O(l)
Es por eso que debe medirse el pH de la muestra de agua antes de realizarse el método de Mohr.
El titulante de AgNO3 debe estandarizarse previo a la valoración, utilizando para ello una solución de NaCl.
Hecho esto, en un matraz Erlenmeyer se transfiere 15 mL de la muestra de agua, diluyéndose con 50 mL de agua. Esto ayuda a que cuando se adicionen las 5 gotas de indicador K2CrO4, el color amarillo del cromato no sea tan intenso y no impida detectar el punto final.
Se empieza la valoración abriendo la llave de la bureta y dejando caer gota a gota la solución de AgNO3. Se verá que el líquido del matraz se tornará turbio amarillento, producto del AgCl precipitado. Una vez se aprecie el color rojizo, se detiene la valoración, se agita el matraz, y se espera unos 15 segundos.
Si el precipitado de Ag2CrO4 se redisuelve, habrá que agregar otras gotas de AgNO3. Cuando permanezca constante e inalterable, se da por concluida la valoración y se anota el volumen desalojado de la bureta. A partir de estos volúmenes, de unos factores de dilución y de la estequiometria, se determina la concentración de los cloruros en la muestra de agua.
El método de Mohr aplica para cualquier tipo de muestra acuosa. No solo permite determinar cloruros, sino también bromuros, Br–, y cianuros, CN–. Por lo tanto, es uno de los métodos recurrentes para evaluar la calidad de las aguas, ya sea para su consumo, o para procesos industriales.
El problema de este método radica en el uso del K2CrO4, sal que es altamente tóxica a causa del cromato, y que por lo tanto impacta negativamente las aguas y los suelos.
Es por eso que se ha buscado cómo modificar el método para prescindir de este indicador. Una opción consiste en sustituirlo por NaHPO4 y fenolftaleína, donde se forma la sal AgHPO4 cambiando el pH lo suficiente para que se obtenga un punto final confiable.
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