UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA ”LA MOLINA”MANUAL PARA EL ANÁLISIS QUÍMICO DE Rubén Bazan Tapia
[email protected] 1996 PRESENTACIÓN El Manual de Análisis de Suelos, Aguas y Plantas recopila una vasta información dispersa y acumulada a través de la experiencia adquirida en el Laboratorio Análisis del Departamento de Suelos y Fertilizantes, Facultad de Agronomía de la Universidad Nacional Agraria "la Molina". La presentación del contenido esta dividido en cuatro capítulos correspondientes al Análisis de Suelos Normales, Análisis de Suelos Salinos - Sódicos, Aguas y Plantas. En general en contenido sencillo, dinámico y académico para el entendimiento de los lectores conocedores del tema. Los procedimientos han sido propuestos desde un punto de vista agronómico y descritos pé1ra seguirlos paso a paso. El Capítulo I contiene la guía para el análisis de suelos normales e incluye los procedimientos necesarios para la preparación de las muestras, las determinaciones de carbonatos, materia orgánica, y la determinación de macros (N, P y K) y análisis de un suelo salino-sódico. El Capitulo II del Manual orienta en los procedimientos para el análisis de cationes y aniones solubles, cloro extractable y en la determinación de yeso soluble. El Capítulo III muestra los procedimientos para los análisis de aguas, donde las determinaciones están relacionadas a la reacción (pH) del agua, alcalinidad, conductividad eléctrica, cationes y aniones. EI Capítulo IV y ultimo capítulo. referente al análisis de plantas o foliar, comienza con los principio básicos y las determinaciones del contenido de humedad, nitrógeno total por el método de Kjeldahl, continua con los procedimientos para la digestión por la vía humedad o seca para determinar P, K, Ca, Mg, S, B, Cu, Fe. Mn y Zn y termina con las determinaciones de B y Cl. El manual incluye una serie de métodos de análisis alternativos a los tradicionales usados, pero que necesariamente deben ser aprobados antes de su aplicación a los diferentes suelos, aguas y plantas. En la descripción de un método de análisis no solo esta indicado el procedimiento de análisis, sino también el principio químico del método, que sirve de información básica para que el usuario tome en cuenta las diferentes reacciones que ocurren en el proceso. Por otro lado, ante la existencia de diferentes instrumentos de análisis, como producto del avance de la ciencia y tecnología, ha sido necesario recomendar el uso de las técnicas de emisión y absorción en las determinaciones analíticas. El autor espera que este Manual de Análisis sirva de Ayuda a todos aquellos interesados en el análisis de suelos, aguas y plantas. El autor también espera que los lectores sean los más severos críticos para ir mejorando el Manual de Análisis, en el cual puedan converger los actuales avances en el desarrollo de nuevas técnicas o métodos de análisis. Escaneado y editado por Ing. Carlos Hugo Egoávil De la Cruz (Moyobamba, 2009). Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 1 INDICE I. 1. ANALISIS DE SUELOS PREPARACIÓN DE MUESTRAS DE SUELOS EN EL LABORATORIO ........................................ 8 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. Equipos Identificación Secado Molienda y tamizado 2. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD ..................................................................... 9 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. Principio Equipos Procedimiento Cálculos 3. ANÁLISIS DEL TAMAÑO DE PARTÍCULA .................................................................................... 10 Principio Reactivos Materiales Procedimientos en estudios edafológicos 3.4.1. Oxidación de la Materia Orgánica 3.4.2. Remoción de carbonatos 3.4.3. Dispersión 3.4.4. Separación de fracciones 3.4.5. Determinación de la fracción arena 3.4.6. Determinación de limo y arcilla 3.4.6.1. Calibración de la pipeta 3.4.6.2. Determinación del blanco 3.4.7. Determinación de las fracciones menores a 0.05 mm de diámetro 3.4.8. Determinación de las fracciones menores a 0.02 mm de diámetro 3.4.9. Determinación de las fracciones menores a 0.002 mm de diámetro 3.4.10. Cálculos 3.5. Método del hidrómetro 3.5.1. Principio 3.5.2. Reactivos y materiales 3.5.3. Procedimiento 3.5.4. Cálculos 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 4. DETERMINACIÓN DEL pH DE LOS SUELOS ............................................................................... 15 4.1. Principio 4.2. Reactivos 4.3. Procedimiento 4.3.1. pH de la pasta saturada 4.3.2. pH del suelo en relación 1:1 v/v 4.3.3. pH del suelo en relación 1:2 p/v 5. CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA (CE – Sales Solubles) ................................................................ 17 5.1. 5.2. 5.3. 5.4. Principio Equipo y materiales Reactivos Procedimiento 5.4.1. Preparación de la pasta de suelo saturada 5.4.2. Preparación de una suspensión suelo-agua en relación 1:2 o 1:5 5.5. Lectura de la conductividad eléctrica Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 2 6 DETERMINACIÓN DE CARBONATOS: CALCITA – DOLOMITA ................................................. 20 6.1. Principio 6.2. Equipos y materiales 6.3. Reactivos 6.4. Procedimientos 6.4.1. Determinación de carbonatos mediante el calcímetro 6.4.2. Determinación de carbonatos mediante neutralización ácida 6.4.3. Cálculos 7. DETERMINACION DEL CARBONO ORGANICO: MATERIA ORGANICA ................................... 22 7.1. 7.2. Principio Determinación de la materia orgánica por calentamiento 7.2.1. Materiales 7.2.2. Procedimientos 7.2.3. Cálculos Determinación de la materia orgánica: Método de Walkley y Black 7.3.1. Principios 7.3.2. Materiales 7.3.3. Reactivos 7.3.4. Procedimiento 7.3.5. Cálculos Determinación de la materia orgánica por colorimetría 7.4.1. Materiales 7.4.2. Reactivos 7.4.3. Procedimiento 7.3. 7.4. 8. DETERMINACION DEL NITROGENO TOTAL EN LOS SUELOS ................................................. 26 8.1. 8.2. 8.3. 8.4. 8.5. Principio Materiales Reactivos Procedimiento por el método de Kjeldahl Cálculos 9. DETERMINACION DEL FOSFORO DISPONIBLE ......................................................................... 28 9.1. 9.2. Principio Reactivos 9.2.1. Soluciones extractantes 9.2.2. Soluciones para el desarrollo del color 3.2.2.1. Para extracciones con Bray y doblemente ácida 3.2.2.2. Para extracción con Olsen 9.2.3. Solución estándar Procedimiento 9.3.1. Bray I y Bray II 9.3.2. Doble ácido 9.3.3. Olsen Cálculos 9.3. 9.4. 10. CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIONICO: CIC ..................................................................... 32 10.1. Principio 10.2. Determinación de la CIC – Saturación con Acetato de amonio (NH4OAc) 10.2.1. Reactivos 10.2.2. Procedimiento usando destilación Kjeldahl 10.2.3. Procedimiento usando destilación micro Kjeldahl 10.2.4. Procedimiento ASI 10.3. Procedimiento mediante saturación con Acetato de sodio (NaOAc), pH 8.2 10.3.1. Reactivos 10.3.2. Procedimiento 3 Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 11. DETERMINACION DE CATIONES CAMBIABLES ......................................................................... 35 11.1. Principio ++ ++ 11.2. Determinación de Ca y Mg por titulación 11.2.1. Principio 11.2.2. Reactivos 11.2.3. Procedimiento 11.2.3.1. Calcio más magnesio 11.2.3.2. Calcio ++ ++ 11.3. Determinación de Ca y Mg por fotometría de absorción + + 11.4. Determinación de Na y K por fotometría de absorción +++ + 11.5. Determinación de Al e H (acidez intercambiable) 11.5.1. Principio 11.5.2. Reactivos 11.5.3. Procedimiento 11.5.4. Cálculos 12. DETERMINACION DE MICRONUTIUENTES: Fe - Cu - Zn - Mn.................................................. 39 12.1. Principio 12.2. Metodología ASI para Cu – Fe – Zn – Mn 12.2.1. Reactivos 12.2.2. Procedimientos 12.2.3. Determinación 12.3. Metodología de Lindsay y Norvell DTPA 12.3.1. Reactivos 12.3.2. Procedimiento 12.3.3. Determinación 13. DETERMINACIÓN DEL AZUFRE DISPONIBLE EN SUELOS ...................................................... 41 13.1. Principio 13.2. Extracción del azufre del suelo 13.2.1. Reactivos 13.2.2. Procedimiento 13.2.2.1. Extracción del azufre del suelo 13.2.2.2. Desarrollo de la turbidimetría 13.2.2.3. Cálculos 13.3. Extracción con NH4OAc - CH3 - COOH 13.3.1. Reactivos 13.3.2. Procedimiento 13.3.2.1. Extracción del azufre del suelo 13.3.2.2. Desarrollo de turbidimetría 13.3.2.3. Cálculos 14. DETERMINACION DEL BORO DISPONIBLE EN LOS SUELOS. ................................................. 42 14.1. Principio 14.2. Extracción con fosfato de calcio y determinación del Boro con curcumina 14.2.1. Reactivos 14.2.2. Procedimiento 14.2.2.1. Extracción del boro 14.2.2.2. Determinación del boro extraído 14.3. Extracción con agua caliente y determinación del Boro con curcumina 14.3.1. Reactivos 14.3.2. Procedimiento 14.3.2.1. Extracción del boro 14.3.2.2. Determinación del boro extraído 14.4. Extracción con agua caliente y determinación del Boro con carmín 14.4.1. Reactivos 14.4.2. Procedimiento 14.4.2.1. Extracción del boro 14.4.2.2. Determinación del boro extraído Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 4 II. ANALISIS DE SUELOS SALINOS Y SODICOS 15. ANALISIS DE SUELOS SALINOS Y SODICOS ............................................................................. 46 15.1. Determinación del porcentaje de saturación, extracto de saturación y conductividad eléctrica 15.2. Determinación de cationes solubles 15.3. Determinación de aniones solubles -3 15.3.1. Carbonato CO y bicarbonatos HCO3 15.3.1.1. Principio 15.3.1.2. Reactivos 15.3.1.3. Procedimiento 15.3.1.4. Cálculos 15.3.2. Determinación de cloruros 15.3.2.1. Principio 15.3.2.2. Método del nitrato de plata 15.3.2.3. Método del nitrato de mercurio (Método de Clark y posteriores modificaciones) 15.4. Determinación del cloro extractable 15.4.1. Reactivos 15.4.2. Procedimiento 16. DETERMINACION DEL YESO SOLUBLE ...................................................................................... 50 16.1. 16.2. 16.3. 16.4. Principio Reactivos Procedimiento Cálculos III. ANALISIS DE AGUAS CON FINES DE RIEGO 17.1. Principio 17.2. Reactivos 17.3. Procedimiento 17. DETERMINACION DEL pH ............................................................................................................. 51 18. DETERMINACION DE LA ALCALINIDAD ...................................................................................... 52 18.1. Principio 18.2. Reactivos 18.3. Procedimiento 18.3.1. Alcalinidad en fenolftaleina 18.3.2. Alcalinidad total por el método del methyl orange 18.3.3. Cálculos 19. CONDUCTIVIDAD ELECTRICA ...................................................................................................... 53 19.1. Principio 19.2. Equipo 19.3. Procedimiento 20. DETERMINACION DE CATIONES Y ANIONES ............................................................................. 53 20.1. Principio 20.2. Determinación de cationes 20.2.1. Equipo 20.2.2. Reactivos 20.2.3. Procedimiento 20.3. Determinación de aniones Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 5 20.3.1. Determinación de carbonatos y bicarbonatos 20.3.1.1. Principio 20.3.1.2. Reactivos 20.3.1.3. Procedimiento 20.3.1.4. Cálculos 20.3.2. Determinación de cloruros 20.3.2.1. Principio 20.3.2.2. Reactivos 20.3.2.3. Procedimiento 20.3.2.4. Cálculos 20.3.3. Determinación de sulfatos y boro 20.3.4. Determinación de Nitratos 20.3.4.1. Principio 20.3.4.2. Reactivos 20.3.4.3. Procedimiento 20.3.4.4. Cálculos IV. ANALISIS DE PLANTAS 21.1. 21.2. 21.3. 21.4. Muestreo Lavado Secado Molido 21. PRINCIPIOS BASICOS DE ANALISIS FOLIAR ............................................................................. 57 22. DETERMINACION DEL CONTENIDO DE HUMEDAD ................................................................... 58 22.1. 22.2. 22.3. 22.4. Principio Equipos Procedimiento Cálculos 23. DETERMINACION DEL NITROGENO TOTAL: METODO KJELDAHL ......................................... 60 23.1. Principio 23.2. Reactivos 23.2.1. Mezcla sulfúrica – ácido salicílico 23.2.2. Mezcla digestora compuesta 23.3. Procedimiento 23.3.1. Usando mezcla sulfúrica – ácido salicílico 23.3.2. Usando mezcla digestora compuesta 24. DIGESTION HUMEDA PARA DETERMINAR: P – K – Ca – Mg – S – B – Cu – Fe – Mn – Zn ... 62 24.1. Principio 24.2. Reactivos 24.3. Procedimiento: Obtención del extracto 24.3.1. Determinación de fósforo 24.3.1.1. Reactivos 24.3.1.2. Procedimiento 24.3.1.3. Cálculos 24.3.2. Determinación de Ca – Mg – K – Na 24.3.2.1. Equipos y reactivos 24.3.2.2. Procedimiento 24.3.2.3. Cálculos 24.3.3. Determinación de Azufre 24.3.3.1. Reactivos 24.3.3.2. Procedimiento 24.3.3.3. Cálculos 24.3.4. Determinación de boro Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 6 24.3.4.1. Reactivos 24.3.4.2. Procedimiento 24.3.4.3. Cálculos 24.3.5. Determinación de Cu – Fe – Mn – Zn 24.3.5.1. Equipo 24.3.5.2. Procedimiento 25. DIGESTION VIA SECA PARA DETERMINAR: P – K – Ca – Mg – S – B – Cu– Fe – Mn – Zn.... 64 25.1. Principio 25.2. Equipos 25.3. Procedimiento: Obtención del extracto 25.3.1. Determinación de fósforo 25.3.1.1. Reactivos 25.3.1.2. Procedimiento 25.3.1.3. Cálculos 25.3.2. Determinación de potasio 25.3.2.1. Equipo 25.3.2.2. Procedimiento 25.3.2.3. Cálculos 25.3.3. Determinación de Calcio y Magnesio 25.3.3.1. Por absorción atómica 25.3.3.2. Por titulación con EDTA 25.3.4. Determinación de Magnesio por colorimetría 25.3.5. Determinación de Cobre 25.3.6. Determinación de Fierro 25.3.7. Determinación de Manganeso 25.3.8. Determinación de zinc 26. DETERMINACION DE BORO EN PLANTAS CON ALTO CONTENIDO EN ESTE ELEMENTO. 71 27. DETERMINACION DEL CLORO EN PLANTAS ............................................................................. 71 27.1. Principio 27.2. Extracción del cloro 27.3. Determinación del cloro 27.3.1. Reactivos 27.3.2. Procedimiento 27.3.3. Cálculos BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................................. 73 Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 7 I.- ANÁLISIS DE SUELOS 1. PREPARACIÓN DE MUESTRAS DE SUELOS EN EL LABORATORIO Se asume que en el campo, se han tomado muestras de suelos verdaderamente representativas. Por consiguiente, es necesario poner sumo cuidado en el manejo de las muestras cuando llegan al laboratorio. Las operaciones que implican son: identificación, secado, molienda y tamizado. 1.1. Equipos • Molino para muestras de suelo (de preferencia de martillo). • Estufa para secado, con circulación de aire. • Tamiz de 2 mm de diámetro. • Mortero de ágata para casos especiales • Bolsas de polietileno o de papel kraft • Marcadores indelebles o etiquetas. • Cuaderno para registro. 1.2. Identificación En el cuaderno de registro se deben anotar todas las muestras que llegan al laboratorio para su análisis. En este se anotarán el número de laboratorio y de campo que le corresponda a la muestra de suelo, datos sobre la procedencia así como el tipo de análisis que requiere la muestra. Cualquier otro dato que permita su identificación debe ser anotado. 1.3. Secado Tan pronto como las muestras llegan al laboratorio (en una cantidad aproximada de 1 Kg.), son puestas a secar al aire en un lugar seco y protegido de posibles contaminaciones. En algunos casos puede secar en una estufa con circulación de aire y a una temperatura de 25º C. Debido a rápidos cambios que se producen en el estado de algunas especies iónicas por efecto del secado, muchos análisis deben realizarse sobre muestras húmedas. Ejemplo: determinación de nitratos. En este caso, es necesario determinar el % de humedad para luego hacer las correcciones en la expresión del contenido. Una vez seca la muestra, una porción puede ser guardada en frascos para el museo edafológico. 1.4. Molienda y tamizado En el análisis de suelos con fines agrícolas, se emplea el concepto tierra fina secada al aire (TFSA). TFSA es aquella que ha pasado por el tamiz de 2.0 mm de diámetro. En consecuencia los agregados de suelo deben ser rotos mediante molienda. Se debe evitar moler partículas de grava o cascajo. Durante el proceso de secado de la muestra se debe remover restos de hojas o raíces, así como agregados muy duros. Terminado este proceso, la muestra esta preparada para ser trabajada en el laboratorio y los análisis pueden ser realizados. Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 8 2. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD 2.1. Principio El contenido de humedad es determinado por el peso de una muestra de suelo con contenido de humedad original, seguido por el secado del suelo en una estufa de aire forzado y luego pesada. La perdida en peso (agua) es expresada en porcentaje sobre la base de peso seco. En algunos suelos la materia orgánica puede ser descompuesta a 105º C. Para la mayoría de los suelos, esto no es un problema serio de error, pero si lo es para suelos que contienen cantidades significativas de compuestos volátiles. 