Capítulo 2. Materiales y métodos
2.2. Caracterización del suelo ferralítico rojo
Para la caracterización del suelo se tuvieron en cuenta varios parámetros entre los que se encuentran el pH acuoso y potásico, materia orgánica, nutrientes, y metales. A continuación, se muestra la Tabla 2.1 con la relación entre los parámetros y el método utilizado.
Tabla 2.1. Parámetros y métodos analíticos empleados
Parámetros Unidades Método Empleado
pH acuoso y pH potásico u de pH. Electrométrico
Conductividad eléctrica (CE) µS/cm. Electrométrico
Materia orgánica (MO) % Gravimétrico
Carbonato total (CT) % Volumétrico
Capacidad de intercambio catiónico (CIC) meq/100g de suelo Extracción, continuo
Nitrógeno total (NT) mg/l Volumétrico, previa digestión acida
Nitrógeno amoniacal (N-NH4+) mg/l Volumétrico
Fósforo total (PT) mg/l Espectrofotométrico
Metales (Fe, Mn, Cr, Cd, Ni, Pb, Zn) mg/kg de suelo Absorción atómica
A continuación, se describe cada uno de los métodos utilizados:
pH acuoso y potásico
La determinación del pH da una medida numérica de la acidez, o de la actividad del ion hidrógeno en el residuo. La variación de una unidad en el valor representa la intensidad de la acidez y no el hidrógeno total intercambiable.
- Materiales y Equipamiento
Disolución de cloruro de potasio 1 mol/L
Estufa WTB Binder, modelo 1511530000203, Alemania.
Desecadoras de 14,0; 19,5 y 25,0 cm.
Balanza analítica digital Denver Instrument, modelo SI- 234, Alemania.
Peachímetro JENWAY LTD modelo 3020, Inglaterra.
Probeta graduada de 50 mL.
Beakers de 50 mL.
Matraz aforado de 250 mL.
- Procedimiento para pH potásico
Se pesan 10 gramos de residuo seco correspondiente a la muestra y se adicionan 25 mL de cloruro de potasio 1 mol/L, esperar 10 minutos y se mide el pH a temperatura ambiente.
- Procedimiento para pH acuoso
Se pesan 10 gramos de residuo seco correspondiente a la muestra y se adicionan 50 mL de agua, se deja en equilibrio por 16 horas, se agita al comienzo con una varilla de agitación y se mide el pH a temperatura ambiente.
Conductividad eléctrica (mS/cm)
La determinación de la conductividad eléctrica se utiliza normalmente para indicar la concentración total de componentes ionizados en las soluciones.
- Materiales y Equipamiento
Agua destilada (Conductividad ≤ 8 μS/cm).
Estufa WTB Binder, modelo 1511530000203, Alemania.
Desecadoras de 14,0; 19,5 y 25,0 cm.
Balanza analítica digital Denver Instrument, modelo SI- 234, Alemania.
Saranda IKA- WERKE modelo KS- 501 D, España.
Conductímetro WTW, modelo INOLAB Multi 720, Alemania.
Embudos de diámetro 4,5; 5,5 y 7,5 cm.
Erlenmeyer de 250 mL.
Probeta graduada de 50 mL.
Beakers de 50 mL.
Papel de filtro Whatman.
- Procedimiento
Se pesan 10 gramos de residuo seco correspondiente a la muestra y se adicionan 50 mL de agua destilada, se agita por 60 minutos, se filtra y posteriormente se mide la conductividad.
Materia orgánica
Todos los compuestos orgánicos presentes en el suelo constituyen la materia orgánica
- Materiales y Equipamiento
Horno mufla automático marca: Nabertherm P-300, Alemania.
Balanza analítica digital Denver Instrument, modelo SI- 234, Alemania.
Crisol.
- Procedimiento
Se pesan 5 gramos de la muestra previamente secada a 60 0C, utilizando un crisol del cual
Posteriormente se pesa la muestra y se determina la pérdida de masa equivalente a la materia orgánica.
Carbonato total
- Materiales y equipamiento:
Baño de maría P Selecta, modelo PRECISTERM
Balanza analítica digital Denver Instrument, modelo SI- 234, Alemania
Erlenmeyer 250 mL
Bureta 25 mL
Pipeta 25 mL, 100 mL, 10 mL
Matraz aforado 1000 mL
Ácido sulfúrico 2,5 mol/L
Hidróxido de sodio 0,5 mol/L
Indicador utilizado:
100 mL de solución de fenolftaleína (1 g in 100 mL etanol, 96%)
60 mL de solución de rojo de metilo (0,1 g in 100 mL etanol, 96 %)
40 mL de solución de verde de bromocresol (0,04 g in 80 mL water + 5,7 mL NaOH 0,1 mol/L)
- Procedimiento
Se transfiere 1,0000 g de suelo a un erlenmeyer de 250 mL, se le adicionan 25 mL de solución de ácido sulfúrico 0,25 mol/L y 125 mL de agua. Se deja reaccionar por una hora en baño de maría a 90 0C y posteriormente se deja enfriar. Luego se añaden 5 gotas de
indicador mezclado y se valora con hidróxido de sodio 0,5 mol/L. Acompañar cada serie con una solución “blanco”.
