DETERMINACIÓN DE LA ACIDEZ Y Al INTERCAMBIABLES EN UNA MUESTRA DE SUELO. DETERMINACIÓN DE LA ACIDEZ TITULABLE EN UNA MUESTRA DE SUELO.

DETERMINACIÓN DE LA ACIDEZ Y Al INTERCAMBIABLES EN UNA MUESTRA DE SUELO. DETERMINACIÓN DE LA ACIDEZ TITULABLE EN UNA MUESTRA DE SUELO.

1. Salamanca Santiago Daniel Alejandro.

Nombres	Email
Alejandro Salamanca Santiago	dasalamanca@unicauca.edu.co

Agroquímica, Química, Facultad de Ciencias Naturales Exactas y De La Educación, Universidad del Cauca.

Grupo No: 6

Fecha de realización de la práctica:

Fecha de entrega de informe: 12/02/19

1.      RESUMEN

Se llevó a cabo la determinación de la acidez, aluminio intercambiable y la acidez total titulable en el suelo muestreado en el municipio de Suarez- Cauca, con coordenadas geográficas (N 2°54’49.7”- W 76°43’29.7”) y altitud de 1299 msnm. Estás dos determinaciones se llevaron a cabo en dos sesiones, en la primera, se adicionó KCl que permite la liberación de los iones Al³⁺ y H⁺ del complejo adsorbente del suelo (CAS), posteriormente fueron determinados por medio de una valoración. Para la segunda determinación la adición de BaCl₂ y trietanolamina, permitió conocer la acidez correspondiente a los iones H⁺ de la materia orgánica, de las aristas de las arcillas y de las especies Al(OH)₂⁺. De acuerdo a los resultados obtenidos, se concluye que este suelo presenta un promedio acidez intercambiable de 1.204(meq/g), un promedio Al³⁺ intercambiable de 0,883(meq/g), un promedio H ⁺ intercambiable de 0,321. Y finalmente la determinación de la acidez titulable se obtuvo un valor de .

INTRODUCCIÓN

En el estudio anterior se pudo establecer el pH del suelo el cual arrojo, un valor de 5.6, y según Soil Survey Division Sstaff (SSDS, 1993), la clasificación del suelo de analizado, corresponde a un suelo moderadamente ácido. Según datos del IGAC, reportados por Jaramillo (1994) , más del 85% del área del país, está ocupado por suelos ácidos.[1]   (Jaramillo, 2002). La acidez aparece normalmente en suelos localizados en regiones de alta pluviometría, los cuales están sometidos a un continuo y amplio lavado. (Simon Navarro Blaya, Gines Navarro García, 2003). Así mismo la acidez del suelo depende de diferentes factores tanto del ambiente (presencia de diferentes sustancias capaces de suministrar protones.), como así mismo por la participación humana, condiciones climáticas, Los procesos de alteración de los minerales del suelo, Las prácticas de manejo de suelos, como fertilización continua e intensiva, etc. En el suelo se distinguen varios tipos de acidez, dependiendo de los iones que la producen, entre este tipo de acidez se encuentra:

1.      Acidez activa                                             3. Acidez titulable o potencial

2.      Acidez intercambiable                              4. Acidez total

la acidez intercambiable es la que está asociada al Al³⁺, Al(OH)²⁺ y al Al(OH)₂⁺ y se establece determinando la cantidad de aluminio intercambiable que tiene el suelo al lavarlo con una solución de KCl 1N; (Jaramillo, 2002). Esta acidez se determina valorando estos iones¹. La acidez intercambiable es la más importante en suelos que tienen pH < 5.5, ya que a partir de este valor empieza a aumentar la solubilidad del aluminio, en forma exponencial¹. La acidez no intercambiable, está conformada por ácidos débiles que no son reemplazados con soluciones neutras no tamponadas. Es causada por materia orgánica y aluminio enlazado.

3.      MATERIALES Y MÉTODOS

La realización del muestreo se llevó a cabo en el municipio de Suarez- Cauca, con coordenadas geográficas (N 2°54’49.7”- W 76°43’29.7”) y altitud de 1299 msnm. Las respectivas pruebas para la determinación de la acidez intercambiable y titulable en el suelo, se realizaron de acuerdo a la metodología descrita por el método o guía de laboratorio de MSc Isabel Bravo y MSc Claudia X. Martínez. A continuación, en las figuras, se presentan las fases por la cual pasó la muestra de suelo para la determinación de la acidez tiulable.

figura 1.                                       Figura 2.                                          Figura 3.

Figura 1. Suelo más 50 mL de la solución extractante

Figura 2. Antes de la titulación con HCl 0,0193 N

Figura 3. Después de la titulación con HCl 0,0193 N.