2.2. Equipos • Estufa • Balanza con aproximación de 0.01 g. • Desecador • Cajas de aluminio con tapa (preferentemente de peso conocido) 2.3. Procedimiento a. Pesar la caja de aluminio W1 b. c. d. Transferir un peso de suelo húmedo; 20 g. Es una cantidad suficiente para suelos minerales. Peso de caja más muestra de suelo húmedo es W2. Colocar la caja más muestra de suelo en la estufa a 105° C hasta peso constante. Esto se logra en más o menos 24 horas. Enfriar en un desecador durante 30 minutos. Pesar con una aproximación de 0.01 g. Peso de caja más muestra seca es W3 2.4. Cálculos Peso de suelo seco es Humedad en g. es = = = W3 - W 1 W2 - W3 humedad en gramos x 100 Peso suelo seco % de Humedad Nota: 1. Contenido de humedad de un suelo secado al aire es denominado: humedad higroscópica 2. Los resultados analíticos de N-P-K, etc. en muchos casos son expresados sobre la base de peso seco a la estufa. Si el análisis es hecho en muestras secadas al aire o sobre muestras húmedas, los resultados pueden ser convertidos a la base de peso seco a la estufa por determinación de la humedad en una submuestra del suelo. Los resultados analíticos hechos en muestras húmedas se multiplican por el factor de humedad. Donde: Factor de Humedad = 100 + % de humedad 100 Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 9 3. ANÁLISIS DEL TAMAÑO DE PARTÍCULA 3.1. Principio Se refiere a la separación de la parte mineral del suelo en fracciones de diferentes tamaño y la preparación de cada una de ellas. El análisis comprende a todos los materiales minerales del suelo, incluyendo gravas o materiales más gruesos. En este caso, el procedimiento que se da es aplicable a la fracción fina del suelo (< 2 mm de diámetro). Una parte importante en este análisis es el tratamiento de la muestra para una completa dispersión de las partículas primarias. En consecuencia, los materiales cementantes generalmente de origen secundario, tales como la materia orgánica, carbonato de calcio y óxidos; tienen que ser removidos. Para propósitos de análisis con fines agrícolas, esta remoción no es de vital importancia. Sin embargo, para fines de estudios edafológicos si se debe considerar todos estos pre tratamientos que consisten básicamente en la remoción de la materia orgánica mediante la adición de ácido peróxido de hidrógeno (H2O2); la del carbonato de calcio mediante la adición de ácido acético al 10% (CH3COOH) o de ácido clorhídrico (HCl) diluido. Luego de una agitación con el agente dispersante, la fracción arena, limo y arcilla cuantificada por el método de la pipeta, del hidrómetro o alternativamente mediante el uso de tamices (> a 0.050 mm), en el cual la fracción arena es separada del limo y de la arcilla. Para la aplicación del método del hidrómetro o de la pipeta se utiliza el principio de la velocidad de caída de los cuerpos en un medio líquido y que se puede calcular mediante la formula de Stokes. 3.2. Reactivos • Peróxido de hidrógeno, agua oxigenada al 30% • Ácido acético al 10% v/v. Adicionar 100 ml de ácido acético Q.P. a 800 ml de agua destilada. Agitar y llevar a volumen de 1000 ml. • Agente dispersante: hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 al 4% y solución de carbonato de sodio (Na2CO3) al 1%. Disolver 40 g de hexametafosfato de sodio y 10 g de carbonato de sodio en agua, llevar a volumen de 1000 ml. Ambos reactivos antes de ser usados deben ser secados a la estufa a 105º C por 24 horas. • Solución saturada de cloruro de sodio (NaCl). Disolver 37.5 g de cloruro de sodio en agua a temperatura de 70 80º C; luego enfriar. Llevar a volumen de 1000 ml. 3.3. Materiales • Baño maría • Plancha de calentamiento • Agitador horizontal o vertical • Juego de tamices: 2.0; 1.0; 0.5; 0.25; 0.125; 0.050 mm de diámetro • Cilindros de sedimentación: probeta de Bouyoucos • Hidrómetro de 67º F o 68º F de calibración • Termómetro en grados Celsius. Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 10 3.4. Procedimiento en estudios edafológicos. 3.4.1. Oxidación de la materia orgánica 1. Pesar aproximadamente 20 g de tierra fina seca al aire (TFSA), y colocar dentro de un vaso. Si el suelo presenta contenido de carbonato mayor al 10% pesar proporcionalmente más suelo. 2. Adicionar 15 ml de agua y 15 ml de peróxido de hidrógeno al 30%. Cubrir el vaso con luna de reloj. En caso de presentarse fuerte efervescencia adicionar algunas gotas de etanol 3. Dejar en reposo toda la noche 4. Al siguiente día poner el vaso en baño maría a 80º C; adicionar 5 – 10 ml de agua oxigenada al 30% hasta la total descomposición de la materia orgánica. El sobrenadante debe ser de color claro. 5. Adicionar agua destilada hasta un volumen de más o menos 300 ml. 6. Poner en la plancha de calentamiento y cuidadosamente calentar por 1 hora para remover algún remanente de peróxido de hidrógeno. Remover el vaso de la plancha y dejar enfriar. 7. Centrifugar y decantar alternativamente para eliminar el líquido Nota: En este momento se debe hacer la distinción si el suelo es calcáreo o no: Suelo calcáreo = generalmente pH > 6.5, Suelo no calcáreo = generalmente pH < 6.5. 8. Si el suelo es no calcáreo, adicione 300 ml de agua destilada y disperse 9. Si el suelo es calcáreo, proceda con la remoción de carbonatos 3.4.2. Remoción de carbonatos 1. La muestra libre de materia orgánica recibe aproximadamente 100 ml de ácido acético al 10%. Calentar en baño maría (100° C). Cubrir el vaso con una luna de reloj. Después que la efervescencia ha cesado, adicione incrementos de 25 ml de ácido acético hasta que no se presente efervescencia. 2. Centrifugar y decantar la solución sobrenadante 3. Adicionar 300 ml de agua destilada. Agitar el sedimento. Centrifugar y decantar. Repetir 4 o 5 veces. 4. Adicionar algunos ml de solución saturada de cloruro de sodio para promover peptización. 3.4.3. Dispersión 1. Transferir la suspensión hacia una botella de agitación. 2. Adicionar 20 ml del agente dispersante. Llevar a volumen de 300 ml con agua destilada. 3. Agitar toda una noche, 16 horas, en un agitador horizontal. 3.4.4. Separación de fracciones 1. Pasar la suspensión dispersada a través de un tamiz de 0.05 mm de diámetro y que está colocado encima de un embudo soportado por el cilindro de sedimentación 2. Llevar a volumen de 1000 ml con agua destilada. 3.4.5. Determinación de la fracción arena 1. Pasar la fracción arena retenida en el tamiz de 0.05 mm de diámetro a una cápsula de porcelana. Aquí se puede tomar las siguientes alternativas. a. Tamizar la arena en húmedo para separar en fracciones b. Secar la arena y luego tamizar para separar las fracciones. Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 11 2. Con los datos obtenidos en a ó b calcular la cantidad d arena. 3.4.6. Determinación de limo y arcilla 3.4.6.1. Calibración de la pipeta El método que se describe, está basado en la toma de un volumen de 20 ml a partir de una solución de 1000 ml. El factor de cálculo será 1000/20 = 50. Sí se usa una pipeta de otro volumen el factor cambiara. 3.4.6.2. Determinación del blanco Aunque el agente de dispersión está preparado para este fin, es necesario llevar un blanco. Cualquier error será multiplicado por 50. El procedimiento es tomar una alícuota de 20 ml y evaporar a sequedad. Pesar aproximadamente de 0.001 g. Este peso es Z de blanco. 3.4.7. Determinación de las fracciones menores de 0.05 mm de diámetro 1. El cilindro con las fracciones menores a 0.05 mm es tapado con un tapón de jebe y luego agitado. 2. 3. 4. Colocar el cilindro sobre una mesa, remover el tapón e inmediatamente tomar con la pipeta 20 ml de suspensión en el centro del cilindro. Transferir la alícuota a una cápsula de porcelana y evaporar a 105º C por 24 horas. Pesar la cantidad de fracción con aproximación de 0.001 g. Este es el peso F de fracción <0.05 mm 3.4.8. Determinación de las fracciones menores a 0.02 mm de diámetro 1. Tapar el cilindro y luego agitar. 2. 3. 4. 5. Colocar el cilindro sobre una mesa libre de vibraciones y ensamblar la pipeta Después de 5 minutos medir la temperatura y tomar una alícuota de 20 ml a la profundidad indicada en la tabla 3.1. Transferir la alícuota a una cápsula y secar a 105º C por 24 horas. Pesar la cantidad de fracción con aproximación de 0.001 g. Este es el peso G de fracción < 0.02 mm Tabla 3.1 Profundidades en cm. al cual las fracciones menores a 0.02 mm y menores a 0.2 mm de diámetro deben ser tomadas en función de la temperatura y el tiempo de sedimentación. Temperatura ºC 19 20 21 22 5 min. < 0.02 mm 10.5 10.8 11.0 11.3 5 y 1/2 horas < 0.002 mm 6.9 7.1 7.2 7.4 Temperatura ºC 23 24 25 26 5 min. < 0.02 mm 11.6 11.9 12.1 12.4 5 y 1/2 horas < 0.002 mm 7.6 7.8 8.0 8.2 3.4.9. Determinación de las fracciones menores a 0.002 mm de diámetro 1. Después de 5 y ½ horas de sedimentación medir la temperatura y tomar una alícuota de 20 ml a la profundidad indicada en la tabla. 2. Transferir la alícuota a una cápsula y secar a 105º C por 24 horas Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 12 3. Pesar con aproximación de 0.001 g. Este es el peso H de las fracciones menores a 0.002 mm 3.4.10. Cálculos Los cálculos se hacen sobre la base de muestra secada a la estufa. Arcilla : < 0.002 mm = (H x 50) – (Z x 50) Limo : 2 – 0.02 mm = (G x 50) – (Z x 50) – K Limo : 0.02 – 0.05 mm = (F x 50) – (Z x 50) – K – L Arena : > 0.05 mm = A+B+C+D+E Peso de muestra = K + L + M + N (todos los pesos en gramos). Donde: A hasta E F G H Z = = = = = = = = = peso K peso L peso M peso N pesos individuales de las fracciones de arena pesos de la alícuota de 20 ml de la fracción < 0.05 mm pesos de la alícuota de 20 ml de la fracción < 0.02 mm pesos de la alícuota de 20 ml de la fracción < 0.002 mm pesos de la alícuota de 20 ml del blanco. Las cantidades proporcionales de las fracciones pueden ser calculadas por: % arcilla < 0.002 mm = K / peso de muestra x 100 % limo % limo % arena % arena % arena % arena % arena 0.002 – 0.02 mm 0.02 – 0.05 mm 2 – 1 mm 1 – 0.5 mm 0.25 – 0.50 mm 0.10 – 0.25 mm 0.05 – 0.10 mm = = = = = = = L / peso de muestra x 100 M / peso de muestra x 100 A / peso de muestra x 100 B / peso de muestra x 100 C / peso de muestra x 100 D / peso de muestra x 100 E / peso de muestra x 100 3.5. Método del hidrómetro. 3.5.1. Principio Las fracciones de arena, limo y arcilla puedan ser determinadas con un hidrómetro en reemplazo de la pipeta, en un procedimiento bastante simple y rápido. Básicamente consiste en la medida de la densidad de la suspensión la cual es función de la concentración y del tipo de partícula presente, después de un tiempo de sedimentación. Si se desea un pre tratamiento del suelo este es el mismo tal como ha sido descrito para el método de la pipeta, Después de un tiempo de agitación con el agente dispersante la suspensión es transferida a un cilindro de sedimentación, donde se estimará la concentración de las fracciones: arena, limo y arcilla. 3.5.2. Reactivo y Materiales • Agente dispersante: solución de hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 y carbonato de sodio (Na2CO3): disolver en agua 37.5 g de hexametafosfato de sodio y 7.94 g de carbonato de Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 13 • • • sodio; agitar y llevar a volumen de 1000 mI. Hidrómetro estándar, ASTM Nº 152 con escala Bouyoucos en g/l. Cilindros para suspensión con dos marcas: una para una muestra de 50 g y la segunda para 100 g. Equipo para dispersión vertical o de agitación horizontal 3.5.3. Procedimiento 1. Pesar 50 g. de TFSA para muestras de textura fina; 100 g. para suelos arenosos. 2. Pasar la muestra al deposito de dispersión, adicionar agua destilada hasta 1/3 por debajo del volumen final; adicionar 50 ml del agente dispersante y dejar unos minutos para que la muestra se embeba o puede dejarse durante toda la noche. Si usa el dispersador agite por 5 a 6 minutos para suelos arenosos y para los suelos medios a finos agitar por 10 minutos. Si usa el agitador recíprocante, agite por dos horas. 3. Verter el contenido de muestra dispersada al cilindro de sedimentación. Con el hidrómetro dentro de la suspensión llevar el nivel del líquido hasta la marca inferior si utilizó 50 g, o hasta la superior si utilizó 100 g. 4. Agitar la suspensión. Tan pronto termine la agitación dejar en reposo el cilindro y anote el tiempo; sumerja el hidrómetro en la suspensión y de acuerdo a la clasificación de partículas según el Sistema Americano, haga dos lecturas: una a los 40 segundos y la segunda a las 2 horas. 5. A cada tiempo de lectura del hidrómetro tome la temperatura de la suspensión. Por cada grado de temperatura por encima o por debajo de la temperatura de calibración del hidrómetro (67° F ó 68° F) corrija en 0.2 unidades la que se suma o se resta a la lectura del hidrómetro según la tabla 3.2 Tabla 3.2 Factores de corrección a la lectura del hidrómetro por efecto de temperatura Temperatura Factor de Corrección Temperatura Factor de Corrección ºC ºC 67º F 68º F 67º F 68º F 14 - 1.96 - 2.36 22 + 0.92 + 0.72 16 - 1.24 - 1.44 24 + 1.64 + 1.44 18 - 0.52 - 0.72 26 + 2.36 + 2.16 20 + 0.20 0.00 28 + 3.08 + 2.88 La efectividad del método depende en gran parte de una buena dispersión, para lo cual es necesario que el equipo se encuentre en buenas condiciones, especialmente las paletas de agitación y las varillas de la copa del dispersador. 3.5.4. Cálculos % de arena % de arcilla % de limos = = = 100 – (lectura a 40 seg. x 100 / peso de muestra) lectura corregida a las 2 horas x 100 / peso de muestra 100 – (% de arena + % de limo) Con estos datos se determina la clase textural, utilizando el triángulo textural. Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 14 Triangulo Textural Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 15 4. DETERMINACIÓN DEL pH DE LOS SUELOS 4.1. Principio El pH es medido potencialmente en una pasta saturada o en el liquido sobrenadante que está en equilibrio en una suspensión suelo-líquido en una relación 1:1; 1:2 ó 1:5 en peso: peso ó peso: volumen ó volumen: volumen. El líquido es agua o un electrólito: 0.01 M de cloruro de calcio (CaCI2) ó 1 N de cloruro de potasio (KCI). 4.2. Reactivos • Solución de cloruro de calcio 0.01 M. Disolver 1.47 g de la sal (CaCI2 .2H2O) en 1000 ml. de agua destilada. Controlar el pH de la solución, este debe ser entre 5.0 y 6.5. Si requiere ajuste se hace con Ca(OH)2 ó HCI. La conductividad eléctrica debe ser 2.32 mmhos/cm a 25°C. • Solución de cloruro de potasio. Disolver 74.5 g. de la sal (KCI) en 1000 ml. de agua destilada • Soluciones buffer de pHs : 4.0 ; 7.0 ; 10.0 Solución buffer de pH 4.0: pesar 5.105 g de biftalato de potasio seco a 105º C y disolver en agua destilada previamente hervida y enfriada; llevar a volumen de 500 mI. Agregue un cristal de timol ó 1 ml de cloroformo para preservar. Solución buffer de pH 7.0; solución de Sorensen. La solución A es fosfato de sodio secundario M/15: disolver 11.8660 g de la sal (Na2HPO4 . 2H2O) en agua destilada y luego llevar a volumen de 1000 mI. La solución B es fosfato de potasio primario M/5: disolver 9.0.063 g de la sal (K2HPO4) en agua destilada y llevar a volumen de 1000 ml. Con las soluciones prepare la mezcla de fosfatos. Para 500 ml de solución de pH 7.0 medir 302.5 ml de la solución A y completar a 500 mi con la solución B. Agregue un cristal de timol ó 1 ml de cloroformo para preservar. Solución buffer de pH 10.0: disolver 3.81 g. de borato de sodio (Na2B407 . 10H20) en 1000 mI de agua destilada. • Agua destilada. En el análisis se usa agua destilada o desionizada. Al estar en contacto con el C02 del medio ambiente, el pH es de 5.8 a 6.0; su conductividad eléctrica es de 3 - 5 micromhos/cm. En algunos casos se requiere agua destilada libre de CO2; esta puede ser preparada, hirviendo esta agua tendrá un pH de 6.8 a 7.2 y muy probable que tenga una conductividad eléctrica menor a 3 micromhos/cm. 4.3. Procedimiento 4.3.1. pH de la pasta saturada 1. En un vaso plástico de 400 ml adicionar suelo hasta más o menos la mitad del volumen. 2. Adicionar suficiente cantidad de agua destilada hasta que todo el suelo se encuentre húmedo (estado de humedad cercano a la capacidad de campo). 3. Con la ayuda de una espátula mezclar el suelo. Adicionar algunos mililitros de agua y mezclar. De esta forma llegar a una pasta saturada caracterizada porque fluye lentamente por las paredes del vaso cuando se inclina pero no cae o derrama del vaso cuando el vaso esta vertical. En la superficie de la masa se observa una película de agua que refleja la luz. 4. Cubrir el vaso y dejar por una hora para obtener el equilibrio. Si se mide el volumen de suelo y la cantidad de agua adicionada, se puede calcular el porcentaje de saturación (ml de agua/100 ml de suelo). 5. Introducir los electrodos del potenciómetro dentro de la masa hasta encontrar la lectura definida en el potenciómetro. Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 16 Nota: El potenciómetro debe ser previamente calibrado con buffer 7.0 y luego con un buffer ácido o alcalino de acuerdo a las características del suelo. 4.3.2. pH del suelo en relación 1:1 v/v 1. Medir 20 ml de suelo en un vaso de 50 o 100 ml. 2. Adicionar 20 ml de agua destilada o solución de 1N de KCI ó solución de 0.01M de CaCI2. 3. Agitar intermitentemente durante 30 minutos. Dejar en reposo por 30 minutos. 4. Leer el pH en el potenciómetro sumergiendo el ó los electrodos. El potenciómetro debe previamente ser calibrado con los buffer. Nota: Si usa electrodo de combinación o electrodos de vidrio y de referencia, estos deben estar sumergidos en el líquido sobrenadante. Siempre debe existir buen contacto electrolítico. 4.3.3. pH del suelo en relación 1:2 v/v 1. Pesar 10 g de suelo en un vaso de 100 ml. 2. Adicionar 20 ml de agua destilada o solución 1N de KCI ó 0.01M de CaCl2. 3. Proceder en la misma forma como en el caso anterior. Nota: la medida del pH en 0.01M de CaCl2 ofrece las siguientes ventajas: El pH es casi independiente de la dilución. Provee una buena aproximación del pH de la solución suelo bajo condiciones de campo. Los resultados son más reproductibles que el pH medido en agua. La solución de CaCl2 0.01M enmascara la variabilidad por efecto del contenido de sales en el suelo y éste es mantenido en un estado floculado eliminando el efecto de suspensión. Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 17 5. CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA (CE – Sales Solubles) 5.1. Principio Las sales solubles en el suelo son estimadas a partir de la conductividad eléctrica (CE) en un extracto acuoso. Este extracto sirve, también, para determinar los aniones y cationes solubles. El extracto es obtenido a partir de una pasta saturada o de la filtración de una relación sueloagua 1:2 ó 1:5. El extracto de una pasta saturada da mejor representación de las condiciones de la salinidad del suelo con relación a las plantas. 5.2. Equipos y Materiales • Bomba de tipo eléctrica o de agua para producir vacío. • • • • Celda de conductividad y conductímetro. Vasos plásticos. Embudos Buchner. Embudos de vidrio o de plástico. 