Calculadora de demanda química de oxígeno (DQO)
Calcula la demanda química de oxígeno (DQO) de una muestra de agua a partir de una retrovaloración con dicromato. Introduce los volúmenes de valoración del blanco y de la muestra, la normalidad del valorante y el volumen de muestra para obtener el resultado en mg/L como O₂.
Calcula la DQO a partir de la valoración del blanco y de la muestra
Fórmula de la demanda química de oxígeno
Donde:
- \(V_b\) — volumen de valoración del blanco, en mL de SF (sulfato ferroso amónico) gastados en el blanco de agua destilada
- \(V_s\) — volumen de valoración de la muestra, en mL de SF gastados en la muestra digerida
- \(N\) — normalidad del valorante de sulfato ferroso amónico (SF) (eq/L)
- \(S\) — volumen de la muestra de agua original añadido al matraz de reflujo (mL)
- \(8000\) — factor de conversión: 8 mg/meq (el peso equivalente-milivalente del O₂) × 1000 mL/L
La fórmula convierte la diferencia entre la valoración del blanco y la de la muestra en el equivalente de oxígeno de la materia orgánica que consumió dicromato durante la digestión.
Demanda química de oxígeno: ejemplo de cálculo
Ejemplo: se somete una muestra de agua residual a reflujo con dicromato. El blanco requiere 25,0 mL de SF 0,1 N, la muestra digerida requiere 20,5 mL y el volumen de muestra fue de 20 mL.
\[ \text{DQO} = \frac{(25 - 20.5) \times 0.1 \times 8000}{20} \]
\[ \text{DQO} = \frac{4.5 \times 0.1 \times 8000}{20} = 180 \ \text{mg/L como O}_2 \]
Resultado: 180 mg/L como O₂ — un valor típico de un efluente residual con carga moderada.
Cómo usar la calculadora de DQO
- Introduce el volumen de valoración del blanco (Vb) en mL: el SF necesario para valorar el blanco de agua destilada tras el reflujo.
- Introduce el volumen de valoración de la muestra (Vs) en mL: el SF necesario para valorar la muestra digerida. Debe ser menor o igual que el volumen del blanco.
- Introduce la normalidad del valorante (N): la normalidad de la disolución de SF, valorada el mismo día de uso (normalmente en torno a 0,1 N).
- Introduce el volumen de muestra (S) en mL: el volumen de muestra de agua original colocado en el matraz de reflujo (habitualmente 20 mL).
- Lee la demanda química de oxígeno (DQO) en mg/L como O₂, junto con el desarrollo del cálculo paso a paso.
¿Qué es la demanda química de oxígeno?
La demanda química de oxígeno (DQO) mide la cantidad total de oxígeno necesaria para oxidar químicamente la materia orgánica —y también algo de la inorgánica— disuelta o en suspensión en una muestra de agua. Es uno de los indicadores de calidad del agua más utilizados en el tratamiento de aguas residuales, la vigilancia de vertidos industriales y los estudios de contaminación fluvial: cuanto mayor es la DQO, más contaminación oxidable contiene el agua.
En el método normalizado con dicromato (Standard Methods 5220B de la APHA, ISO 6060), la muestra se mantiene a reflujo unas dos horas con un exceso conocido de dicromato potásico (K₂Cr₂O₇) en medio fuertemente ácido, con sulfato de plata como catalizador. La materia oxidable reduce el Cr₂O₇²⁻ a Cr³⁺. Tras la digestión, el dicromato restante se retrovalora con sulfato ferroso amónico (SF) empleando ferroína como indicador.
La clave del cálculo está en la diferencia entre los dos volúmenes de valoración. El blanco no genera demanda de oxígeno, así que todo su dicromato sobrevive y se necesita la totalidad del SF para valorarlo. La muestra consume parte de su dicromato, de modo que se requiere menos SF. La diferencia \(V_b - V_s\), multiplicada por la normalidad del valorante, equivale a los miliequivalentes de dicromato consumidos, que son exactamente el equivalente de oxígeno de la materia oxidada.
El factor 8000 merece una breve explicación. El oxígeno (M = 32 g/mol) acepta 4 electrones por molécula, de modo que su peso equivalente es 32/4 = 8 g/eq, es decir, 8 mg por miliequivalente. Al multiplicar por 1000 se pasa de la base por mL de la valoración a la base por litro. El resultado se expresa, por tanto, en mg/L de O₂, aunque en el ensayo no se consuma oxígeno real alguno.
Interpretación del resultado
Algunos valores de referencia ayudan a poner en contexto una cifra de DQO: el agua limpia de un río suele presentar 5–30 mg/L; un efluente municipal bien tratado, 30–100 mg/L; el agua residual doméstica sin tratar, 300–600 mg/L; y ciertos residuos industriales pueden superar varios miles de mg/L. Las autorizaciones de vertido suelen fijar una DQO máxima, por lo que el resultado a menudo se compara directamente con el límite normativo.
La DQO se diferencia de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO): la DQO mide todo lo químicamente oxidable —incluidos compuestos que las bacterias no pueden degradar— y tarda horas en vez de los 5 días que exige la DBO₅. En la mayoría de aguas residuales, el cociente DQO/DBO se sitúa entre 1,5 y 3, y una vez establecido ese cociente para un efluente dado, la DQO suele usarse como estimación rápida de la DBO.
Supuestos, limitaciones y consejos prácticos
- Valoración del valorante: la normalidad del SF debe verificarse frente al blanco o un patrón primario el mismo día de uso; el SF se oxida lentamente durante el almacenamiento. La valoración debe hacerse con el mismo montaje que la valoración de la muestra.