Capacidad de Intercambio Catiónico (a pH 7)
Capacidad que tiene un suelo para retener y liberar iones positivos, debido a su contenido en arcillas y materia orgánica. La determinación de la capacidad de intercambio catiónico (CIC) con acetato de amonio a pH 7 se lleva a cabo en tres pasos principalmente:
Saturación del complejo de adsorción por el ion amonio (NH4+) y la extracción de
Lavado del suelo con alcohol para eliminar la solución de amoníaco que llena los poros.
Análisis cuantitativo del amoníaco después de la desorción con K+
La reacción de intercambio puede ser realizada por extracción sucesiva, equilibrio, centrifugación y decantación (métodos discontinuos) o por la percolación (métodos continuos)
El análisis cuantitativo de amoníaco se realiza por destilación o por potenciometría con un electrodo selectivo para amoníaco
Método continuo
- Materiales y equipamiento:
Columna de percolación Pobel diámetro: 3,2 cm; largo: 110 cm
Beakers de 250 mL, 500 mL
Matraz aforado 500 mL
Solución de acetato de amonio 1 mol/L, pH 7,0
Arena enjuagada con ácido.
Etanol 95%
Solución de cloruro de potasio, 1 mol/L
Reactivo de Nessler para el análisis cuantitativo de amonio.
Procedimiento de percolación
Se llena la columna de percolación con 10 g de arena. Se mezcla bien 10 g de suelo y 25 g de arena, es rellenada la columna y finalmente se cubre con 10 g de arena. Luego se percola con 150 mL de la solución de acetato de amonio y se recoge el percolado para la determinación de cationes intercambiables.
Posteriormente se lava la columna con 150 mL de etanol para eliminar los iones amonio restantes. Es confirmada la ausencia de amoníaco con el reactivo de Nessler en el lavado con alcohol. Si es necesario, se continúa con lavados de 20 mL hasta que el lavado esté libre de amonio. Si el reactivo de Nessler no está disponible, se lava con 300 mL de alcohol.
Por último, se hace pasar 500 mL de disolución de KCl 1 mol/L y se recoge el percolado en un matraz aforado de 500 mL. Se ajusta el volumen con KCl 1 mol/L.
El análisis cuantitativo de amonio por destilación (después de la alcalinización del extracto con hidróxido de sodio): La destilación se recupera en ácido bórico, que luego se valora con clorhídrico o ácido sulfúrico.
Nitrógeno Total
Este método es la extensión de la digestión Kjeldahl, que fue originalmente desarrollado para analizar nitrógeno orgánico y amoniacal.
Para la mineralización de la muestra, se trata con una mezcla de ácido sulfúrico y de ácido salicílico. El ácido sulfúrico digesta la materia orgánica y transforma el nitrógeno en amonio. Los iones nitrato y las trazas de nitrito presente en la muestra son inicialmente enlazados al ácido salicílico como nitro compuestos que luego son reducidos por el tiosulfato de sodio. La mineralización es acelerada por el uso de un catalizador (sulfato de cobre más selenio) y aumentando la temperatura de ebullición con la adición de sulfato de potasio.
- Materiales y Equipamiento
Mezcla de ácido sulfúrico y ácido salicílico: Disolver 50 g de ácido salicílico C6H4(COOH)(OH) en 1000 mL de H2SO4 concentrado (d=1,84)
Tiosulfato de sodio en polvo, Na2S2O3.5H2O
H2SO4 concentrado (d=1,84)
Catalizador: mezclar 100 g K2SO4, 20 g CuSO4 y 2,0000 g selenio (Se)
Balanza analítica digital Denver Instrument, modelo SI- 234, Alemania.
Campana de extracción de gases ASEM Fume Cabinets EN14175
Bureta de 25 mL
Bloque digestor P Selecta, modelo Bloc-digest 6, con frascos
Tubos Kjeldahl de 500 mL
Tubos de reflujo, 40 cm
Solución de NaOH, 30% w/v:
Indicador mixto (cambio de color a 5:1): mezclar dos volúmenes iguales (50 mL) de rojo de metilo (66 mg/100 mL 95% de etanol o 0,066% w/v) y verde de bromocresol (99 mg / 100 mL de etanol 95% o 0,066% w/v); el color debe ser rojo.
Mezcla de H3BO3 y el indicador: disolver 20 g de H3BO3 500 mL de agua en un
vaso de precipitados de llevarla a ebullición; dejar enfriar, añadir 20 mL de la mezcla de indicadores y diluir a 1000 mL con agua.