5.3. Reactivos • Solución de cloruro de potasio (KCI) 0.01 M. Disolver 0.7456 g de la sal (KCI) en agua destilada y llevar a volumen de 1000 ml. Esta solución tiene una conductividad eléctrica (CE) de 1.412 mmhos/cm 1. 5.4. Procedimiento 5.4.1. Preparación de la pasta de suelo saturada. 1. Preparar una pasta de suelo saturada tal como se ha descrito en la determinación del pH saturado. 2. Cubrir con una luna de reloj el vaso y dejar en reposo por toda lo noche. Al día siguiente controlar si la pasta presenta las condiciones de saturación, en caso necesario adicionar agua o suelo. En estas condiciones se puede determinar el contenido de humedad por gravimetría. Este valor es el porcentaje de saturación. Filtrar usando embudo Buchner y bomba de vacío. Recibir el filtrado o extracto acuoso en un frasco. Nota: En este extracto se puede medir la concentración de iones solubles (aniones y cationes); para lo cual en muchos casos será necesario hacer diluciones con agua destilada. En las diluciones, adicione 1 gota de una solución 0.1% de hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 para prevenir precipitación del CaCO3. 3. 1 Unidad anterior 1 mmhos/cm 1 mmhos/cm = = Unidad actual -1 1 mS.cm (mili Simens por centímetro) -1 1 dS.m (deci Simens por metro) 18 Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 5.4.2. Preparación de una suspensión suelo-agua en una relación 1:2 ó 1:5 1. Pesar 20 g ó medir 20 ml de suelo. Transferir a un vaso de 100 ml ó 200 ml. Adicionar 40 ml de agua destilada cuando se trata de una relación 1:2 ó 100 ml de agua cuando se trata de una relación 1:5 2. 3. Agitar intermitentemente por 30 minutos en agitador reciprocante. Filtrar usando papel filtro y embudos. Recibir el filtrado en frascos. 5.5. Lectura de la conductividad eléctrica (CE) 1. Colocar 10 a 15 ml de la solución de KCl 0.01 M en un vaso. Tomar la temperatura. 2. 3. Llenar la pipeta de la celda de conductividad con la solución de KCl 0.01 M. Si se trata de una celda de inmersión, sumergir esta en la solución de KCl 0.01 M Fijar la temperatura en el equipo. Realizar la lectura de la solución de KCl y que debe ser de 1.412 mmhos/cm. En caso contrario fijar este valor en el dial de lectura del equipo. Este procedimiento permite la calibración del equipo o de la celda. Lavar la pipeta de la celda y luego proceder a tomar la lectura de los extractos acuosos de las muestras para poder conocer el valor de la conductividad eléctrica. 4. Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 19 6 DETERMINACIÓN DE CARBONATOS: CALCITA – DOLOMITA 6.1 Principio Los carbonatos son minerales que están presentes en muchos suelos. Son de formula: CaCO3 (calcita) y CaMg(CO3)2 (dolomita). Ambos reaccionan con el ácido clorhídrico (HCI). EI CO2 generado puede ser medido en un calcímetro a temperatura y presión atmosférica. También puede ser calculado en base a la cantidad de HCI gastado, de acuerdo a la siguiente reacción: CaCO3 + HCI H2CO3 CaCl2 + H2CO3 + HCl H2O + CO2 El exceso de HCl adicionado es titulado con NaOH, ajustándose a la siguiente reacción: HCl + NaOH NaCI + H2O 6.2 Equipos y Materiales • Calcímetro de Collins con graduación • Erlenmeyer (matraces) de 150 ml y 250 ml • Buretas para titulación. • Pipetas graduadas 6.3 Reactivos • Acido clorhídrico al 1/3 • Acido clorhídrico 0.5 N. Diluir 42.5 mI. de HCl Q. P. y llevar a volumen de 1000 ml. Controlar la normalidad con una base estándar • Hidróxido de sodio (NaOH) 0.5 N. Disolver 20 g de NaOH Q. P. y llevar a volumen de 1000 ml con agua destilada. Controlar la normalidad con un ácido estándar • Indicador. Es preparado por la mezcla de : - 100 ml de fenolftaleina: 1 g de fenolftaleina en 100 ml de alcohol - 60 ml de rojo de metilo: 0.1 g de rojo de metilo en 100 ml de alcohol - 40 ml de verde de bromocresol: 0.04 g de verde de bromocresol en 80 ml de agua (5.7 ml de 0.01 N de NaOH) 6.4 Procedimiento 6.4.1 Determinación de carbonatos mediante el calcímetro 1. En un erlenmeyer de 150 ml colocar 5 g de suelo 2. Conectar el erlenmeyer al calcímetro. Equilibrar presiones 3. Adicionar 10 ml de HCl al 1/3 4. Agitar. Si en la muestra hay calcáreo la columna de agua saturada se desplaza. Cuando no hay más cambio en altura de la columna, leer los ml desplazados. Registrar esta lectura Cálculos: 1 mol de CO2 ocupa 22.4 litros 1 mMol de CO2 ocupa 0.0224 litros W = peso del suelo en gramos Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 20 K = peso de mg de CaCO3 para desplazar 100 ml de columna V = volumen de CO2 en ml producidos por la muestra de suelo % de CaCO3 = K V 100 W 6.4.2 Determinación de carbonatos mediante neutralización ácida 1. En un erlenmeyer de 250 ml poner 1 g de suelo ó 1 ml de suelo si se va trabajar en volumen 2. Adicionar 25 ml de HCl 0.5 N. Agitar. Adicionar agua destilada (25 - 50 ml). 3. Calentar en forma lenta hasta cerca a ebullición. 4. Enfriar. Adicionar 0.5 ml del indicador'. 5. Titular con NaOH 0.5 N hasta el cambio de color. 6. Llevar en forma paralela un blanco. Cálculos: T = normalidad de NaOH A = mI. de NaOH adicionado al blanco B = mI. de NaOH adicionado a la muestra de suelo 1 me* de CaCO3 = 50 mg de CaCO3 (A - B) T x 50 = mg. de CaCO3 presente en 1 g de suelo o 1 ml. de suelo. % de CaCO3 = (A – B) T x 5 * miliequivalente Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 21 7. DETERMINACIÓN DEL CARBONO ORGÁNICO: MATERIA ORGÁNICA 7.1 Principio El carbono orgánico, materia orgánica, puede ser determinado por el proceso de oxidación del C a CO2 Dos procedimientos son, generalmente, utilizados: a. Oxidación de la materia orgánica por calentamiento b. Oxidación usando un agente fuertemente oxidante (K2Cr2O7) en una solución ácida de H2SO4 Este segundo procedimiento, presenta dos modificaciones: la primera es midiendo el exceso del agente oxidante en la reacción y la segunda es la medida de la tramitancia de la solución coloreada de la reacción carbono-dicromato de potasio. 7.2 Determinación de la materia orgánica por calentamiento Es una combustión de la materia orgánica del suelo a CO2. Este CO2 puede ser medido, de acuerdo a su volumen generado, por fijación de éste en una solución alcalina o por diferencia de peso. 7.2.1. Materiales • Mufla hasta 500 ºC • Crisoles o cápsulas de porcelana • Balanza de precisión • Desecador 7.2.2. Procedimiento 1. Pesar con exactitud el crisol o la cápsula de porcelana 2. Adicionar 5 g de suelo al crisol o cápsula 3. Calentar en la mufla hasta la temperatura de 375 ºC por 12 horas 4. Enfriar el crisol o cápsula en el desecador 5. Pesar con aproximación de 0.001 g. 7.2.3. Cálculos % de M. O. (estimado) = peso de muestra antes de calentar - peso de muestra después de calentar Peso de muestra después de calentar 7.3 Determinación de la materia orgánica. Método de Walkley y Black 7.3.1. Principio La materia orgánica del suelo es oxidada por una mezcla de K2Cr2O7 más H2SO4. El exceso de K2Cr2O7 es determinado por titulación con FeSO4 ó con (NH4Fe)2 (SO4)3 Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 22 La primera reacción de oxidación – reducción es: 8H2SO4 + 3C + 2K2Cr2O7 4 ( Cr 6+ 2K2SO4 + 2Cr2 (SO4)3 + 3CO2 + 8H2O 3+ + 3e Cr ) 4+ Reducción Oxidación 3 ( C - 4e C ) 4 Cr 6+ + 3C 4 Cr 3+ + 3C 4+ La segunda reacción de titulación es: K2Cr2O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4 K2SO4 + Cr2 (SO4)3 + 3Fe2 (SO4)3 + 7 H2O El punto de equivalencia es esta reacción es dada por el indicador redox: difenil amina sulfúrica. La materia orgánica es estimada asumiendo que ésta contiene 58 % de carbono (factor de Van Bemmelen) 7.3.2. Materiales • Erlenmeyer de 250 ml • Pipetas graduadas y volumétricas • Agitador magnético con barra de teflón • Buretas para titulación. 7.3.3. Reactivos • Dicromato de Potasio N (0.167M), Disolver en agua 49.04 g del reactivo K2Cr2O7 y luego llevar a volumen de 1000 ml • Sulfato ferroso 0.5 N (0.5 M). Disolver, exactamente, 140 g del reactivo FeSO4 . 7H2O en 800 ml de agua destilada; adicionar 40 ml de H2SO4 Q.P. Enfriar y llevar a volumen de 1000 ml. • indicador, se puede usar: a. Difenil amina sulfúrica. Disolver 5 g del indicador [(C6H5)2NH2] en 20 ml de agua y luego adicionar 100 ml. de H2SO4 b. Ortrofenantrolina – sulfato ferroso 0.025 M. Este indicador se conoce comercialmente con el nombre de Ferroin. Disolver 1.495 g del indicador (C12H8N2.2H2O) y 0.696 g de FeSO4 . 7H2O en agua destilada y completar a volumen de 100 ml • Ácido sulfúrico Q.P. 96%; densidad = 1.84 g/cc 7.3.4. Procedimiento 1. En un Erlenmeyer de 250 ml poner 1.0 g de suelo ó 1 ml. de suelo si se va trabajar en volumen. Si los suelos son muy oscuros, pesar 0.5 g ó medir 0.5 ml de suelo 2. Adicionar 10 ml de K2Cr2O7 3. Adicionar 10 ml de H2SO4 (manejar con cuidado) 4. Mezclar para homogenizar la solución. Durante esta reacción hay generación de calor Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 23 5. 6. 7. 8. Dejar en reacción por 1 hora o más Adicionar aproximadamente 30 ml de agua destilada Adicionar 5 ml de H3PO4 y 0.5 mI del indicador difenilamina sulfúrica ó 3-4 gotas de ferroin Titular en forma lenta hasta el cambio de color. En el cambio, detener la titulación. Nota: Llevar un blanco (sin muestra) para conocer la normalidad del FeSO4 7.3.5. Cálculos % de C en el suelo = N x (V1 – V2) x 0.39 Peso de suelo en g Donde: N 0.39 3 x 10-3 1.3 V1 V2 = = = = = = Normalidad del FeSO4 3 x 10-3 x 100 x 1.3 peso equivalente del carbono factor de asunción de 77% de recuperación volumen de FeSO4 requerido para el blanco volumen de Fe SO4 requerido por la muestra % de M.O. = % de C x 1.724 7.4 Determinación de la materia orgánica por colorimetría Durante el proceso de oxidación de la materia orgánica; el dicromato sufre variación en su capacidad de absorber la luz 7.4.1. Materiales • Erlenmeyer de 150 ml. • Tubos de prueba • Pipetas, buretas 7.4.2. Reactivos • Dicromato de potasio 2N • Ácido sulfúrico • Almidón • Agua destilada • Solución de superfloc. Disolver mediante agitación 0.5 g de superfloc* en 10 litros de agua destilada * Superfloc = polímetro de alto peso molecular 7.4.3. Procedimiento 1. En un erlenmeyer de 150 ml. colocar 1 g ó 1 ml de suelo. Use 0.5 g ó 0.5 ml en suelos con altos contenido de materia orgánica. 2. Adicionar 10 ml de dicromato de potasio 2N 3. Adicionar I10 ml de Ácido sulfúrico Q. P. 4. Calentar a temperatura de + - 150 ºC por 1 hora 5. Dejar enfriar. Adicionar 25 ml de solución Superfloc. Dejar en reposo por 20 minutos. Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 24 6. 7. 8. Tomar alícuota de 2 ml del sobrenadante; verter en un tubo de ensayo y luego adicionar 10 ml de agua destilada. Leer absorbancia o tramitancia en la longitud de onda de 650 nm (1 nanómetro = 10–9 m) En forma paralela correr una curva de calibración de acuerdo a lo siguiente: Peso de Almidón 0.000 g 0.025 g 0.050 g 0.075 g 0.100 g % de T 100 … … … … % de M. O. 0.0 1.3 2.6 3.9 5.2 9. Con los datos del % de T (tramitancia) y el % de M. O. de la curva construir una línea de regresión. Para esta línea hallar el valor r (coeficiente). El valor de r debe ser lo más cerca de 1. Si se intercepta el calor del % de T de la muestra en la curva, se puede encontrar el valor del % de M.O. de la muestra. Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 25 8. DETERMINACIÓN DEL NITRÓGENO TOTAL EN LOS SUELOS 8.1 Principio. Un número bastante grande de compuestos nitrogenados son encontrados en los suelos, El método clásico para el análisis de N en los suelos es el procedimiento Kjeldahl. En el correr de los años, diferentes intentos para mejorar o reemplazar el procedimiento Kjeldahl han sido realizados. Sin embargo, el procedimiento clásico se mantiene como estándar. La muestra sufre un proceso de digestión con una mezcla catalizadora que contiene H2SO4 y K2SO4. La digestión se realiza en presencia de calor y se usa un balón de cuello alargado. La presencia del H2SO4 cumple con la finalidad de destruir el material carbonaceo, liberando el N en la forma de NH3 y a la vez captura el NH3 y forma un compuesto del tipo (NH4)2SO4. La reacción química es: H2SO4 + compuesto carbonaceo + calor NH3 (g) + H2SO4 CO2 + H2O + SO3 + NH3 (g) (NH4)2SO4 (1) (2) El K2SO4 sirve para elevar el punto de ebullición del H2SO4; acelerar la reacción y prevenir las perdidas de N por volatilización. La mezcla catalizadora acelera la reacción del H2SO4 con los compuestos orgánicos El cuello alargado del balón Kjeldahl sirve como un condensador para prevenir las pérdidas del H2SO4. Una pérdida excesiva del líquido en el balón, de tal forma que el contenido interno da la apariencia de estar seco, puede producir pérdidas del N, de acuerdo a la siguiente ecuación: (NH4)2SO4 + calor 2 NH3 + H2SO4 (3) Cuando el proceso de la digestión se inicial la mezcla de muestra y solución de ataque se vuelve oscura (negra). Esto es causado por la formación de compuestos de carbón. Pero como el proceso continúa, el material oscuro desaparece a medida que el carbono es oxidado a CO2 con la consiguiente reducción del H2SO4 a H2O y formación de gases sulfurosos. Por lo tanto, un sistema de escape es necesario para la remoción de estos gases. Una coloración clara de toda la mezcla es un indicador de que todos los compuestos nitrogenados han sido destruidos. Un sistema de destilación es usado para realizar la determinación cuantitativa del (NH4)2SO4 (o nitrógeno) en la solución que ha sufrido la digestión. Una cantidad de NaOH es adicionada en el proceso de destilación y que tiene la finalidad de neutralizar el H2SO4 no usado durante la digestión y a la vez dar un carácter alcalino a la solución. El N es así liberado en la forma de NH3 de este sistema alcalino y cuya ecuación de reacciones es: NaOH + H2SO4 (NH4)2SO4 + calor + pH alcalino H2SO4 + NaOH Na2SO4 + H2O 2NH3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O (4) (5) (6) El condensador usado en el sistema de destilación sirve para enfriar el flujo gaseoso, el cual reacciona con el NH3 para formar NH4OH, de acuerdo a la siguiente reacción: NH3 + H2O NH4(OH) (7) El NH4(OH) destilado es recolectado en una solución ácida (ácido bórico), de tal forma que se produce la siguiente reacción: Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 26 NH4 + H3BO3 H2O + (NH3)H2BO3 (8) El pH del ácido débil, bórico, es menor que 5.0; pero como el NH4(OH) es destilado dentro de la solución de ácido bórico, el pH de la solución tiende a incrementarse. La presencia de un indicador disuelto en el ácido bórico cambiará de color a medida que la solución se hace más alcalina. EI ácido bórico más la mezcla de la solución destilada, es titulada con un ácido, HCI o H2SO4, de normalidad conocida, hasta que el indicador muestre un cambio a su coloración inicial. La reacción es: HCl + NH4H2BO3 NH4Cl + H3BO3 (9) Los mili equivalentes (me) de ácido usado en esta titulación, son iguales a los me de N en la muestra de suelo. 8.2 Materiales • Balones de destilación tipo micro Kjeldahl de 100 ml capacidad • Unidad de digestión micro Kjeldahl • Unidad de destilación micro Kjeldahl • Frascos erlenmeyers y buretas para titulación 8.3 Reactivos • Sulfato de potasio – mezcla catalizadora: Preparar una mezcla de 150 g de K2SO4; 10 g de CuSO4 . 5H2O y 10 g de selenio. Pulverizar los reactivos en forma separada antes de mezclar y moler la mezcla en un mortero • Ácido sulfúrico Q. P. • Hidróxido de sodio (NaOH) 10N. Disolver 400 g de NaOH en 700 ml de agua destilada. Enfriar, llevar a volumen de 1000 ml. Disolver 10 g de fenolftaleina. • Ácido bórico (H3BO3) al 2 %. Disolver 20 g de H3BO3 en 900 ml de agua destilada. Adicionar 20 ml del indicador, que es una solución que contiene: 0.059 g de verde de bromocresol y 0.066 g de rojo de metilo disueltos en 100 ml de etano al 95 %, Llevar a volumen de 1000 ml. Ajustar a un color violeta mediante la adición de 0.1 N de NaOH o HCl de acuerdo a la necesidad. • Ácido clorhídrico (HCl) 0.02 N ó Acido sulfúrico (H2SO4) 0.02 N. (estandarizado) 8.4 Procedimiento para el método micro Kjeldahl. 1. En un balón micro Kjeldahl de 100 mI colocar 1 g de muestra de suelo (TFSA) 2. Adicionar 1.0 g de. muestra catalizadora 3. Adicionar 3 ml de H2SO4 concentrado. 4. Calentar en la unidad de digestión hasta que el color de la solución sea claro 5. Dejar enfriar, adicionar agua destilada para dar volumen (+/- 15 ml). 6. Llevar a la unidad de destilación. Adicionar por el tubo de seguridad NaOH que contiene fenolftaleina hasta que la solución cambie a color rojo (indicación de la neutralización de la acidez). Iniciar el proceso de destilación, recibiendo en 10 ml de H3BO3. El tiempo de destilación es de 3 - 5 minutos. 7. Titular el destilado con HCI ó H2SO4 estandarizado. 8.5 Cálculos mili equivalente de N en la muestra = ml de ácido gastados x normalidad del ácido % de N en muestra = me de N x 0.014 x 100 Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 27 9. DETERMINACIÓN DEL FÓSFORO DISPONIBLE 9.1 Principio. A través de los años una gran cantidad de investigaciones se han realizado paro poder estimar el fósforo disponible en los suelos como una base para hacer las recomendaciones de fertilización. En suelos ácidos los compuestos dominantes de fósforo son los de aluminio, fierro y manganeso; mientras que en suelos alcalinos lo son los fosfatos de calcio y magnesio. Esta química del fósforo ha hecho que se desarrollen diferentes extractantes en el análisis del fósforo disponible. Una vez que el fósforo ha sido extractado, la determinación en la solución es un procedimiento de tipo analítico. El Dr. Bray ha desarrollado diferentes investigaciones sobre extractantes en suelos ácidos. Los más ampliamente conocidos son extractantes ácidos a base de NH4F y HCI en diferentes concentraciones. De acuerdo a esto, las reacciones con estos extractantes pueden ser resumidas: Ca(H2PO4)2 + HCI Ca(H2PO4)2 + 2NH4F AlPO4 + 3NH4F + 2 HCl Ca 2+ + Cl + H - + + 2H2PO4 + - CaF2 + 2NH4 - + H2PO4 - - AlF3 + 2Cl + H2PO4 + 3 NH4 + Además de estos extractantes, se ha trabajado con extractantes doblemente ácidos del tipo H2S04 y HCI que son utilizados para suelos de baja capacidad de intercambio catiónico, con presencia de caolinitas y fosfatos de aluminio y fierro. Para suelos alcalinos, el Dr. Olsen trabajo con el extractante bicarbonato de sodio (NaHCO3) en el cual el ión bicarbonato tiende a capturar al calcio, manteniendo el fosfato en solución. La ecuación es: Ca3(PO4)2 + 3 NaHCO3 3 CaCO3 + 3 Na + HPO4 + = + H2PO4 - Para remover la coloración orgánica en los extractos, se recomienda el uso de carbón activado. Para cuantificar la cantidad de fósforo en el extracto, hay diferentes métodos disponibles, se indican sólo los más comunes. 