- La muestra debe consumir menos valorante que el blanco: si \(V_s > V_b\), algo va mal: la muestra no se digirió, se intercambiaron los volúmenes o se pasó el punto final de la valoración.
- Interferencia de cloruros: los iones cloruro se oxidan con el dicromato e inflan el resultado. Se añade sulfato mercúrico para complejar los cloruros, pero por encima de unos 2000 mg/L de Cl⁻ conviene diluir la muestra. Ten en cuenta que los residuos que contienen mercurio deben tratarse y eliminarse como peligrosos.
- Oxidación incompleta: la piridina y otros heterociclos nitrogenados afines, así como algunos alifáticos de cadena lineal, no se oxidan por completo ni siquiera con el catalizador de plata. Los compuestos volátiles también pueden perderse si el montaje de reflujo tiene fugas.
- Muestras con DQO alta: si la DQO calculada supera unos 1000 mg/L, la mayor parte del dicromato se ha consumido y el exceso ya no está garantizado. Diluye la muestra y repite la determinación.
- Resultado cero: volúmenes iguales de blanco y muestra indican que no se consumió dicromato medible. Puede ser cierto en aguas muy limpias, pero conviene confirmar que la digestión fue completa.
Si estás trabajando con la estequiometría de otras técnicas analíticas o electroquímicas, quizá te resulten útiles nuestra calculadora de potencial estándar de celda, la calculadora del producto de solubilidad o la calculadora de platos teóricos en cromatografía.
Preguntas frecuentes
¿Por qué la DQO se expresa en mg/L de O₂ si el ensayo en realidad usa dicromato?
La DQO es un equivalente de oxígeno: responde a la pregunta «¿cuánto oxígeno haría falta para oxidar esta materia?». El dicromato acepta 6 electrones por unidad fórmula, igual que \(\text{O}_2\) acepta 4 electrones cuando actúa como oxidante. El factor 8000 (8 mg/meq × 1000) convierte la transferencia de electrones medida en la masa de oxígeno que habría aceptado esos mismos electrones, lo que da un resultado comparable entre métodos.
¿Cuál es la diferencia entre la normalidad y la molaridad del valorante SF?
La normalidad (eq/L) expresa la capacidad reactiva, mientras que la molaridad (mol/L) cuenta moléculas. Para el sulfato ferroso amónico esto importa: cada ion \(\text{Fe}^{2+}\) cede exactamente un electrón, así que en el SF puro la normalidad coincide con la molaridad: una disolución de SF 0,1 M es 0,1 N. En cambio, en el reactivo de dicromato ambas difieren: \(\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7\) acepta 6 electrones por mol, de modo que 0,25 N corresponde a unos 0,0417 M.
¿Cómo convierto la DQO entre mg/L, ppm y otras unidades?
En disoluciones acuosas diluidas, los mg/L como O₂ son esencialmente idénticos a los ppm en masa: 1 mg/L ≈ 1 ppm. Para convertir, divide entre 1000 para obtener g/L, o multiplica por 1000 para µg/L (ppb). Si necesitas expresarla en kg de O₂ por día (habitual en cálculos de carga de depuradoras), multiplica la DQO en mg/L por el caudal en m³/día y divide entre 1000. Conserva siempre la indicación «como O₂» al informar el resultado, ya que ocasionalmente se usan otras bases (p. ej., como C).
¿Puedo calcular la DBO a partir de un resultado de DQO?
No directamente: la DQO y la DBO miden cosas distintas. La DQO engloba todo lo químicamente oxidable, mientras que la DBO solo contabiliza lo que los microorganismos pueden degradar durante el periodo del ensayo. Ahora bien, para un efluente concreto el cociente DQO/DBO es bastante estable (normalmente 1,5–3 en aguas residuales municipales), de modo que, una vez establecido ese cociente a partir de mediciones pareadas, la DQO puede servir como estimación rápida de la \(\text{DBO}_5\) el mismo día. El cociente debe verificarse para cada efluente específico y revisarse periódicamente.
¿Cómo tengo en cuenta la dilución de la muestra antes de determinar la DQO?
Si diluiste la muestra antes de pipetearla al matraz de reflujo —por ejemplo, 10 mL de muestra llevados a 20 mL—, la calculadora obtiene la DQO de la mezcla diluida, que subestima la original. Multiplica el resultado por el factor de dilución \(\frac{V_{final}}{V_{muestra}}\). Fíjate en que esto es distinto de pipetear directamente un volumen menor de muestra original (p. ej., 10 mL en lugar de 20 mL): en ese caso basta con introducir el volumen menor como S y no se necesita corrección alguna.
¿Cuáles son los errores más comunes que alteran los resultados de la valoración de DQO?
Los fallos frecuentes incluyen usar SF sin valorar (se debilita durante el almacenamiento, lo que infla los resultados), leer mal el punto final con ferroína (pasarse en la transición del azul al pardo rojizo), intercambiar los volúmenes del blanco y de la muestra, y dejar que el refrigerante del reflujo tenga fugas y escapen los compuestos orgánicos volátiles. Vigila también las muestras ricas en cloruros: por encima de unos 2000 mg/L de Cl⁻ ni siquiera el sulfato mercúrico enmascara del todo la interferencia, así que diluye la muestra. Por último, asegúrate de completar las 2 horas de digestión: un reflujo incompleto da valores falsamente bajos.