H2SO4 ó HCl, 0,01 mol / L: preparar a partir de una solución estándar de 1 mol / L
(fixanal)
Aparato de destilación al vapor P Selecta, modelo Pro Nitro II (sistema Kjeldahl).
Bureta, 25 mL
Erlenmeyer de 250 mL.
- Procedimiento
Transferir 0.5000 g de suelo fino dentro del tubo Kjeldahl previamente colocado en una gradilla adecuada y posteriormente colocarlo dentro de la campana de extracción de gases. Añadir 7 mL de la mezcla de ácido sulfúrico/salicílico y dejar reaccionar por 30 min. Luego, agregar 0,5000 g de tiosulfato de sodio y dejar reaccionando durante 15 min. Adicionar 3 mL de ácido sulfúrico concentrado y 2,2000 g de catalizador, digestar en el bloque de digestión a 308 0C hasta que el digestado esté claro (aproximadamente 1h). Añadir aproximadamente 30 mL de agua al producto digestado y agitar para permitir el enfriamiento. Realizar una digestión del “blanco” para cada nueva preparación de reactivos. Luego, antes de comenzar una nueva serie de destilaciones, limpiar el aparato de destilación con aproximadamente 50 mL de agua destilada que se vierten en un erlenmeyer 250 mL que contiene 20 mL de una mezcla de ácido bórico más el indicador. Si el indicador cambia de color (presencia de amoníaco), repita este procedimiento.
Destilación al vapor
1. Introducir el tubo del equipo de refrigeración en erlenmeyer de 250 mL que contiene 20 mL de una mezcla de ácido bórico más el indicador.
2. Conectar el matraz de digestión al destilador y añadir la solución de hidróxido de sodio (aproximadamente 50 mL).
3. Comience la destilación mediante la apertura de la válvula de entrada de vapor. El amoniaco se recupera en ácido bórico y cambia progresivamente el indicador de rojo vino a verde.
4. Valorar el destilado con 0,01 eq / L de H2SO4 ó HCl hasta que la solución cambia
de nuevo al color inicial del indicador (rojo).
Nitrógeno amoniacal
La determinación se realiza por el procedimiento de destilación a vapor descrito anteriormente.
Fósforo total
La determinación de ion orto-fosfato se lleva a cabo de acuerdo con el método colorimétrico de Scheel.
- Materiales y equipamiento
El carbón activado (en forma de polvo y libre de fósforo)
Solución de Scheel I: Se disuelve sucesivamente en 500 mL de agua; 1,0000 g de metol (sulfato de monometil-para-aminofenol); 5,0000 g de Na2SO3.7H2O; 150,0 g
de NaHSO3 (o 137,0 g Na2S2O5). Transferir cuantitativamente a un matraz aforado
de 1000 mL y se diluir adicionalmente con agua destilada.
Solución Scheel II: para suelos sin carbonato de calcio libre; disolver 50,00 g de molibdato de amonio (NH4)6Mo7O24.4H2O en 200 ml de agua caliente (disolución
lenta) y se deja enfriar; añadir 140 mL de ácido sulfúrico concentrado (d = 1,83). Cuantitativamente decantar en un matraz aforado de 1000 mL y enrasar con agua; para suelos calcáreos; sustituir el ácido sulfúrico con 400 mL de ácido nítrico concentrado (d = 1,40)
Solución Scheel III: disolver 205,0 g de acetato de sodio (NaOAc) o 340,0 g de acetato de sodio trihidratado (NaOAc ∙ 3H2O) en 1000 mL de agua.
Solución primaria, 500 mgP / L: preparar una solución acuosa de 2,1965 g de dihidrógenofosfato de potasio (KH2PO4) en un matraz aforado de 1000 mL.
Solución estándar 0, 12,5, 25, y 50 mgP / mL: transferir a una serie de 4 matraces aforados de 100 mL; 0; 2,5; 5,0 y 10 mL, respectivamente, de la solución primaria y diluir a 100 mL con agua.
Filtro de papel Whatman 40, diam. 125 mm o equivalente.
Matraz de 100 mL
Pipetas de 10 mL
- Procedimiento
Sólo en el caso en que se colorea el extracto de NH4OAc-EDTA (apreciablemente después
de una dilución 1/10): se transfieren 10 mL de extracto en un tubo de ensayo, se añaden 0,5 g de carbón activado, se deja reaccionar durante 1 h agitando regularmente y se filtra. Se prepara una solución de referencia para la determinación del “blanco” con el extracto de NH4OAc-EDTA.
Se transfiere sucesivamente en un tubo de ensayo: 1 mL de extracto o estándar; 5 mL de agua; 1 ml de solución Scheel I; 1 mL de la solución Scheel II, se agita enérgicamente para una perfecta homogeneización y se deja reaccionar durante 15 minutos; 2 mL Scheel solución III, se agita y se deja actuar durante 15 minutos.
Finalmente se mide la absorbancia a 700 nm.