9.2 Reactivos 9.2.1 Soluciones extractantes • Bray I. (0.03N NH4F en 0.025N HCl). Disolver 1.11 g de fluoruro de amonio en 900 mI de agua destilada pura. Adicionar 2.16 mI de HCl (sp. g. 1.19, 37.5 %). Diluir a 1000 ml. Almacenar en frascos de polietileno. • Bray II. (0.03 N NH4F en 0.1N HCl). Disolver 1.11 g de fluoruro de amonio en 900 mI de agua destilada pura. Adicionar 8.3 mI de HCl (sp. g. 1.19, 37.5 %). Diluir a 1000 ml. Almacenar en frascos de polietileno. • Extractantes doblemente ácidos (0.025N H2SO4 en 0.05N HCl). 4 ml de HCl concentrado y 0.7 ml de H2SO4 concentrado. Diluir a 1000 ml con agua destilada. • Olsen (0.5M NaHCO3 pH 8.5). Disolver 42.0 g de bicarbonato de sodio en 1000 ml de agua destilada. Ajustar el pH a 8.5 con 10N de NaOH. Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 28 9.2.2 Soluciones para el desarrollo del color 9.2.2.1 Para extracciones con Bray y doblemente ácida • Stock de molibdato de amonio (SMA). Disolver 60 g de molibdato de amonio [(NH4)6Mo7O24 . 4H2O] en 200 ml de agua destilada calentada (60º C), dejar enfriar. Disolver 1.455 g de tartrato doble de antimonio y potasio en la solución de molibdato. Lentamente adicionar 700 ml de H2SO4 Q. P. Enfriar y diluir con agua a 1000 ml. Almacenar en frasco oscuro y en refrigeración. • Stock de ácido ascórbico (SAA). Disolver 132 g de ácido ascórbico en agua destilada y diluir a 1000 ml. Almacenar en frasco oscuro bajo refrigeración. • Solución de trabajo para desarrollo de color. Se prepara la cantidad necesaria y justo antes de trabajar. Para 1000 ml: adicionar 25 mI de la solución SMA a +/- 800 ml de agua pura, mezclar y luego adicionar 10 ml de la solución SAA. Llevar a volumen de 1000 ml. 9.2.2.2 Para extracción con Olsen • Stock Sulfo molibdica (SSM). Disolver 1.0 g de Molibdato de amonio [(NH4)6Mo7O24 . 4H2O] en +/- 800 ml de agua pura. Disolver 0.024 g de tartrato doble de antimonio y potasio. Mezclar ambos. Adicionar 16 ml de H2SO4 concentrado. Enfriar y llevar a volumen de 1000 ml. Almacenar en frasco oscuro y bajo refrigeración. • Solución de trabajo para desarrollo de color. Se preparar la cantidad necesaria y justo antes de trabajar. Para 1000 ml a 1000 ml de la SSM adicionar 10 g de ácido ascórbico. 9.2.2.3 Solución estándar • Solución stock de 1000 mg de P por litro (1000 ppm P). Disolver 4.3936 g del reactivo KH2PO4 secado en una cantidad mínima de agua. Llevar a volumen de 1000 mI con el extractante respectivo. • Solución estándar de trabajo. A partir de la solución stock de 1000 mg de P/l, preparar por dilución la solución estándar de trabajo de 10 mg de P/l (10 ppm P) con la solución extractante respectiva. 9.3 Procedimiento 9.3.1 Bray I y Bray II 1. Pesar 2 g. de suelo y colocarlo en frascos de extracción 2. Adicionar 20 ml del extractante correspondiente 3. Agitar por 5 minutos. Filtrar a través de papel Whatman No. 2. 4. Si el filtrado no es claro, refiltrar. 5. Colocar 2 ml de alícuota del filtrado en tubo limpio 6. Adicionar 8 mI de la solución de trabajo para desarrollo de color. Homogenizar. 7. Después de 10 minutos de desarrollo de color leer % de tramitancia a 660 nanómetros (nm) de longitud de onda. El color es estable por dos horas. Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 29 8. En forma paralela se prepara una serie de patrones de acuerdo a lo siguiente: Solución de Volumen final color ml ml 8 100 8 100 8 100 8 100 8 100 8 100 Concentración final mg de P/ l 0 0.50 1.00 2.50 5.00 7.50 Tramitancia % 100 .... .... .... .... .... ppm 0 0.5 1.0 2.5 5.0 7.5 Solución de 10 ppm de P ml 0 5 10 25 50 75 9.3.2 Doble ácido 1. Colocar 2 g de suelo en frasco de extracción. Adicionar 100 mg de carbón activado libre de fósforo. 2. Adicionar 20 ml de la solución extractora. 3. Agitar por 5 minutos. Filtrar. 4. En un tubo colocar alícuota de 2 ml del extracto. Adicionar 8 ml de la solución de trabajo para desarrollo de color. Homogenizar. 5. Después de 10 minutos leer tramitancia en el espectrofotómetro a 660 nm. de longitud de onda. 6. En forma paralela preparar serie de patrones tal como se indicó para Bray. 9.3.3 Olsen 1. En frasco de agitación colocar 2 g. de suelo. Adicionar 100 mg de carbón activado 2. Adicionar 20 ml de extractante (NaHCO3: 0.5M, pH 8.5). 3. Agitar por 30 minutos. Filtrar. 4. En un tubo colocar alícuota de 3 mI del extracto. Adicionar 10ml. de la solución de trabajo de desarrollo de color. Homogenizar. 5. Después de 10 minutos leer tramitancia en el espectrofotómetro a 660 nm de longitud de onda. 6. En forma paralela preparar serie de patrones de acuerdo a lo siguiente: Solución de 10 ppm de P ml 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 Solución de color ml 10 10 10 10 10 Volumen final ml 13 13 13 13 13 Concentración final ppm de P 0.0 0.38 0.76 1.15 1.53 Tramitancia % 100 .... .... .... .... 9.4 Cálculos La concentración de fósforo en la solución se calcula en relación a su tramitancia y al valor de concentración en la serie de patrones; luego referirse al peso de suelo, volumen de extractante y alícuota usada mg de P / Kg suelo = lectura en la curva x FD Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 30 FD = vol. Extractante x vol de reacción de color Peso suelo vol. alícuota o ppm = Absorbancia x Factor de corrección X FD FD = 20 x 13 = 43.33 2 3 Factor de corrección = x = Promedio de concentración de P de los estándares y Promedio de lectura de Absorbancia de los estándares Absorbancia = Log T – 2 Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 31 10. CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIÓNICO: CIC 10.1 Principio Una de las propiedades más importantes de los suelos es su capacidad de intercambio catiónico (CIC). La CIC se puede definir como la capacidad del suelo para retener iones cargados positivamente (cationes). Esta retención se debe a que en el suelo, el complejo coloidal presenta cargas negativas originadas por procesos de sustitución isomórfica en las láminas tetraédricas u octaédricas; por procesos de rotura en los bordes de las arcillas o por hidrólisis de los grupos – COOH y OH en los coloides orgánicos. Diferentes procedimientos son usados, actualmente, para determinar la CIC. Todos ellos están basados en el principio del lavaje del suelo, con una solución que contiene un catión que no está presente en el suelo. El método más ampliamente usado para suelos, es el del acetato de amonio (NH4OAc). El complejo es saturado con el catión amonio (NH4+), luego el exceso de este catión es lavado con alcohol etílico. El NH4+ adsorbido es determinado cuantitativamente por destilación, por titulación o por colorimetría. 10.2 Determinación de la CIC. Saturación con amonio (NH4OAc) 10.2.1 Reactivos • Acetato de amonio (NH4OAc) N pH 7.0 • 58 ml de ácido acético (CH3COOH) es adicionado a 850 ml de agua destilada. Adicionar 70 ml de hidróxido de amonio (NH4OH). Homogenizar. Enfriar. Ajustar a pH 7.0 Llevar a volumen de 1000 mI. • Alcohol etílico 95% • Magnesia calcinada ligera (MgO). Puede ser remplazado por NaOH 10 N. • Ácido clorhídrico 0.1 N. • Hidróxido de sodio 0.1 N. • Indicador rojo de metilo al 0.1 % en alcohol etílico • Reactivo de Nessler. • Fenolftaleina al 0.1% en alcohol etílico al 70 %. • Indicador mixto. Es una mezcla de volúmenes iguales de rojo de metilo al 0.66 '% y verde de bromocresol al 0.99 % en etanol. • Ácido bórico al 2 % en agua destilada y que contiene 10 ml del indicador mixto por litro. 10.2.2 Procedimiento usando (destilación) Kjeldahl 1. Pesar 5 g de suelo y colocar en un embudo que contenga papel filtro Whatman No. 2 ó su equivalente. 2. Lavar el suelo con agua destilada para eliminar los iones solubles 3. Lavar el suelo con 100 ml de NH4OAc. Recibir el lavado para determinar los cationes cambiables: Ca ; Mg ; K ; Na. 4. Lavar el suelo con alcohol etílico para remover el exceso de amonio. EI lavado termina cuando se obtiene reacción negativa con el reactivo de Nessler Nota: No se puede lavar con agua destilada debido a la reacción: NH4-suelo-NH4 + 2H2O H-suelo-H + 2 NH4OH 5. Colocar el filtro que contiene la muestra de suelo dentro del balón Kjeldahl. Adicionar magnesia calcinada ligera o 10 mI de soda 10N. Destilar. Recibir el destilado en un Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 32 6. erlenmeyer que contiene HCl 0.1N en exceso, más indicador rojo de melito, o ácido bórico al 2 % Titular el exceso de HCI con NaOH 0.1 N o con un ácido valorado cuando se usó ácido bórico. ml de HCI usado por la base NH3 me de NH4 en 5 g de suelo me de NH4 x 100 5 g de suelo Cálculos (ml de HCI 0.1N) - (ml de NaOH) = (ml de HCI usado por la base NH3) = CIC me/100 g = 10.2.3 Procedimiento usando (destilación) micro Kjeldahl 1. Seguir los procedimientos indicados del 1 al 4 en el sistema (destilación) Kjeldahl. 2. Después del lavado con alcohol, lavar el suelo con 100 ml de KCl N con la finalidad de desplazar el NH4 adsorbido. Colectar el filtrado y llevar a volumen de 100 mI con KCl N. 3. Tomar alícuota de 10 ml del filtrado y colocar en un balón micro Kjeldahl. Adicionar 2 gotas de fenolftaleina y 1 g de MgO. El MgO puede ser reemplazado por NaOH 10N. Destilar y recibir en ácido bórico al 2 % más indicador mixto. 4. Titular la solución de borato con HCI 0.01N. Cálculos. Sí la determinación fue hecha con 5 g de suelo y el volumen final fue 100 ml en KCl N. Entonces: 10 ml de la última solución, corresponde con: 10 ml x 5 g = 50 = 0.5 g 100 ml 100 Los 0.5 g de suelo retiene: V x 0.01 me de NH4+ (V = mI de HCl usados en titulación) CIC me/100 g = V x 0.01 x 100 0.5 g de suelo 10.2.4 Procedimiento ASI (Arvel H Hunter) 1. Pesar 2.5 g de suelo y colocar en vasos de agitación 2. Adicionar 25 ml de NH4OAc N pH 7.0 3. Agitar por 10 minutos. Filtrar usando papel filtro Whatman Nº 1 o su equivalente. Pasar todo el suelo remanente del vaso de agitación usando alcohol etílico. 4. Lavar el suelo con el alcohol hasta llenar el vaso de agitación (100 mI.) 5. Dejar que el suelo y filtro seque 6. Pasar suelo y filtro a otro vaso de agitación 7. Adicionar 25 ml de KCl N 8. Agitar por 10 minutos. Filtrar 9. Determinar la cantidad de amonio (NH4). Puede usarse dos alternativas en la determinación: Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 33 a. Destilación micro Kjeldahl b. Por colorimetría COLORIMETRÍA. Reactivos. • Reactivo de NaOH-fenol. Disolver 27 g de NaOH, 3 g de EDTA-Na y 5 g de NH4OAc en agua destilada. Llevar a volumen de 1000 ml. • Solución básica de fenol. Esta solución se prepara justo antes de usar. Adicionar 45 ml de fenol líquido a 1000 ml del reactivo de NaOH • Solución de NaClO (solución de clorox). Mezclar una parte de 5.25% de NaClO (lejía) con 4 partes de agua. • Preparar soluciones estándares de NH4+ de 0 ; 10 ; 20 microgramos de N/ml, a partir de la sal de NH4Cl Procedimiento 1. A partir del filtrado (punto 8 del procedimiento ASI) preparar una dilución de 20 veces (20x) 2. Tomar una alícuota de 3 mI de la dilución 20x 3. Adicionar 4 ml de la solución básica de fenol 4. Adicionar 10 ml de In solución de clorox. 5. Dejar en reposo por 30 minutos 6. Leer la tramitancia o absorbancia a longitud de onda 630 nm 7. En forma paralela correr curva de calibración de 3 ml de los estándares de 0 ; 10 ; 20 microgramos de NH4-N por ml. Nota: En el extracto amónico de cualquiera de las formas usadas para la determinación de la CIC se puede medir la cantidad de los cationes: Ca ; Mg ; K ; Na. 10.3 Procedimiento mediante saturación con acetato de sodio (NaOAc), 1N pH 8.2 10.3.1 Reactivos • Acetato de sodio (NaOAc) N pH 8.2. Diluir 40 g de NaOH en unos 500 ml de agua destilada y mezclar con 57 mI de ácido acético (CH3COOH) del 99.5%. Ajustar a pH 8.2 con NaOH ó con CH3COOH. Llevar a volumen de 1000 ml. Se puede preparar también, disolviendo 82.04 g de acetato de sodio anhidro (CH3COONa); ajustar a pH 8.2 y luego llevar a volumen de 1000 ml. • Acetato de amonio N pH 7.0 • Alcohol etílico 10.3.2 Procedimiento 1. Pesar 5 g de suelo en un frasco o erlenmeyer de 100 ó 125 ml. 2. Adicionar 30 ml de NaOAc y agitar por 10 minutos. 3. Filtrar la suspensión en embudos Buchner, aplicando succión 4. Lavar el suelo con 5 porciones de NaOAc N de 20 mI c/u. 5. Descartar los filtrados de NaOAc. Lavar el suelo con 10 porciones de 5 ml de alcohol etílico. Evitar que el suelo se seque completamente. 6. Reemplace los erlenmeyers y lave con 5 porciones de 20 ml de NH3OAc N pH 7.0. Llevar a volumen de 100 ml con NH4OAc y luego determinar por fotometría el contenido de sodio, previa calibración del equipo con patrones de Na en NH4OAc. 7. La cantidad de Na determinado y expresado en me/100 g. de suelo es la CIC. Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 34 11. DETERMINACIÓN DE CATIONES CAMBIABLES 11.1 Principio Los extractos obtenidos durante el proceso de saturación con acetato de amonio (NH4OAc) en la determinación de la CIC, contiene los cationes cambiables desplazados por el catión saturante (NH4). Los cationes desplazados son principalmente: Ca++ ; Mg++ ; K+ ; Na+, si se trata de suelos de reacción alcalina; pero si los suelos son ácidos se encontrará además la presencia de H+ y Al+++ En la solución de NIH4OAc, los cationes Ca ; Mg ; Na y K pueden ser determinados por fotometría de absorción de emisión, e inclusive el Ca y el Mg pueden ser evaluados por titulación. Para la determinación de Al y del H, en suelos ácidos, métodos de titulación son los más comúnmente usados. Cuando se trata de suelos salinos (CE > 4.0 mmhos/cm), la determinación de los cationes cambiables es interferida debido a que estos suelos contienen cantidades de sales de Ca, Mg, K ó Na que se disolvieron con la solución saturante, no permitiendo en la determinación del catión, diferenciar entre el cambiable v el soluble. Por otro lado, es virtualmente imposible eliminar todas las sales solubles sin producir una alteración de la relativa proporción de los cationes cambiables. De tal forma que para poder determinar los cationes cambiables en estos suelos, es necesario cuantificar en forma separada los solubles y los cambiables, para luego hallar por diferencia la cantidad de cationes cambiables reales. También se debe considerar que el CaCO3 que puede estar presente en el suelo, es posible a ser solubilizado por el NH4OAc y por consiguiente esta solución no puede ser usada, para evaluar el Ca cambiable en suelos calcáreos. Sin embargo, se debe tener en cuenta que en los suelos calcáreos, el complejo de cambio esta saturado mayormente con Ca y por lo tanto la diferencia entre la CIC y Ia suma de: Mg, K y Na es suficiente para estimar la cantidad de Ca cambiable. Las reacciones involucradas en este proceso, pueden ser resumidas en la siguiente gráfica: Ca K – coloide – Na + NH4 Mg NH4 NH4 – coloide – NH4 NH4 + Ca, Mg, K, Na 11.2 Determinación de Ca++ y Mg++ por titulación 11.2.1 Principio Para la determinación del Ca y Mg se utiliza la sal di sódica del ácido etilendiamino tetraacético (EDTA) conocida como verseno, titriplex, etc. Químicamente es un agente quelatante lo que significa que contiene grupos donadores de electrones que al reaccionar forman anillos en los cuales las uniones del metal son enlaces covalentes. En esta reacción es necesaria la utilización de indicadores de titulación. 11.2.2 Reactivos • Solución amortiguadora de hidróxido de amonio-cloruro de amonio. Disolver 67.5 g de NH4CI en 570 mI. de NH4OH concentrado. Llevar a volumen de 1000 ml con agua destilada. Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 35 • • • • • • Hidróxido de sodio (NaOH) 6 N Estándar de calcio 0.0 1 N. Pesar 0.5 g de CaCO3 puro y disolver en 10 ml de HCI 1:3; llevar a volumen de 1000 mI. Indicador negro de eriocromo T. Pesar 0.5 g. del indicador negro de eriocromo T y 4.5 g de cloruro de hidroxilamina (NH2OHCI); disolver en 100 ml de aIcohol etílico al 95 %. Inhibidor de carbamato. Disolver 1.5 g de la sal sódica del ácido di etil tiocarbamico en agua destilada y llevar al volumen de 100 mI. ó utilice en la titulación directamente los cristales de la sal. Indicador murexide (purpurato de amonio). Usando un mortero, mezclar 0.5 g de murexide con 100 g. de sulfato de potasio (K2S04), tratar de pulverizar. EDTA (verseno) 0.02 N. Disolver 4 g de la sal de EDT A y 0.05 .g de Mg2Cl . 6H2O en agua destilada y llevar a volumen de 1000 mI. Establecer su normalidad con respecto al patrón de calcio, murexide y negro eriocromo T, de acuerdo al siguiente procedimiento: En una alícuota de 10 ml del patrón de calcio, adicionar 5 gotas de NaOH, mezclar, adicionar 0.05 g de murexide, mezclar, adicionar agua destilada y titular con EDTA 0.02 N. La normalidad será: N= 10 ml (alícuota) x 0.0 1 N de solución de Ca = Gasto de EDTA 0.1 5 = 0.02 11.2.3 Procedimiento 11.2.3.1 Calcio más Magnesio 1. Del extracto amónico, tomar alícuota de 20 ml. 2. Llevar a volumen de 100 ml con agua destilada 3. Adicionar 6 gotas de la solución de carbamato y 1 ml de la solución amortiguadora 4. Adicionar 0.05 mI. del indicador negro eriocromo T 5. Homogenizar y titular con EDTA hasta cambio de color: de rojo oscuro a azul claro Cálculos Ca + Mg me/100 g = ml de EDTA x N del EDTA x vol. del extracto Alícuota x peso del suelo 11.2.3.2 Calcio 1. Del extracto amónico, tomar alícuota de 20 ml. 2. Llevar a volumen de 100 ml con agua destilada 3. Adicionar 6 gotas de solución de carbamato y luego 3 ml de NaOH 6 N Nota: la cantidad de NaOH esta condicionado por la cantidad de alícuota del extracto amónico y debe ser tal que permita elevar el pH de la alícuota a un valor de 12 4. Adicionar 0.05 g del indicador murexide 5. Titular con EDTA hasta el cambio de color: rosado a violeta Cálculos Ca me/100 g = ml de EDTA x N del EDTA x vol. del extracto Alícuota x peso del suelo Mg me/100 g = (me Ca + Mg / 100 g) – (me Ca / 100 g) Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 36 11.3 Determinación de Ca++ y Mg++ por fotometría de absorción El calcio y el magnesio, se pueden determinar en el extracto amónico, mediante fotometría de absorción. En este caso, para evitar las interferencias se debe usar solución de lantano al 1 %. Seguir las indicaciones del manual del equipo. 11.4 Determinación de Na+ y K+ por fotometría de emisión Las determinaciones de sodio y potasio, normalmente se llevan a cabo por fotometría de emisión (fotómetro de llama) o por absorción (fotómetro de absorción atómica). En ambos casos se siguen las indicaciones del manual del equipo. La medida se hace en el extracto amónico. 11.5 Determinación de Aluminio e Hidrógeno (Al+++ y H+ : acidez intercambiable) 11.5.1 Principio La acidez del suelo proviene de diferentes fuentes que son capaces de ceder protones (H+). En los suelos del trópico húmedo con un pH menor a 5.5, el catión Al+++ es predominante. Existen también pequeñas cantidades de H+. La determinación consiste en la extracción del Al+++ e H+ con una sal neutra no amortiguada y luego la titulación de ambos en el extracto, para lo cual se usa una base estandarizada. La reacción de titulación puede ser simplificada: AICl3 HCl + + 3 NaOH Na(OH) Al(OH)3 NaCl + + 3 NaCl H2O Si se quiere cuantificar en forma separada Al+++ e H+, se agrega al extracto titulado NaF y luego se titula Al+++ con un ácido estandarizado. Las reacciones son: Al (OH)3 NaOH + + 6 NaF HCl 3 NaOH NaCl + + Na2AIF6 H2O La diferencia entre acidez intercambiable (Al+++ + H+ ) y el aluminio (Al+++) da el hidrógeno intercambiable. 11.5.2 Reactivos • Cloruro de potasio (KCl) N. Pesar 74.06 g de la sal de KCl y llevar a volumen de 1000 ml • Hidróxido de sodio (NaOH) 0.01N • Acido clorhídrico (HCl) 0.01 N • Fluoruro de sodio (NaF) al 4% • Fenolftaleina al 0.1% en alcohol 11.5.3 Procedimiento 1. Pesar 2.5 g de muestra de suelo 2. Adicionar 25 ml de la solución de KCl N 3. Agitar por 10 minutos. Filtrar Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 37 4. 5. 6. 7. Tomar alícuota de 10 ml. Adicionar 15 ml de agua destilada Adicionar 3 – 4 gotas del indicador fenolftaleina Titular con NaOH 0.01 N hasta cambio de color. Anotar el gasto. Para hacer las determinaciones de hidrógeno y aluminio, a la solución titulada una gota de HCI 0.01 N para decolorar. Si la muestra tiene Al+++ el color rosado retorna. Adicionar 6 ml de NaF y titular con HCl 0.01 N hasta desaparecer el color rosado. Agregar 2 gotas de fenolftaleina y si el color rosado reaparece continúe la titulación con HCl 0.01N hasta la desaparición de color rosado por algunos minutos. Anotar el gasto de HCl 0.01N Cálculos + 11.5.4 Al +++ + H me / 100 g = gasto de NaOH x N del NaOH x Vol. de extracción x 100 Alícuota x peso de suelo Al +++ me / 100 g = gasto de HCl 0.01 N x N del HCl x Vol. de extracción x 100 Alícuota x peso de suelo Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 38 12. DETERMINACIÓN DE MICRONUTIUENTES: Fe - Cu - Zn - Mn. 12.1 Principio. El análisis de estos elementos para diagnosticar su presencia y disponibilidad en el suelo, generalmente no es llevado a cabo dentro de un análisis de rutina; sin embargo, en algunos casos puede, revelar la existencia de un factor limitante para el crecimiento de las plantas. Dentro del análisis de estos elementos, existe todavía cierta dificultad en la elección del método de extracción. Lindsay y Norvell, han desarrollado agentes quelatantes en base al ácido dietilentriamino pentaacético (DTPA), CaCl2 y trietanolamina (TEA) como extractantes. Existen otros tales como: NH4OAc más EDTA y el HNO3. Una vez extraídos los elementos, estos pueden ser cuantificados mediante fotometría de absorción (absorción atómica). Por ser de interés, se presentan dos metodologías para la extracción de estos nutrientes. La primera conocida como metodología ASI (Agro Services International, INC) y la segunda, la propuesta por Lindsay y Norvell. 12.2 Metodología ASI para: Cu – Fe - Mn – Zn 12.2.1 Reactivos • Solución extractante ASI (0.25N NaHCO3 - 0.01M EDTA - 0.01N NH4F). Disolver 21.0 g. de NaHCO3 ; 3.72 g EDTA-Na ; y 0.37 g NH4F en agua destilada y llevar a volumen de 1000 mI. • Solución de superfloc 127. Disolver 0.05 g de superfloc 127 en 1000 mI. de agua destilada. • Estándares de Fe - Cu - Zn - Mn. Preparar los siguientes estándares para obtener la curva en el equipo: Solución estándar 1. Sólo extractante ASI Solución estándar 2. 1 mg Cu/l ; 5 mg Fe/l ; 2 mg Mn/l ; 1 mg Zn/l en extractante ASI Solución estándar 3. 2 mg Cu/l ; 10 mg Fe/l ; 4 mg Mn/l ; 2 mg Zn/l en extractante ASI 12.2.2 Procedimiento 1. Pesar 2.5 g de muestra de suelo. 2. Adicionar 20 ml de extractantes ASI 3. Agitar la solución por 10 minutos. 4. Adicionar 5 ml de superfloc 127; agitar para mezclar. Dejar en reposo 1 minuto o más. 5. Filtrar a través de parel filtro Whatman No. 1 ó equivalente. 12.2.3 Determinación Leer la concentración de cada uno de los elementos por absorción atómica directamente o en una dilución de acuerdo a las características del equipo. 12.3 Metodología de Lindsay y Norvell – DTPA 12.3.1 Reactivos Solución extractora de DTPA: en una fiola de 1000 ml poner 600 ml de agua destilada. Agregar 14.9 g de TEA (trietanolamina) y disolver. Agregar 1.967 g de DTPA (ácido dietilentriamino pentaacético) y disuelva. Agregue 1.470 g de CaCl2.2H2O y disuelva. 39 Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas Llevar a volumen de 900 ml. Ajustar el pH a 7.3 con HCl 6N (se requiere +/- 13 ml). Llevar a volumen de 1000 ml. 12.3.2 Procedimiento 1. En un frasco de extracción poner 10 g. de suelo y 20 ml de la solución extractora DTPA 2. Agitar por 2 horas. Filtrar la solución usando papel filtro Whatman No.42 12.3.3 1. 2. Determinación Usando equipo de absorción atómica determinar la concentración de los elementos, previa calibración de acuerdo al manual del equipo. Se deben preparar soluciones stock para la calibración. Una solución stock de 1000 mg/I es preparada de la siguiente forma: Fierro (Fe) Manganeso (Mn) Zinc (Zn) Cobre (Cu) 0.4979 g FeSO4 . 7H2O por 100 ml de N HNO3 0.2876 g KMnO4 por 100 ml de N HNO3 0.4399 g ZnSO4 . 7H2O por 100 ml de N HNO3 0.3930 g CuSO4 . 5H2O por 100 ml de N HNO3 Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 40 13. DETERMINACIÓN DEL AZUFRE DISPONIBLE EN SUELOS 13.1 Principio. La determinación del azufre disponible en suelos, se complica por la multiplicidad del origen de las formas disponibles del elemento y por sus magnitudes en relación con los requerimientos por las plantas. Existen varios procedimientos para la determinación del azufre. Algunos basados en la precipitación en un medio ácido, como sulfato de bario y otros basados en turbidimetría en la cual la absorción de la suspensión es medida en un espectrofotómetro. El método que se describe, es el propuesto por Mehlich y Fowling mediante el uso del cloruro de amonio (NH4Cl) como extractante y precipitación con solución de acetato de bario (BaOAc) y ácido acético (CH3COOH). También se describe otra alternativa, basada en la extracción en una solución de acetato de amonio (NH4OAC) más ácido acético (CH3COOH). 13.2 Extracción con BaOAc – CH3COOH 13.2.1 Reactivos • Solución extractora. NH4CI 0.5N. Disolver 26.73 g de NH4CI en +/- 900 mI de agua destilada, bufferar la solución a pH 7.0 con NH4OH • Reactivo de precipitación. BaOAc + CH3COOH. Disolver 255 g de BaOAc en una solución de 100 mI de CH3COOH y 500 ml de agua destilada (calentar si es necesario), diluir a 1000 ml. • Stock estándar de 100 mg de S por litro (100 ppm S). Disolver 0.443 g de Na2SO4 anhidro en agua y diluir a volumen de 1000 ml. • Reactivo de siembra. Añadir 70 ml de la solución stock estándar a un frasco volumétrico de 500 ml que contenga 250 ml de la solución extractora más 2 ml de HCl. Diluir a volumen de 500 ml con la solución extractora. • Estándares para la curva patrón de acuerdo a lo siguiente: Stock Estándar ml 0 5 10 15 20 Sol. Extractora ml 100 95 90 85 80 Vol. Final ml 100 100 100 100 100 Concentración mg S / l (ppm S) 0 5 10 15 20 13.2.2 Procedimiento 13.2.2.1 Extracción del azufre del suelo 1. Pesar 5 g. de suelo y colocar en frascos de extracción 2. Añadir 20 ml de la solución extractora 3. Agitar por 15 minutos el agitador de tipo horizontal a velocidad rápida 4. Filtrar usando papel filtro Whatman No 5. Si el filtrado es turbio, refiltrar. 13.2.2.2 Desarrollo de la turbidimetría 1. Tomar alícuota de 5 ml del extracto y 5 mI de cada uno de los estándares de la curva patrón 2. Colocar en tubos de ensayo. Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 41 3. 4. 5. 6. Añadir 1 ml del reactivo de siembra Añadir 1 ml del reactivo de precipitación Mezclar y dejar en reposo por 10 minutos Leer tramitancia a longitud de onda de 420 nm. Cálculos 13.2.2.3 Empleando la curva patrón determinar concentraciones de azufre (S) en las muestras 13.3 Extracción con NH4OAc – CH3COOH 13.3.1 Reactivos • Solución extractora. Disolver 39 g. de acetato de amonio en 1000 ml de CH3COOH 0.25N. • Carbón activado. Lavar el carbón con la solución extractora hasta eliminación de sulfatos. • Solución de semilla ácida. Preparar HCI 6N que contenga 20 mg de S / I (20 ppm de S) como K2SO4. • Cloruro de bario. BaCl2 . 2H2O, en cristales de 20 a 60 mallas • Stock estándar de 100 mg de S / l, (100 ppm de S). Disolver 0.5434 g de K2S04 y llevar a volumen de 1000 ml con solución extractora. • Estándares para la curva patrón de acuerdo a lo siguiente: Stock 100 mg/l ml 0 1.25 2.50 5.00 7.50 10.0 Sol. Extractora ml 25.00 23.75 22.50 20.00 17.50 15.00 Vol. Final ml 25 25 25 25 25 25 Concentración mg S / l (ppm S) 0 5 10 20 30 40 13.3.2 Procedimiento 13.3.2.1 Extracción del azufre del suelo 1. Agitar 10 g. de suelo con 7.5 ml de la solución extractora por 30 minutos. 2. Adicionar 0.25 g de carbón activado y luego agitar por 3 minutos. 3. Filtrar la suspensión usando papel filtro Whatman No. 42 13.3.2.2 1. 2. 3. 4. 5. 6. Desarrollo de la turbidimetría Tomar alícuota de 10 ml de los extractantes y 10 ml de cada uno de los estándares de la curva patrón. Colocar en tubos de ensayo. Adicionar 1 ml de la solución de semilla ácida. Agitar. Adicionar 0.5 g de BaCI2 . 2H2O en cristales. Dejar en reposo 1 minuto; luego agitar hasta que los cristales se disuelvan Después de 8 - 10 minutos de disueltos los cristales, leer tramitancia a 420 nm de longitud de onda. 13.3.2.3 Cálculos Con los datos de la tramitancia y concentración de estándares construya la gráfica. Halle la concentración de S en la curva Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 42 14. DETERMINACIÓN DEL BORO DISPONIBLE EN LOS SUELOS. 14.1 Principio. En este caso se trata de estimar el boro disponible para las plantas, sin tener en cuenta el boro total debido a la extrema insolubilidad de los compuestos nativos de este elemento. El método más frecuentemente utilizado es el de Berger y Truog: soluble en agua caliente utilizando un condensador de reflujo. Sin embargo, actualmente se han desarrollado nuevas formas de extracción, Ej.: extracción con fosfato de calcio. Para la cuantificación del boro extraído, diferentes métodos se utilizan. El carmín sulfúrico y el de la curcumina son los más empleados. 14.2 Extracción con fosfato de calcio y determinación del boro con curcumina 14.2.1 Reactivos • Solución extractante. Fosfato de calcio. Disolver 2.03 g de CaH4(PO4)2 . 2H2O en +/- 1000 ml de agua que tiene 1.0 mI de HCl concentrado. Llevar a volumen final de 1000 ml. • Solución de superfloc 127. Disolver por agitación 0.05 g de superfloc 127 en +/- 800 ml de agua destilada. Llevar a volumen de 1000 ml. • Solución de curcumina: 15 ml de glicerol, 2 ml de DTPA (ácido dietilentetraamina penta acético 41% en agua) que en caso de no disponerse se puede prescindir, y 1 g de curcumina para 1000 ml de ácido acético. Agitar para disolver la curcumina. • Ácido sulfúrico concentrado. • Metano o etanol. Una mezcla de 3 partes de metanol, 2 partes de agua y 20 ml de glicerol por litro, ha sido probada con buenos resultados • Preparar serie de estándares de boro: 0 ; 1 ; 2 ; 3 mg de B/l a partir de ácido bórico disuelto en solución de fosfato de calcio. 14.2.2 Procedimiento 14.2.2.1 Extracción del boro Nota: usar material de plástico o de vidrio libre de boro. 1. Pesar 5 g de suelo y adicionar 20 ml de la solución extractante de fosfato de calcio. 2. Agitar la solución por 10 minutos. 3. Adicionar 5 ml de solución de superfloc 127, agitar lentamente por rotación para mezclar. 4. Dejar en reposo por 2 a 3 minutos y luego filtrar a través de papel filtro Whatman Nº 1 ó equivalente. 14.2.2.2 Determinación del boro extraído Nota: usar material de plástico o de vidrio libre de boro. 1. Tomar alícuota de 0.5 ml del filtrado. Adicionar 3.5 ml de la solución de curcumina, mezclar. 2. Adicionar 1 ml de H2SO4 concentrado, mezclar. Dejar en reposo por 15 minutos o más. 3. Adicionar 15 ml de metanol o etanol y luego mezclar. Dejar en reposo por 20 minutos, pero no más de 90 minutos. 4. Leer % de tramitancia a 555 nm de longitud de onda. 5. En forma paralela hacer curva patrón tomando alícuotas de 0.5 ml de la serie de estándares Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 43 14.3 Extracción con agua caliente y determinación del boro con curcumina 14.3.1 Reactivos • Solución extractante. Disolver 10 g de CaCl2 . 2H2O en agua destilada y llevar a volumen de 1000 ml • Solución de curcumina – ácido oxálico: Disolver 0.04 g de curcumina y 0.5 g de ácido oxálico en 100 ml de alcohol etílico. Mantener en refrigeración y en lugar oscuro. Usar el reactivo dentro de los dos días de preparado. • Solución estándar de 5 mg de B/l (5 ppm B). 14.3.2 Procedimiento 14.3.2.1 Extracción del boro 1. Pesar 10 g. de suelo y colocar dentro de un erlenmeyer con bajo contenido de boro y tubo de reflujo. 2. Adicionar 20 ml de solución extractante. 3. Hervir por 5 minutos. Dejar enfriar ligeramente y luego retirar de la plancha. 4. Inmediatamente transferir la suspensión a un tubo plástico de centrífuga. Centrifugar por 15 minutos a 3000 rpm. 14.3.2.2 Determinación del boro extraído. 1. Del sobrenadante, tomar alícuota de 2 ml y colocar dentro de un vaso plástico. 2. Adicionar 4 ml de la solución de curcumina – ácido oxálico. Mezclar por rotación. 3. Evaporar a sequedad usando un baño maría (temperatura no mayor a 55º C) 4. Enfriar, adicionar 25 ml de alcohol absoluto para disolver. Filtrar en tubo limpio. 5. Medir la tramitancia a 545 nm de longitud de onda. 6. Preparar curva patrón tomando alícuotas del estándar de 5 mg de B/l (5ppm B), realizando el siguiente procedimiento: medir para cada uno de los 5 vasos 20 ml de agua destilada, luego adicionar a partir del estándar de 5 mg de B/l tal como se detalla y luego proceder como muestra. Nº de Vaso 1 2 3 4 5 Estándar de B ml 0.0 0.5 1.0 2.0 3.0 Concentración de B mg B / l 0.00 0.12 0.24 0.45 0.65 14.4 Extracción con agua caliente y determinación del boro con carmín 14.4.1 Reactivos Nota: Usar material de plástico resistente al calor, o de vidrio libre de boro. • Solución de carmín sulfúrico. Pesar 0,460 g. de rojo carmín, disolver en 500 ml de ácido sulfúrico concentrado mediante agitación. Llevar a volumen de 1000 ml con ácido sulfúrico concentrado. • Solución estándar de 5 mg de B/l Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 44 14.4.2 Procedimiento 14.4.2.1 Extracción del boro Seguir el mismo procedimiento indicado anteriormente en 14.3.2.1 14.4.2.2 Determinación del boro extraído 1. Tomar alícuota de 1 ml del extracto. 2. Adicionar 10 ml de solución de carmín sulfúrico. Agitar para homogenizar. 3. Dejar en reposo por 45 minutos. 4. Leer tramitancia a 595 nm de longitud de onda. 5. En forma paralela a la determinación del boro en las muestras, hacer curva patrón a partir del estándar de 5 mg de B/l, de acuerdo a lo siguiente: Alícuota del Estándar ml 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 * Datos como ejemplo Volumen de agua ml 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 Carmín ml 10 10 10 10 10 10 Concentración mg B / l 0.00 0.09 0.18 0.27 0.36 0.45 Absorbancia 0.00 * 0.14 * 0.22 * 0.34 * 0.46 * 0.57 * Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 45 II. 15. SUELOS SALINOS Y SODICOS ANÁLISIS DE SUELOS SALINOS Y SODICOS La formación y acumulación de sales en los suelos se debe a numerosos procesos geoquímicos que ocurren en la parle superior de la corteza terrestre. Cuando un suelo contiene un exceso de sales solubles, se le denomina salino. Los problemas de salinidad del suelo, surgen frecuentemente por la presencia de Na+ ; Cl- ; SO4= y en menor escala por: Ca++ ; Mg++ ; y HCO3-. Por otro lado, se debe considerar que la fuerte alcalinidad de los suelos esta asociado con la condición de sodicidad que, generalmente se manifiesta por el pH del suelo suficientemente alto que puede llegar hasta valores de 10.0 (presencia de carbonato de sodio). Dentro de las principales sales solubles en suelos de las zonas áridas, se tienen diferentes grupos. El grupo carbonato, representado por el carbonato de calcio y carbonato de magnesio; el grupo sulfatos constituidos por el sulfato de calcio (yeso), el sulfato de magnesio y el sulfato de sodio. El grupo cloruro, que conjuntamente con el sulfato son los principales compuestos responsables de la formación de suelos salinos, incluye al cloruro de calcio, de magnesio, de sodio y potasio; luego el grupo nitrato y borato. Cada una de estas sales tiene diferente solubilidad en agua y también diferente grado de toxicidad. EI análisis de los suelos brinda la información necesaria para la evaluación de la cantidad de estas sales y su posible efecto en el desarrollo de los cultivos. Para caracterizar químicamente un suelo salino, sódico o salino-sódico, se requieren los siguientes datos: pH, porcentaje de saturación de agua, conductividad eléctrica del extracto de saturación, cantidad de cationes solubles: Ca++ ; Mg++ ; Na+ y K+ ; cantidad de aniones solubles: CI- ; SO4= ; HCO3- ; CO3= ; NO3- y boro soluble; CIC y cationes cambiables. Además yeso soluble. 15.1 Determinación del porcentaje de saturación, extracto de saturación y conductividad eléctrica Procedimiento Seguir la metodología descrita en la determinación de sales solubles – conductividad eléctrica (I – 5.4.1) 15.2 Determinación de cationes solubles Procedimiento Determinar el Ca++ y Mg++ solubles a partir del extracto de saturación utilizando EDTA 0.02N siguiendo las indicaciones dadas para Ca++ y Mg++ cambiables. Alternativamente, puede determinarse por fotometría de absorción atómica (AA) utilizando solución de lantano al 1% Determinar Na+ y K+ por fotometría de llama o por fotometría de absorción atómica (AA). Una vez determinado el Na+ en el extracto de saturación y conociendo la CIC del suelo y el Na+ cambiable (extraído con NH4OAc) hallar el porcentaje de saturación de sodio. Se debe tener presente que en suelos salinos, el NH4OAc extrae las bases solubles. En consecuencia, para obtener el verdadero calor del Na+ cambiable es necesario deducir el Na+ Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 46 extraído con agua: Na+ cambiable en me/100 g = Na+ extraído con NH4OAc – Na+ soluble en agua El Na+ soluble en agua se expresa en me/l y se convierte en me 100 g. de suelo, teniendo en cuenta el porcentaje de saturación en agua (PS): Na soluble en agua me / 100 g + = Na soluble en me / l x PS 1000 + % saturación de Na = + Na cambiable en me / 100 g x 100 CIC en me / 100 g + 15.3 Determinación de aniones solubles 15.3.1 Carbonato de CO3= y bicarbonatos HCO3- 15.3.1.1 Principio Los carbonatos (CO3=) y los bicarbonatos (HCO3-) en una solución pueden ser determinados por titulación de la solución usando un ácido de normalidad conocida y los indicadores fenolftaleina y rojo de metilo-verde de bromocresol respectivamente. Cuando el color de la fenolftaleina desaparece, indica la mitad de la neutralización del carbonato. En este momento el segundo indicador es adicionado y la titulación sé continua. Cuando el color cambia de claro a rosado pálido, el punto final de la completa neutralización del bicarbonato es alcanzado. Las siguientes reacciones ilustran estos cambios: 2 Na2CO3 2 NaHCO3 + + H2SO4 H2SO4 2 NaHCO3 Na2SO4 + + 2 H2O Na2SO4 + 2 CO2 15.3.1.2 Reactivos • Indicador mixto. Disuelva 0.02 g de rojo de metilo y 0.10 g de verde de bromocresol en 100 ml de alcohol etílico de 95º • Fenolftaleina al 1% en etanol al 50 % • Ácido sulfúrico 0.01N (Sí se presenta en la titulación turbidez, cambie el sulfúrico por clorhídrico) 15.3.1.3 Procedimiento 1. En una cápsula de porcelana o en un vaso, colocar una alícuota del extracto de saturación 2. Agregue una gota de fenolftaleina y si la solución se enrojece, agregue gota a gota H2SO4 0.01N a intervalos de 5 segundos, hasta que desaparezca el color. Anote este gasto como Y. 3. Agregue luego 3 gotas del indicador mixto y continúe la titulación con H2SO4 0.01N hasta la obtención de un color rosado-pálido. Designe este gasto corno Z. 4. Lleve un blanco de reactivos con agua destilada hervida (libre de CO2) 15.3.1.4 Cálculos CO3 me / l = = 2* Y x Norm. del H2SO4 x 1000 ml de alícuota * Desde que el carbonato es convertido solo a bicarbonato, esto es solo la mitad de la neutralización, la total neutralización necesitará 2Y ml de ácido. Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 47 HCO3 - me / l = (Z – 2Y) x Norm. del H2SO4 x 1000 ml de dilución 15.3.2 Determinación de cloruros 15.3.2.1 Principio El ión cloro se combina con el ión plata, formando cloruro de plata. El indicador cromato de potasio, indica el punto final de la titulación del cloruro. Posteriores modificaciones han desarrollado nuevos métodos. Por ser de interés se describe primero el basado en la reacción con el AgNO3 y segundo lugar el basado en la titulación con nitrato de mercurio. 15.3.2.2 Método del nitrato de plata AgNO3 Reactivos • Indicador cromato de potasio al 5 %. Disolver 5 g. de la sal K2CrO4 polvo en 100 ml de agua. • Estándar de nitrato de plata. Disolver 2.395 g. de AgNO3 en agua y diluir a 1000 ml. Estandarizar contra una solución de NaCl 0.014N. Almacenar en botella de color ámbar. • Estándar de cloruro de sodio 0.014N. Disolver 0.824 g. de NaCl secado a 140º C, en agua destilada libre de cloro y diluir a 1000 mI. • Reactivos especiales para la remoción de interferencias: Suspensión de hidróxido de aluminio. Disolver 12.5 g. de sulfato de aluminio y potasio (AlK(SO4)2.12H2O) ó sulfato de aluminio y amonio (AlNH4(SO4)2.12H2O) en agua destilada. Calentar a 60º C y adicionar 5.5 ml de NH4OH con agitación. Dejar en reposo una hora. Lavar el precipitado por decantación con agua destilada hasta estar libres de cloruros. La suspensión ocupa un volumen de aproximadamente 100 mI. • Hidróxido de sodio N. Disolver 40.01 g. de NaOH en 1000 ml de agua destilada. • Ácido sulfúrico N. Diluir 28 ml de H2SO4 concentrado en agua destilada y llevar a volumen de 1000 mI. Procedimiento 1. Tomar una alícuota del extracto de saturación. Llevar a un volumen de 100 ml con agua destilada. Si la muestra es coloreada, adicione 3 ml de la suspensión de hidróxido de aluminio [ Al(OH)3 ]; mezclar y dejar sedimentar; filtrar y lavar. 2. Controlar el pH de la muestra. Este debe estar entre 7 a 10. Para ajustar a este rango use soluciones de H2SO4 ó NaOH 3. Adicionar 1 ml del indicador K2CrO4 4. Titular con el AgNO3 estandarizado hasta cambio de color 5. Lleve un blanco usando agua destilada. Cálculos Cl en me / l - = (A – B) x Normalidad del AgNO3 x 1000 ml de alícuota A B = = ml de AgNO3 usados en la muestra ml de AgNO3 usados en el blanco 48 Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 15.3.2.3 Método del nitrato de mercurio (Método de Clarck y posteriores modificaciones Reactivos • Solución concentrada ácida – nitrato de mercurio. Disolver 3.25 g. de Hg(NO3)2 en 0.05N de HNO3, llevar a volumen de 1000 mI. • Solución diluida ácida - nitrato de mercurio. Tomar 50 ml de la solución concentrada ácida - nitrato de mercurio y llevar a volumen de 1000 ml con 0.05N de HNO3. 1 ml de esta solución se combinará con 35.45 micro gramos de cloro. • Solución diphenylcarbazone al 0.5 %. Disolver 5 g de diphenylcarbazone en 1000 ml de etanol. Mantener la solución en refrigeración. • Estándar de 1000 mg de Cl-/l. Disolver 1.649 g de NaCl en 1000 mI. de agua destilada. Procedimiento 1. Tomar una alícuota de la muestra (normalmente 5 mI). Adicionar 10 ml de 0.05N de HNO3 más 0.5 ml de la solución de diphenylcarbazone. 2. Titular la muestra con la solución diluida ácida - nitrato de mercurio. 3. Controlar la normalidad de la solución diluida ácida - nitrato de mercurio contra el estándar de cloruro. Cálculos Cl en me / l - = gasto de Hg(NO3)2 x Normalidad del Hg(NO3)2 x 1000 ml de alícuota 15.4 Determinación de Cloro extractable en suelos Se refiere al cloro que puede ser estriado por alguna solución diferente al agua. En este caso se utiliza 0.05N de ácido nítrico. El procedimiento para determinar el cloro extraído es el mismo que el descrito anteriormente (solución diluida ácida - nitrato de mercurio). 15.4.1 Reactivos • Solución concentrada ácida - nitrato de mercurio • Solución diluida ácida- nitrato de mercurio • Diphenylcarbazone al 0.5 %. • Solución 0.05N HNO3. Adicionar 3 ml de HNO3 en agua destilada. Llevar a volumen de 1000 ml • Solución estándar de 1000 mg de Cl- / litro 15.4.2 Procedimiento 1. Pesar 2.5 g de suelo y adicionar 25 mI de 0.05N HNO3. Agitar. Filtrar. 2. Tomar alícuota de 5 ml del filtrado y adicionar 10 mI de 0.05N de HNO3* que contiene 0.5 ml de la solución de diphenylcarbazone. 3. Titular la muestra con solución diluida ácida - nitrato de mercurio, llegando al punto final de la titulación cuando se presenta un color violeta claro. . 4. Controlar la normalidad de la solución diluida ácida - nitrato de mercurio contra el estándar de Cl* Esta solución se prepara antes de ser usada y dura un día. Adicionar 50 ml de la solución de diphenylcarbazone a 1000 ml de 0.05N HNO3 Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 49 16. DETERMINACIÓN DEL YESO SOLUBLE 16.1 Principio El yeso es disuelto por agitación de la muestra en un volumen de agua. El yeso solubilizado es precipitado en el extracto por adición de acetona. Este precipitado es redisuelto en agua y la cantidad de yeso puede ser medido por evaluación de la cantidad de calcio o por medida de la conductividad eléctrica de la solución redisuelta en agua. Este último procedimiento es el más común. 16.2 Reactivos • Acetona grado reactivo 16.3 Procedimiento 1. Pesar 10 a 20 g de suelo. Pasar la muestra a un frasco de agitación. 2. Adicionar un volumen de agua suficiente para disolver el yeso (50 a 100 ml). 3. Agitar el frasco en agitador reciprocante por 15 minutos. 4. Filtrar la suspensión o dejar en reposo para su sedimentación. 5. Transferir una alícuota de 20 ml del filtrado o del sobrenadante hacia un tubo cónico de centrifugación. 6. Adicionar 20 ml de acetona y mezclar. Dejar en reposo hasta que el precipitado flocule 7. Centrifugue. Invierta el tubo y decante el líquido sobrenadante. 8. Lave con 10 ml de acetona y centrifugue de nuevo. Invierta el tubo y decante el líquido sobrenadante. 9. Disuelva el precipitado con 40 ml de agua destilada. 10. Mida In conductividad eléctrica de la solución. 16.4 Cálculos Determine la concentración del yeso en la solución, con referencia a una gráfica que muestre la relación entre la concentración y la conductividad eléctrica de las soluciones de yeso. Esta gráfica puede construirse por medio de los siguientes datos: Concentración de CaSO4 me/l 1 2 5 10 20 30.5 Conductividad eléctrica en mmhos / cm 0.121 0.226 0.500 0.900 1.587 2.205 CaSO4 me I alícuota = me CaSO4 obtenidos en curva x ml de agua para disolver precipitado 1000 CaSO4 me / 1000 g = CaSO4 me / alícuota x agua usada en extracción x 100 Alícuota x g. de suelo Nota: el suelo no debe secarse a la estufa. El calor promueve la conversión de yeso (CaSO4 . 2H2O) en anhidrita (CaSO4 . 0.5H2O), Este último tiene una solubilidad más alta en agua. Los sulfatos de sodio y potasio cuando están en altas concentraciones precipitan con acetona. Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 50 III. ANÁLISIS DE AGUAS CON FINES DE RIEGO El análisis de aguas con fines de riego concierne a la presencia de sales en cantidad suficiente para producir interferencias en la germinación, crecimiento y en el consumo de agua por los cultivos. 17. DETERMINACIÓN DEL pH 17.1 Principio El pH de la mayoría de las aguas está entre el rango de 4 - 9. La mayoría de las aguas son ligeramente básicas debido a la presencia de carbonatos y bicarbonatos. El pH puede ser medido colorimetrica o eléctricamente. Los métodos colorimétricos, muchas veces sufren interferencias en su color por efecto de la turbidez, alta salinidad, la presencia de material coloidal o la presencia de ciertas sustancias oxidantes o reductoras. Por las razones expuestas, se recomienda el uso del potenciómetro para su determinación. 17.2 Reactivos • Soluciones buffers de pH : 4 ; 7 ; 9 (ver I- 4.2 ) 17.3 Procedimiento 1. Calibrar el potenciómetro usando las soluciones buffers: pH 7.0 y la otra debe ser de pH más aproximado al valor de la muestra. 2. En un volumen de 50 - 75 mI., determinar el pH de la muestra no filtrada. Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 51 18. DETERMINACIÓN DE LA ALCALINIDAD 18.1 Principio La alcalinidad en las aguas es causada por la presencia de bicarbonatos, carbonatos e hidróxidos de origen natural o por el efecto del tratamiento del agua. La alcalinidad es determinada por titulación usando un ácido fuerte de una determinada concentración y un indicador adecuado. Los indicadores fenolftaleina que cambia de color a pH 8.3 y el methyl orange que cambia a pH 4.5 son los más recomendados. 18.2 Reactivos • Indicador fenolftaleina. Disolver 0.5 g. de fenolftaleina en 50 ml de alcohol y 50 mI. de agua. Luego adicionar gotas de NaOH 0.02 N hasta que aparezca un débil color rosado. • Indicador methyl orange. Disolver 0.5 g. de methyl orange en un I litro de agua destilada • Acido sulfúrico 0.02 N, estandarizado contra una base. 18.3 Procedimiento 18.3.1 Alcalinidad en fenolftaleína 1. Tomar una alícuota (50 mI.) de muestra y colocar en un erlenmeyer. 2. Adicionar 3 gotas de fenolftaleina. 3. Titular con el H2SO4 0.02 N hasta una coloración rosada: color del punto de equivalencia, pH 8.3. Registrar el gasto. 18.3.2 Alcalinidad total por el método del methyl orange 1. Adicionar 3 gotas del indicador methyl orange a la solución en la cual la alcalinidad en fenolftaleina ha sido determinado. 2. Continuar la titulación con H2SO4 0.02N, hasta el punto de equivalencia. El indicador cambia a un color anaranjado (orange) a pH 4.6 y a rosado a pH 4.0 18.3.3 Cálculos Alcalinidad en fenolftaleina mg CaCO3 = A x B x 50,000 ml de muestra Alcalinidad total mg CaCO3 = B x N x 50,000 ml de muestra Donde: A B N 50,000 = = = = mI gastados en la titulación con fenolftaleina. total de ml gastados en la titulación en methyl Orange. normalidad del ácido factor de conversión del equivalente de CaCO3 de ml a litros Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 52 19. CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA 19.1 Principio La conductividad eléctrica (CE) de una muestra de agua es un indicador de la concentración total de solutos en la muestra. Desde que la mayoría de las aguas tienen una CE menor a un miliMho por centímetro y que se representa: mmho/cm; para trabajos de salinidad, es la más conveniente. En el nuevo Sistema Internacional (SI) la unidad para expresar la CE es el Siemen por metro (S/m). Un S/m es igual a 10 mmho/cm. 19.2 Reactivos • Equipo para medir la conductividad • Celda de conductividad con valor K conocido. • Solución de KCI 0.01 N; CE = 1.412 mmho/cm. A 25 ºC 19.3 Procedimiento 1. Lavar la celda de conductividad con agua destilada 2. Llenar celda de conductividad con la muestra 3. Leer el valor de la CE Nota: Concentración de sales en mg/l = 640 x CE en mmhos/cm. ó 6400 x CE en S/m. Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 53 20. DETERMINACIÓN DE CATIONES Y ANIONES 20.1 Principio Los cationes: Ca; Mg; Na; K; Fe; Mn; Cu y Zn pueden ser determinados por aspiración directa de la muestra de agua dentro de la llama del equipo de absorción atómica o del fotómetro de llama. Los cationes de Ca y Mg pueden ser determinados, también, por titulación con EDTA tal como se indicó para la determinación de cationes cambiables Ca++ y Mg++ en extractos amónicos. (Ver: I- 11.2). Para el caso de aniones, las técnicas analíticas de titulación son bastante buenas y precisas La muestra de agua debe ser siempre clara. En casos de turbidez se procede, previa a la determinación, a la filtración o eliminación de esta turbidez. 20.2 Determinación de cationes 20.2.1 Equipo • Absorción atómica 20.2.2 Reactivos • Estándares para calibración • Solución de Lantano al 1% para Ca y Mg. Disolver 59 g de La2O3 en 50 ml de agua y lentamente adicionar 250 ml de HCl. Llevar a volumen final de 5 litros con agua destilada. 20.2.3 Procedimiento 1. Calibrar el equipo de acuerdo a su manual 2. Leer la concentración de cada uno de los cationes 20.3 Determinación de aniones 20.3.1 Determinación de carbonatos y bicarbonatos 20.3.1.1 Principio Los cationes y bicarbonatos en una solución, pueden ser determinados por titulación de la muestra usando un ácido de normalidad conocida y los indicadores fenolftaleina y rojo de metilo, respectivamente. Cuando el color de la fenolftaleina es desaparecida, indica la mitad de la neutralización del carbonato. En este momento el indicador rojo de metilo es adicionado y se continúa con la titulación. Cuando el color cambia de amarillo a rosado rojo, el punto final para la completa neutralización del bicarbonato se ha alcanzado. La ecuación que representan son: 2 Na2CO3 2 NaHCO3 + + H2SO4 H2SO4 2 NaHCO3 Na2SO4 + + 2 H2O + Na2SO4 2 CO2 20.3.1.2 Reactivos 1. H2SO4 0.1N; 2.8 ml de H2SO4 concentrado es adicionado a 800 mI. de agua destilada y luego llevado a volumen de 1000 ml. 2. Rojo de metilo al 0.1%. Disolver 0.1 g de rojo de metilo en 100 mI. de alcohol etílico. 3. Fenolftaleina al 1%. 1 g. de fenolftaleina es disuelto en 100 mI. de alcohol etílico. Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 54 20.3.1.3 Procedimiento 1. En un erlenmeyer poner una alícuota (50 ml) de muestra y 5 gotas de fenolftaleina. Si aparece un color rosado indica la presencia de carbonatos. 2. Si el carbonato esta presente, titule con 0.1 N de H2SO4 desde una bureta hasta que la solución se vuelva incolora. Registre el gasto de 0.1 N de H2SO4 No descarte la muestra titulada 3. Adicione 5 gotas de rojo de metilo 4. Titular hasta el cambio de color de: amarillo a rosado rojo. Registrar el gasto. 20.3.1.4 Cálculos Sea V1 el volumen de H2SO4 0.1N gastado en presencia de la fenolftaleina Sea V2 el volumen de H2SO4 0.1N gastado en presencia del rojo de metilo. CO3 me/l = = 2 V1 x N H2SO4 x 1,000 ml de muestra (50 ml) V2 x N H2SO4 x 1,000 ml de muestra (50 ml) HCO3 me/l = = 20.3.2 Determinación de cloruros 20.3.2.1 Principio El método de la titulación con nitrato de plata (I - 15.3.2) es el más común. Sin embargo, la titulación con nitrato de mercurio es, también, bastante usado. En este caso se describirá este último. 20.3.2.2 Reactivos • Solución concentrada de nitrato de mercurio. Disolver 3.25 g. de Hg(NO3)2 en 0.05 N HNO3, llevar a volumen de 1000 ml • Solución diluida ácida de nitrato de mercurio. Tomar 50 ml de la solución concentrada y llevar a volumen de 1000 ml con 0.05 N HNO3, 1 ml de esta solución se combinara con 35.45 microgramos de cloro (CI-). • Diphenylcarbazone al 0.5%. Disolver 0.5 g de diphenylcarbazone en 100 ml de etanol. Se debe conservar en refrigeración. • Solución estándar de Cl-. Disolver 1.649 g de NaCl en agua y llevar a volumen de 1000 ml. Esta solución contiene 1000 mg de Cl- / I 20.3.2.3 Procedimiento 1. Tomar alícuota de la muestra (normalmente 5 ml). Adicionar 10 ml de 0.05 N HNO3, más 0.5 ml de diphenylcarbazone. 2. Titular con solución diluida ácida de nitrato de mercurio. Registrar el gasto. 3. Controlar el valor de titulación de la solución diluida ácida de nitrato de mercurio contra un estándar de 20 microgramos de cloruro/ml. 20.3.2.4 Cálculos microgramos de Cl / ml = - ml de solución diluida de Hg(NO3)2 x 35.45 ml de muestra Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 55 20.3.3 Determinación de sulfatos y boro Se puede utilizar para cuantificar sulfatos y boro, sin ninguna limitación, los métodos descritos para la cuantificación en suelos salidos y sódicos. 20.3.4 Determinación de nitratos 20.3.4.1 Principio La reacción entre el nitrato y el 1-2-4-ácido fenol disulfónico, produce el 6-nitro 1-2-4-ácido fenol disulfónico y produce un color amarillo empleado para la estimación colorimétrica a una longitud de onda de 410 nm. 20.3.4.2 Reactivos • Acido fenoldisulfónico. Disolver 25 g de fenol blanco puro en 150 ml de H2SO4 concentrado. Adicionar 75 ml de H2SO4 fumante (15 % libre de SO3); agitar bien y calentar por 2 horas en baño maría. • Hidróxido de amonio concentrado • Solución de hidróxido de potasio 12 N. Disolver 673 g de KOH en agua destilada y llevar a 1000 ml • Solución stock de nitrato. Disolver 0.722 g de KNO3 anhidro y diluir a 1000 ml con agua destilada. Esta solución contiene 100 mg de N/litro. • Solución estándar de nitrato. Evaporar 50 ml de la solución stock de nitrato hasta sequedad en baño maría. Disolver el residuo con 2 ml de ácido fenoldisulfónico. Diluir a 500 ml con agua. 1 ml = 0.01 mg de N ó 0.0443 mg de NO3. • Solución estándar de sulfato de plata. Disolver 4.4 g de Ag2SO4 libre de nitratos, en agua destilada y diluir a 1000 ml. 20.3.4.3 Procedimiento A. Determine el contenido de cloruros de la muestra B. Determinación de nitratos. 1. Del filtrado o de la muestra directa si esta no tiene coloración, tratar 100 ml con una cantidad equivalente de la solución estándar de Ag2SO4 para precipitar los cloruros. 2. Calentar para coagular el cloruro de plata. 3. Filtrar y neutralizar el filtrado a pH 7 4. Transferir a un vaso o cápsula de porcelana y evaporar a sequedad en un baño maría. 5. Disolver el residuo seco y frío con 2 ml de ácido fenoldisulfónico. Calentar en un baño maría para asegurar su disolución. 6. Diluir con 20 ml de agua destilada, adicionar 7 mI de NH4OH concentrado para alcalinizar la solución; agitar la mezcla para desarrollar el máximo color. 7. Preparar patrones estándares tomando alícuotas de: 0.0; 2.5; 5.0; 7.5; 100; 15.0; 20.0 mI. de la solución de KNO3 que contiene 0.01 mg de N/mI. y tratar cada uno en forma similar a una muestra pero sin decolorar ni agregar Ag2SO4. 8. Medir el porcentaje de tramitancía a longitud de onda de 410 nm. 20.3.4.4 Cálculos Graficar los valores de absorbancia obtenidos para la serie de patrones estándares versus concentración de nitrógeno-nitrato (N-NO3). Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 56 IV. 21. ANÁLISIS DE PLANTAS PRINCIPIOS BÁSICOS DE ANÁLISIS FOLIAR La investigación realizada hasta el presente ha demostrado que la concentración de los nutrientes minerales en los tejidos de la planta con algunas excepciones, tienen una gran incidencia sobre el crecimiento y la producción de las plantas. El diagnóstico del estado nutricional de la planta se puede hacer con base a observaciones visibles de síntomas de deficiencia o de exceso, con base a análisis de suelos o con base a análisis del tejido vegetal. De los tres anteriores, el análisis del tejido vegetal, tiene la ventaja de medir el contenido total del nutriente y, no solo, la parte disponible tal como sucede en los análisis de suelos. Sin embargo, el contenido de los nutrientes varia bastante entre los diferentes órganos de la planta (hojas, pecíolos, tallo, raíces, etc.), con la edad del tejido (por Ej. hojas jóvenes o viejas) y con la edad de la planta. La técnica del análisis de plantas comparte varios pasos: muestreo, preparación de la muestra, análisis de laboratorio e interpretación. 21.1 Muestreo Los procedimientos dados por Chapman (1946) han sido adoptados en muchos laboratorios. Desde que la mayoría de los nutrientes no se encuentran en iguales concentraciones en todas las partes de la planta, generalmente se prefieren a las hojas como las partes más representativas. El muestreo se recomienda normalmente poco antes o en época en que la planta comienza su fase reproductiva de desarrollo. Los tejidos muertos o dañados no se incluyen en el muestreo. Las plantas bajo prolongados periodos de stress, desarrollan concentraciones extraordinarias de nutrientes, que pueden ser difíciles de interpretar. Cuando aparecen síntomas o se sospecha de una deficiencia de nutrientes, la interpretación puede facilitarse mediante el análisis de un tejido vegetal similar de plantas normales Todo esto indica que la toma de muestra constituye un paso muy delicado. De nada sirve que los análisis químicos sean precisos sino se logra obtener una muestra representativa que refleje el estado nutricional promedio de la planta. 21.2 Lavado Las hojas deben recolectarse en bolsas de papel kraft y almacenarlas a una temperatura de 0 ºC a 5 ºC hasta que puedan ser lavadas, pues es necesario que se mantengan frescas. No siempre es posible obtener una muestra de tejido vegetal libre de polvo o partículas de suelo. En estos casos es necesario el lavado. Cuando se considera que la muestra debe lavarse, el mejor procedimiento es lavar la muestra con una solución muy diluida de 0.03N HCl y luego enjuagarla con agua destilada o desionizada. Se debe tener presente que un exceso de lavado puede producir perdidas de nutrientes (Ejemplo el K). Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 57 21.3 Secado Generalmente, las muestras después de lavadas y escurridas son puestas a secar en una estufa con aire forzado a temperaturas de 60 – 80 ºC. Temperaturas mayores a 100 ºC reducirán el peso en seco, debido a volatilizaciones de compuestos orgánicos. 21.4 Molido Durante la molienda de la muestra, esta puede contaminarse con metales existentes en el equipo. El uso de cuchillas y tamices de acero inoxidable, reducen significativamente la contaminación. La molienda en mortero de ágata puede ser indispensable en algunos casos. Un aspecto de gran importancia es la finura del material molido, especialmente para asegurar una preparación homogénea. Un cedazo de criba Nº 40 ó 60 es el generalmente usado. La muestra molida es puesta en bolsas de polietileno o en frascos libres de boro y luego secadas a 65 ºC por 24 horas para remover la humedad adsorbida durante la molienda. Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 58 22. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD 22.1 Principio Para comparar los resultados, estos deben ser expresados o calculados sobre la base de materia seca, es decir que el material o tejido vegetal debe ser secado a 105 ºC. La pérdida de peso a 105 ºC, es atribuida a la evaporación del agua adsorbida sobre la superficie. Un prolongado proceso de secado, resultará en la pérdida de agua enlazada químicamente en las proteínas hidratadas, sales o en los polisacáridos. 22.2 Equipos • Estufa eléctrica • Desecador • Recipientes de aluminio con tapa 22.3 Procedimiento 1. Pesar 1 g de muestra molida y colocar dentro del recipiente de aluminio, con tapa, previamente seco y pesado. 2. Secar a 105 ºC en una estufa por 24 horas. 3. Remover de la estufa, cubrir el recipiente de aluminio, enfriar en un desecador y pesar. 22.4 Cálculos % de humedad = peso muestra seca al aire – peso de muestra seca a 105 ºC x 100 peso de muestra seca al aire Nota: La muestra secada a la estufa tiende a absorber la humedad del medio ambiente muy rápidamente, por consiguiente ésta debe ser puesta inmediatamente en el desecador. Para análisis de rutina el contenido de humedad es determinado sólo una vez y el resultado es usado para hacer las correcciones de todos los resultados o de una muestra en particular Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 59 23. DETERMINACIÓN DEL NITRÓGENO TOTAL: MÉTODO KJELDAHL 23.1 Principio En el método Kjeldahl, el tejido vegetal se ataca con H2SO4 concentrado, caliente, en presencia de catalizadores. La materia orgánica se transforma por oxidación en CO y H2O. El nitrógeno se fija por el H2SO4 en forma de sulfato amónico. La introducción de ácido salicílico en la mezcla de ataque permite la reducción de los nitratos sin pérdidas de nitrógeno. Por destilación en presencia de fuerte alcalinidad, se libera el amoniaco que por arrastre de vapor se recoge y titula con H2SO4 de normalidad conocida. 23.2 Reactivos Se presentan dos alternativas: 23.2.1 Mezcla ácido sulfúrico – ácido salicílico • Mezcla de ácido sulfúrico – ácido salicílico. Disolver 50 g de ácido salicílico en 1000 ml de ácido sulfúrico. • Tíosulfato de sodio (Na2S2O3 . 5 H2O) • Solución de soda (NaOH) 40%, con 1 g de fenolftaleina disuelta por litro • Indicador mixto: Preparar una mezcla en igualdad de volúmenes de 0.066% de rojo de metilo y 0.099% de verde de bromocresol en alcohol etílico 96º. • Acido bórico al 2%. 20 g de ácido bórico es disuelto en 600 ml de agua destilada, adicionar 10 ml del indicador mixto y llevar a volumen de 1000 ml. • Catalizador pulverizado mixto de selenio. 80 g de K2SO4 más 20 g de CuSO4 más 2 g de selenio. 23.2.2 Mezcla digestora compuesta • Mezcla digestora: en un vaso de 1000 ml de capacidad poner en el siguiente orden: 175 ml de agua destilada; 5.47 g de Na2SeO3 . 5 H2O ó 3.6 g de Na2SeO3; 21.39 g de Na2SO4 ó 48.5 g de Na2SO4 .10 H2O; 4.0 g de CuSO4 . 5 H2O y 200 ml de H2SO4 Q.P. Mezclar bien los cuatro primeros reactivos y luego adicionar el ácido sulfúrico. • Solución de soda (NaOH) 18 N. Pesar 720 g de NaOH, disolver en agua destilada. Dejar enfriar. Llevar a volumen de 1000 ml. • Solución 0.02 N de H2SO4. • Solución de ácido bórico al 2 % más indicador: 15 ml de verde de bromocresol al 0.1% en alcohol etílico más 6 mI. de solución de rojo de metilo al 0.1% en alcohol etílico. 23.3 Procedimiento 23.3.1 Usando mezcla ácido sulfúrico – ácido salicílico 1. En un balón tipo micro Kjeldahl de 100 mI., poner 100 mg de muestra vegetal molida. 2. Adicionar 7 ml de la mezcla ácido sulfúrico – ácido salicílico. Dejar en reacción 30 minutos 3. Adicionar 0.5 g de Na2S2O3 y agitar. Dejar en reposo 15 minutos. Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 60 4. 5. 6. 7. 8. 9. Adicionar 200 mg del catalizador mixto Calentar, al inicio en forma suave y luego fuerte, hasta que el contenido del balón se aclare Dejar enfriar. Adicionar agua destilada para dar volumen (10 - 20 mI.) Destilar, previa neutralización de la acidez mediante adición de NaOH al 40% con indicador Recibir el destilado en 10 ml de H3BO3 al 2% que contiene indicador mixto. Terminada la destilación, titular el destilado con H2SO4 0.02 N hasta el cambio de color: verde a rojo. Cálculos. Si V ml de 0.02 N de H2SO4 fueron usados para la titulación y 0.1 gramos de material fueron utilizados; la concentración de N en la muestra es: % de N = V x 0.02 x 0.014 x 100 0.1 23.3.2 Usando mezcla digestora compuesta 1. Pesar 100 mg de material y transferir a un balón micro Kjeldahl de 100 ml. 2. Adicionar 7 ml de la mezcla digestota compuesta. 3. Llevar a digestión, calentando al inicio en forma suave y luego elevar la temperatura hasta 350 ºC. La digestión termina cuando la muestra presenta color claro. 4. Llevar a destilación y proceder tal como se indico en 23.3.1 Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 61 24. DIGESTIÓN HÚMEDA PARA DETERMINAR: P – K – Ca – Mg – S – B – Cu – Fe – Mn – Zn. 24.1 Principio La digestión húmeda es realizada mediante el ataque con ácidos. El ácido perclórico (HCIO4) y el ácido nítrico (HNO3) son los comúnmente usados. La muestra es tratada con la mezcla ácida fría para permitir al ácido nítrico oxidar al material orgánico altamente activo. Luego es calentado para permitir la completa oxidación del material orgánico. Esta digestión permite, además, la determinación de elementos tales como el azufre el cual en una calcinación se pierden por volatilización. 24.2 Reactivos • Solución de digestión. Solución nítrica-perclórica. A 500 ml de HNO3 concentrado adicionar 100 ml de HCIO4 concentrado. 24.3 Procedimiento: Obtención del extracto 1. Pesar 0.500 g de tejido vegetal y colocar dentro de frascos, resistentes a calor, y de 50 ml de capacidad. 2. Adicionar 5 ml de la solución nítrica-perclórica. 3. Colocar sobre plancha de calentamiento y elevar gradualmente la temperatura hasta 175 ºC. Dejar en digestión por 1 hora y 30 minutos. La solución se vuelve clara. Se puede poner un embudo sobre el frasco de digestión para dar efecto de tubo de reflujo. 4. Remover el frasco y adicionar 15 ml de 0.1 N HCI. Agitar el frasco para disolver las cenizas y filtrar la solución. (Este filtrado original representa una dilución de 30 veces (30x) con respecto al material vegetal). 24.3.1 Determinación del fósforo 24.3.1.1 Reactivos • Pesar 0.13 g de trióxido de antimonio. Colocar en un frasco de 1000 ml y que contenga aproximadamente 400 ml de agua destilada libre de fósforo. Lentamente y con sumo cuidado y agitación adicionar 145 ml de H2SO4 concentrado. Dejar enfriar. • En un segundo frasco, disolver 7.5 g de molibdato de amonio [(NH4)6Mo7 . 4H2O)] • Cuando la solución de antimonio se encuentra fría, adicionar la solución de molibdato y llevar a volumen de 1000 ml con agua destilada libre de fósforo. Esta solución es estable por varias semanas si es mantenida en un frasco ámbar y en refrigeración. • Reactivo para el desarrollo de color de fósforo. Este se prepara justo antes de hacer la determinación. Diluir 150 ml de la solución de antimonio-molibdato a 1000 ml con agua destilada. Adicionar 1.00 g. de ácido ascórbico 24.3.1.2 Procedimiento 1. Del filtrado original, tomar alícuota de 1 ml y adicionar 19 ml de agua: DILUCIÓN 1 2. Tomar 1 ml de la dilución 1 y adicionar 9 ml de agua 3. Adicionar 10 ml del reactivo para el desarrollo de color para fósforo. 4. Dejar en reposo por 20 minutos y luego leer la tramitancia a 680 nm de longitud de onda. Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 62 5. Preparar una serie de patrones incluyendo un blanco para construir la curva. A partir de una solución patrón de 1000 mg de P/I., preparar soluciones de: 0 - 10 - 20 mg de P/I y proceda a desarrollar la curva en forma similar a la muestra. 24.3.1.3 Cálculos % de P = mg de P en curva x FD FD = vol. Extracción x vol. final x lg x 100 g de tejido vegetal 100 ml sol. ext. Alícuota 1000 mg peso de muestra 24.3.2 Determinación de Ca – Mg – K – Na 24.3.2.1 Equipos y reactivos • Equipo de absorción atómica. Llama: aire - acetileno. • Solución de lantano al 1%. Disolver 59 g de La2O3 en 50 ml de agua, lenta y en forma cuidadosa adicionar 250 ml de HCl concentrado. Llevar a volumen final de 5000 ml (5 litros) con agua destilada. 24.3.2.2 Procedimiento • A 1 mI de la DILUCION 1 adicionar 9 ml de agua destilada y 10 ml de la solución de lantano al 1%. • Leer la concentración de Ca - Mg - K - Na en el equipo. • Preparar estándares para la calibración del equipo de acuerdo a su manual. 24.3.2.3 Cálculos Expresar los resultados en %. 24.3.3 Determinación de Azufre 24.3.3.1 Reactivos • Solución ácida. A 500 ml de agua destilada adicionar 65 ml de HNO3; luego adicionar 3 ml de una solución estándar de 1000 mg de S/litro. Llevar a volumen de 1000 ml con agua destilada. • Solución de cloruro de bario. Disolver 150 g de BaCl2 . 2H2O en la solución formada por 562 ml de ácido acético glacial (CH3 - COOH) más 300 mI. de agua. Llevar a volumen de 1000 mI. 24.3.3.2 Procedimiento • A 7 ml de la DILUCION 1 adicionar 9 ml de la solución ácida y 4 ml de la solución de cloruro de bario. • Mezclar. Dejar en reposo por 15 pero no más de 45 minutos antes de lee la tramitancía a longitud de onda de 535 nm. • Preparar serie de estándares para hacer la curva patrón. La concentración más alta del patrón puede ser 20 mg de S/litro. La curva se prepara en forma similar a la muestra. Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 63 24.3.3.3 Cálculos Expresar los resultados en % de S. 24.3.4 Determinación de Boro 24.3.4.1 Reactivos • Curcúmina en ácido acético. Disolver 1 g de curcúmina y 5 g de ácido oxálico en 1000 ml de ácido acético glacial. La curcúmina se disuelve lentamente, por consiguiente, el reactivo debe ser preparado con 2 ó 3 días de anticipación. • Metanol. Mezclar un volumen de metanol con un volumen de agua. 24.3.4.2 Procedimiento • A partir del filtrado original, tomar una alícuota de 0.50 ml. Usar material lo más bajo en boro • Adicionar 3.5 ml de la solución de curcúmina en ácido acético. Mezclar. • Adicionar 1 ml de H2SO4, mezclar y dejar en reposó por 20 minutos. • Adicionar 15 ml de metanol. Mezclar. • Lee la tramitancia a 555 nm de longitud de onda. • Preparar serie de estándares. La concentración más alta puede ser de 2 mg de B/litro. 24.3.4.3 Cálculos Expresar el contenido de Boro en microgramos de B/gramo de muestra. 24.3.5 Determinación de Cu – Fe – Mn – Zn 24.3.5.1 Equipo Absorción atómica. Llama: aire - acetileno 24.3.5.2 Procedimiento Usar el filtrado original para analizar estos elementos por absorción atómica. Diluya en caso necesario para ajustarse al rango propio de lectura del equipo. Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 64 25. DIGESTIÓN VÍA SECA PARA DETERMINAR: P – K – Ca – Mg – S – B – Cu– Fe – Mn – Zn 25.1 Principio La digestión vía seca o calcinación de la muestra es generalmente hecha en una mufla a temperaturas de 450 - 500 ºC. A estas condiciones de temperatura, elementos tales como el azufre (S), nitrógeno (N) y en algunos casos el boro (B) tiende a perderse por sublimación. Una vez que la muestra ha sido calcinada, el residuo, cenizas, son disueltas en ácidos diluidos tales como nítrico o clorhídrico. La solución formada contiene los elementos minerales. Para la cuantificación de los elementos, se usan técnicas analíticas que pueden ser por titulación, colorimétricas o por espectrofotometría de emisión o de absorción. 25.2 Equipos • Crisoles de porcelana de 30 – 50 ml de capacidad • Mufla con control de temperatura. 25.3 Procedimiento: Obtención del extracto 1. Pesar 2.00 g de muestra de tejido vegetal molida y seca en la estufa a 60 - 70 ºC. Colocar en un crisol el cual ha sido identificado previamente. Es necesario llevar un blanco. 2. Colocar el crisol dentro de la mufla. Seleccionar la temperatura de 450 ºC en la mufla. El incremento de la temperatura en la mufla debe ser gradual. Cuando se ha alcanzado la temperatura de 450 ºC mantenerla por 3 – 4 horas. En general, se considera que el proceso total de calcinación lleva un tiempo de 8 horas. Apagar el sistema y dejar que enfríe, antes de remover el crisol. 3. Humedecer la muestra calcinada, con agua destilada. Agregar lentamente 2 ml de HCI concentrado. 4. Evaporar lentamente el contenido hasta sequedad. El exceso de calor da lugar a proyecciones de la muestra. 5. Repita el proceso de adición de HCl y evaporación hasta sequedad para deshidratar la sílice que interfiere en la determinación del fósforo. Este paso asegura también la disolución del Mn difícilmente soluble y de otro micro nutriente. 6. Agregue aproximadamente 2 ml de agua destilada y 2 ml de HCI concentrado. Caliente suavemente, a fin de permitir la disolución. 7. Transfiera el contenido del crisol, ayudándose con agua caliente y por filtración, a una fiola de 50 ml. Esta solución llamada extracto clorhídrico. sirve para determinar: P - K - Ca - Mg – Cu Fe - Mn - Zn y B, ya sea directamente o después de hacer diluciones. Nota: Este procedimiento es conveniente debido a que requiere, relativamente, poca atención; sin embargo, ciertas precauciones deben ser tomadas. - La calcinación debe ser llevada en forma lenta: Temperaturas por encima de 550 ºC pueden causar pérdidas de algunos elementos, tal como el K. - La mufla debe ser lo más hermética posible. El ingreso de oxigeno puede incrementar la temperatura más arriba de lo que se registra en el control. Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 65 - Durante el proceso de solubilización con ácido, muchos investigadores recomiendan el uso de HCl 6N ó de HNO3, especialmente cuando las determinaciones se van a realizar por absorción atómica. Determinaciones analíticas de elementos. En el punto 24, para análisis en plantas, se han descrito los métodos analíticos para la determinación de los diferentes elementos. Los métodos indicados, pueden ser aplicados en el extracto clorhídrico sin ninguna limitación. Sin embargo, se quiere proporcionar otras alternativas de métodos y que se describirán a continuación. 25.3.1 Determinación del Fósforo 25.3.1.1 Reactivos • Solución de sulfo-molibdica. Pesar 25 g de molibdato de amonio [(NH4)6Mo7O24 .4H2O] en 200 ml de agua destilada libre de fósforo. Calentar hasta 40 ºC para lograr su disolución. En otro recipiente poner 400 ml de agua destilada y adicionar lentamente 280 ml de H2SO4 concentrado. Enfriar ambas y mezclar. Llevar a volumen de 1000 ml con agua destilada. Guardar en frasco oscuro. • Reductor 1-2-4 amino naftol sulfónico. En un mortero, mezclar 6 g. de metadisulfito de sodio; 6 g. de sulfito de sodio anhidro y 1 g de 1-2-4- amino naftol sulfónico. Moler para lograr su mezcla. • Solución reductora al 2.5%. Del reductor 1-2-4 amino naftol sulfónico, pesar 2.5 g y disolver en 100 ml de agua destilada. Esta solución se prepara, justo, antes de realizar el desarrollo de color. • Solución estándar de 80 mg de P/l. A partir de una solución stock de 1000 mg de P/l, tomar una alícuota de 8 ml y llevar a volumen de 100 ml. 25.3.1.2 Procedimiento 1. Del extracto clorhídrico tomar alícuota de 10 ml. 2. Adicionar 12.4 ml de agua destilada 3. Adicionar 0.8 ml de solución sulfa molíbdica. 4. Adicionar 0.8 ml de la solución reductora al 2.5%. 5. Adicionar 5.0 mI de agua destilada. 6. Leer la tramitancia a longitud de onda: 650 nm. 7. Preparar curva patrón de fósforo a partir del estándar de 80 mg de P/I de acuerdo al la siguiente tabla. Curva patrón de fósforo N° 1 2 3 4 5 6 Solución estándar 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 Agua destilada 18.4 18.2 18.0 17.8 17.6 17.4 Sulfo Molibdica Mililitros 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 Solución reductora 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 Volumen final 20.0 20.0 20.0 20.0 20.0 20.0 Concentración mg / l 0.0 0.8 1.6 2.4 3.2 4.0 Tramitancia % 100 Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 66 25.3.1.3 Cálculos Expresar el contenido de fósforo en el tejido vegetal en % de P. 25.3.2 Determinación del Potasio 25.3.2.1 Equipo • Fotómetro de llama o absorción atómica. 25.3.2.2 Procedimiento 1. Preparar dilución de acuerdo a la capacidad del equipo. 2. Calibrar el equipo con estándares, según su manual. 3. Leer la concentración de potasio. 25.3.2.3 Cálculos Expresar el contenido de potasio en el tejido en % de K. 25.3.3 Determinación del Calcio y Magnesio Por absorción atómica 25.3.3.1 Reactivos y Equipo. • Solución de lantano al 1 %. Disolver 50 g de La2O3 en más o menos 50 ml de agua destilada con adición de 250 ml de HCI concentrado. Completar a volumen de 5000 ml (5 litros) con agua destilada. • Estándares de calcio y magnesio de acuerdo al manual del equipo. • Equipo de absorción atómica. Procedimiento. 1. Realizar las diluciones de acuerdo a la capacidad del equipo. La muestra debe tener lantano, generalmente para una alícuota de muestra de 1 ml más 9 ml de agua se adiciona 15 ml de solución de lantano. 2. Calibrar el equipo con los estándares 3. Leer la concentración de las muestras. 25.3.3.2 Por titulación con EDTA Reactivos. 1. Solución de cianuro de sodio al 2.5%. Pesar 2.5 g de la sal NaCN y disolver en 100 ml de agua. 2. Solución Tampón pH 10.0. Pesar 67.5 g de la sal NH4Cl y disolver en 200 mI de agua destilada. Adicionar 570 ml de NH4OH, agitar y llevar a volumen de 1000 ml. 3. Indicador eriocrómo negro T. Pesar 0.5 g de eriocrómo negro T; 2.0 g de cloruro de hidroxilamina y disolver en un volumen de 50 ml de alcohol. 4. Indicador murexide (purpurato). Pesar 0.5 g de murexide y 100 g de K2SO4; moler hasta la completa homogenización. 5. Hidróxido de potasio 6N (KOH) Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 67 6. Solución de EDTA 0.02N. Pesar 3.7225 g de EDTA, sal di sódica y disolver en más o menos 400 ml de agua destilada. Llevar a volumen de 1000 ml. Controlar normalidad frente a un estándar de calcio más magnesio. Determinación de Calcio más Magnesio Procedimiento. 1. Tomar una alícuota del extracto clorhídrico (muestra). Adicionar agua destilada para dar volumen. 2. Adicionar: 1 ml de solución de cianuro de sodio; 2 ml de la solución tampón y 5 gotas de eriocromo negro T. 3. Titular con la solución de EDTA 0.02N hasta cambio de color. Determinación de Calcio Procedimiento. 1. Tomar una alícuota del extracto clorhídrico, del mismo volumen que para Ca + Mg. Adicionar agua destilada para dar volumen. 2. Adicionar 2 ml de KOH 6N. Adicionar 50 – 100 mg de murexide 3. Titular con 0.02N EDTA hasta cambio de color. 25.3.4 Determinación del Magnesio por colorimetría Reactivos • Hidrocloruro de hidroxilamina al 5 %. Debe guardarse en frasco oscuro. • Hidróxido de sodio al 2.5 % • Amarrillo de thiazol al 0.02 %. Esta solución se debe preparar cada dos semanas y guardarse en frasco oscuro. • Solución compensada. Disolver 3.7 g de cloruro de calcio (CaCl2 . 2H2O), 0.74 g de sulfato de aluminio [AI2(SO4)3 . 18H2O], 036 g de cloruro de manganeso (MnCl2 . 4H2O) y 0.60 g de fosfato de sodio (Na3PO4) en cerca de 500 ml de agua que contenga 10 ml de HCl concentrado. Diluir hasta obtener 1000 ml. • Solución de almidón al 2%. Pesar 2 g de almidón soluble Q.P.; hacer una pasta con una pequeña cantidad de agua destilada, luego añadir rápidamente, mientras se agita continuamente, el resto el resto de los 100 ml de agua destilada en ebullición. Si la mezcla queda opaca, calentar hasta que quede transparente; enfriar. Esta solución se prepara justo antes de realizar la determinación de magnesio • Solución compensada-almidón. Mezclar en frío y en volúmenes iguales la solución compensable y la de almidón. • Solución estándar de 25 mg de Mg/I (25 ppm). Disolver 25 mg de magnesio metálico de grado reactivo en cerca de 100 ml de agua destilada que contenga 10 ml de HCl concentrado; luego llevar a volumen de 250 ml. A partir de esta solución prepare una dilución 1:40 para obtener 25 mg de Mg/I (25 ppm de Mg) Procedimiento 1. En un frasco de 50 ml colocar una alícuota de 1 - 2 ml del extracto clorhídrico. Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 68 2. Adicione agua destilada para hacer volumen de 12.5 ml 3. Adicionar: 0.5 ml de hidrocloruro de hidroxilamina; 2.5 ml de solución compensablealmidón; 2.5 ml de amarillo de thiazol; 2.5 ml de hidróxido de sodio 2.5 N; mezclar y llevar a volumen final de 25 ml con agua destilada. 4. Dejar en reposo por 10 minutos, leer la tramitancia a 545 nm de longitud de onda. 5. En forma paralela desarrollar una curva de calibración usando el estándar de 25 mg de Mg/l, tomando alícuotas que varíen de 0 a 4 ml; adicionar a cada una de las alícuotas los reactivos para el desarrollo de color como si se tratase de una muestra. Cálculos Expresar los resultados del contenido de magnesio en %. 25.3.5 Determinación del Cobre Reactivos • Ácido cítrico al 15% • Hidróxido de amonio 1:1 • Diethyldithiocarbamato de sodio. Pesar 0.100 g y disolver en 100 ml de agua destilada. • Tetracloruro de carbono puro. • Solución estándar de cobre. Pesar 0.5 mg de cobre puro y colocar en un erlenmeyer de 125 ml. Adicionar 15 ml de HNO3 1:4; dejar en reacción para disolver el cobre. Calentar para disolver el resto de cobre, enfriar y adicionar 1 ml de H2SO4 y evaporar cuidadosamente a gases de SO3. Enfriar, diluir a 500 ml con agua destilada. Esta solución contiene 1000 mg de Cu/l. A partir de ésta, preparar una solución de 1 mg de Cu/l. Procedimiento 1. Una alícuota de 10 ml del extracto clorhídrico es colocado dentro de un embudo de separación. 2. Adicionar 5 ml de ácido cítrico. 3. Llevar a volumen de 20 – 25 ml con agua bidestilada. 4. Adicionar una tira de papel azul de tornasol de 0.5 x 0.5 cm. 5. Ajustar el pH con hidróxido de amonio, hasta que el papel recupere su color original. 6. Adicionar 2 ml de diethylditiocarbamato. 7. Agregar 10 ml de tretacloruro de carbono puro y agitar por 2 minutos, dejar en reposo, agitar por 10 minutos y repetir por cuatro veces. 8. Leer la tramitancia a 435 nm de longitud de onda. 9. En forma paralela hacer una curva de calibración tomando alícuotas de: 2 – 4 – 8 – 12 ml del estándar de 1 mg de Cu/l Cálculos Expresar el contenido de cobre en mg de Cu / 1000 g de muestra. 25.3.6 Determinación del Fierro Reactivos • Solución de clorhidrato de hidroxilamina al 2.5% Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 69 • Solución de O-fenantrolina al 1.5% en etanol al 95%. Esta solución se prepara al momento de la determinación. • Papel indicador rojo congo. Se prepara sumergiendo papel filtro en una solución al 0.1% y luego es secado, • Solución de hidróxido de amonio 1:4 • Solución estándar de fierro. Disolver 0.351 g de sulfato de amonio ferroso [Fe(NH4)2SO4 . 6H2O] en unos 300 ml de agua destilada; agregar y disolver 4 g de clorhidrato de hidroxilamina. Acidificar con 3 ml de HCl 0.1N; llevar a volumen de 1000 ml con agua destilada. Esta solución contiene 50 mg de Fe/l (50 ppm de Fe). A partir de ésta, preparar una solución de 5 mg de Fe/l (5 ppm de Fe). Procedimiento 1. En un frasco de 25 ml colocar una alícuota de 2 ml del extracto clorhídrico. 2. Adicionar: 2 ml de agua bidestilada; 4 ml de clorhidrato de hidroxilamina; agitar. 3. Agregar 0.5 ml de O-fenantrolina y una tira de papel indicador rojo congo; homogenizar. 4. Ajustar el pH hasta un color rojo adicionando gota a gota amoniaco 1:4 evitando cualquier exceso. 5. Llevar a volumen de 10 ml con agua bidestilada. Homogenizar. Dejar en reposo por 1020 minutos. Leer la tramitancia a 500 nm de longitud de onda. 6. En forma paralela prepara una serie de estándares usando alícuotas de: 0 – 0.5 – 1 – 2 – 3 – 4 5 ml del estándar de 5 mg de Fe/l (5 ppm de Fe). Desarrollar color en forma similar a las muestras. Cálculos Expresar el contenido de fierro en mg de Fe/1000 g de muestra. 25.3.7 Determinación de Manganeso Reactivos • Ácido fosfórico Q.P. • Metaperiodato de sodio Procedimiento 1. En un vaso de 100 ml colocar una alícuota de 5 – 10 ml del extracto clorhídrico. 2. Calentar en una plancha eléctrica y llevar a sequedad. Enfriar. 3. Adicionar 15 ml de agua bidestilada para disolver. 4. Agregar 2.5 ml de ácido fosforito. Agitar para homogenizar. 5. Adicionar 0.1 g de metaperiodato de sodio; agitar para disolver. 6. Calentar en una plancha hasta que la solución tome el color lila rosado. Enfriar y llevar a volumen de 25 ml con agua bidestilada. 7. Leer la tramitancia a 525 nm de longitud de onda. 8. En forma paralela desarrollar la curva de calibración utilizando alícuotas comprendidas entre 0 – 5 ml del estándar de 10 mg de Mn/l (ppm de Mn). Proceder en forma similar a las muestras. Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 70 Cálculos Expresar el contenido de manganeso en mg de Mn/1000 g de muestra 25.3.8 Determinación de Zinc Reactivos • Ácido clorhídrico 01N. • Solución buffer pH 4.7. Se prepara disolviendo 100 g de acetato de sodio y 30 g de ácido acético en un volumen final de 1000 ml de agua destilada. Controlar el pH. • Tiosulfato de sodio al 2.5% • Solución de ditizona en tetracloruro de carbono. Pesar 0.005 g de ditizona y disolver en 250 ml de tetracloruro de carbono puro. Procedimiento 1. Una alícuota de 5 ml del extracto clorhídrico es colocado en un embudo de separación de 125 ml. 2. Agregar 5 ml de ácido clorhídrico 0.1N; más 5 ml de la solución tampón de pH 4.7 y 1 ml de la solución de tiosulfato de sodio. Homogenizar. 3. Adicionar 5 ml de ditizona, tapar el embudo y agitar por 2 minutos y dejar en reposo para luego extraer la capa de ditizona que es la que contiene el Zn. Repetir esta operación tantas veces como sea necesario para que la ditizona salga del mismo color original (verde). 4. Una vez realizada todas las remociones, eliminar el agua y dejar la solución de ditizona. 5. Con la ditizona dentro del embudo, adicionar 15 ml de hidróxido de amonio, agitar por 1 minuto y dejar en reposo, repetir esta operación. 6. Lavar 2 veces con 15 ml de agua bidestilada cada vez. 7. Leer la tramitancia a 525 nm de longitud de onda. 8. En forma paralela hacer un blanco y un estándar de Zn, para lo cual se toma una alícuota de 3 ml de un estándar de 2 mg de Zn/l. Proceder en forma similar a la muestra. Cálculos Expresar el contenido de Zn en mg de Zn/1000 g de muestra 26. DETERMINACIÓN DE BORO EN PLANTAS CON ALTO CONTENIDO DE ESTE ELEMENTO. Principio Para evitar que por calcinación se pierda el boro, la muestra que se encuentra dentro del crisol es cubierta por una capa de óxido de calcio y luego se calcina. Se procede a la preparación del extracto clorhídrico en forma similar a lo descrito (25.3). La cuantificación del boro en el extracto clorhídrico se hace con carmín sulfúrico en forma similar a una muestra normal, lectura de la tramitancia a 595 nm de longitud de onda. Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 71 27. DETERMINACIÓN DEL CLORO EN PLANTAS 27.1 Principio El cloro extraído en la forma de ión CI- en una solución acuosa, es titulado con nitrato de plata y ante la presencia del indicador cromato de potasio. El punto final de la titulación termina cuando un color marrón claro se presenta en la solución debido a la formación de cromato de plata. 27.2 Extracción del cloro 1. En un erlenmeyer de 50 mI colocar 100 mg de material vegetal seco y molido. 2. Adicionar 25 ml de agua destilada. 3. Agitar usando agitador de movimiento horizontal durante 10 minutos 4. Filtrar. 27.3 Determinación del cloro 27.3.1 Reactivos • Indicador cromato de potasio al 5%. Disolver 5 g de K2CrO4 en aproximadamente 50 ml de agua destilada. Adicionar gota a gota la solución patrón de nitrato de plata (AgNO3) hasta la formación de un leve precipitado de color rojo permanente; filtrar y llevar a volumen de 100 ml. • Solución patrón de nitrato de plata (AgNO3). Disolver en agua destilada 4.791 g de AgNO3 y llevar a volumen de 1000 ml. 1 ml de esta solución equivale a 1 mg de cloro. Controlar la normalidad de esta solución frente a una solución 0.03N de NaCl y la presencia del indicador K2CrO4 al 5%. 27.3.2 Procedimiento 1. En un vaso, colocar una alícuota de 10 ml del extracto de cloro. 2. Adicionar 1 ml del indicador K2CrO4 al 5%. 3. Titular con la solución patrón de nitrato de plata hasta aparición de un color marrón claro. Registrar el gasto (G1). 4. En forma paralela llevar un blanco, titulando una alícuota de 10 ml de agua destilada. Registrar el gasto (G2) 27.3.3 Cálculos % Cl = G x Vol. De extracción x 100 Alícuota x mg de peso de muestra G = G 1 – G2 Manual para el Análisis Químico de Suelos, Plantas y Aguas 72 BIBLIOGRAFÍA 1. ALLISON, L. E. (1965). Organic carbon In: Methods of soil analysis chemical and microbiological properties. Ed. by C. A. Black. USA, Madison, Wisconsin, American Society Agricultural. CHAPMAN, H. 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