Los valores de las propiedades que han sido determinadas a lo largo de las prácticas realizadas se encuentran establecidos en la tabla 1.

Tabla 1. Valores de las propiedades del suelo evaluadas.

Propiedad del suelo	Valor
Grava	12.09 %
Densidad	0,9257 g/cm3
Humedad de campo	27,47 %
Humedad higroscópica	5,703%
pH	5,6
Textura (Método Bouyucos)	Franco arenosa
Color del suelo	5 YR/3/2, en seco  y 5YR/3/3, en húmedo (tabla Munsell)

4.      RESULTADOS

En las tablas 3y 4 se presentan los resultados obtenidos durante la determinación de la acidez y aluminio intercambiable en una muestra de suelo y la acidez total titulable.   

Tabla 2. Volúmenes de NaOH y HCl utilizados en las determinaciones de acidez intercambiables de la muestra de suelo

Peso de la muestra (g)	Sustancia	Volumen (mL) de NaOH 0.0507 N	Volumen (mL) de HCl 0.0549N
M1. 10. 4202	Muestra	2.90	2.1
M2. 10. 0087	Muestra	2.35	1.5
	Blanco	0.05	0.05

Determinación de acidez intercambiable.

Determinación de aluminio intercambiable.

Determinación de hidrogeno de cambio (meq/100g).

Hidrogeno de cambio (meq/100g) = Acidez intercambiable – Aluminio intercambiable

Hidrogeno de cambio (meq/100g) = 1.31 meq/g – 1.017 meq/g

Hidrogeno de cambio (meq/100g) = 0.293meq/g

Tabla 3. Valores de Al³⁺ y H⁺ intercambiables en la muestra de suelo grupo 6.

Tipo de  Muestra	Acidez intercambiable (meq/g)	Al3+ intercambiable (meq/g)	H+ intercambiable (meq/g)	Promedio Acidez intercambiable (meq/g)	Promedio Al3+ intercambiable (meq/g	Promedio H+ intercambiable (meq/g)
Muestra 1	1.31	1,017	0.293	1,204	0,883	0.321
Muestra 2	1,098	0,749	0,349

Tabla 4. Volúmenes de HCl gastado en la determinación de la acidez titulable para la muestra de suelo del grupo número 6.

Peso de la muestra (g)	Sustancia	Volumen (mL) de HCl 0.193N
5.0054	Muestra	23,5
	Blanco	29.9

Determinación de acidez intercambiable.

5.      ANÁLISIS DE RESULTADOS

En la tabla 3 se observan los resultados de la determinación de acidez y aluminio intercambiables, estos parámetros son importantes ya que a partir de este resultado se puede inferir si el suelo es apto para determinado cultivo.

Para determinar la cantidad de aluminio intercambiable que tiene el suelo, se le realiza un   lavado con una solución de KCl 1N, al realizar este procedimiento lo que ocurre es un intercambio catiónico en donde los iones K⁺ reemplaza a los iones H⁺ y Al³⁺ que están en el complejo coloidal, liberándolos. Este fenómeno se representa en la siguiente ecuación de reaccion⁶:

(CAS)H  + KCl  à (CAS)K + HCl                                                                                               

(CAS)Al + 3KCl à (CAS)3K  + AlCl₃

AlCl₃ + 3H₂O à Al(OH)₃ + 3HCl

CAS = complejo adsorbente del suelo

Como se puedo evidenciar en la práctica determinación de pH de un suelo, al tratar el suelo con diferentes relaciones de agua destilada (1:1, 1.25) se pudo observar que el pH obtenido iba incrementando, esta es la acidez activa, cuya principal característica es ser muy reducida 

Y la única que se manifiesta en condiciones normales, por otro lado, cuando se realizó el tratamiento del suelo con KCl (1:1) se pudo evidenciar que el pH del suelo disminuyo considerablemente, esto es debido a que se intercambia los iones H⁺ del coloide por los iones K⁺, aumentando de esta manera la concentración de iones H⁺ en la solución, lo cual genera una disminución del pH. Como se observa en la tabla 3 el ion que más contribuye en la acidez intercambiable es el ion Al³⁺ intercambiable, el cual esta enlazado al coloide y no libre en la solución, lo cual explica que el pH obtenido en la práctica anterior fuera 5.6, a este valor de pH el aluminio no está como Al³⁺ sino como Al(OH)²⁺ y Al(OH)₂⁺. Debido a que el pH de máxima disponibilidad  del Al es < 5,5, pues como podemos ver en la gráfica 4 su concentración es menor a medida que aumenta el pH de la solución.

Figura 4. Aluminio intercambiable en función del pH del suelo.³

 Este resultado nos indica que el suelo analizado posee una gran capacidad de retención, o almacenamiento, menos aluminio ocupando los sitios de intercambio, como así mismo más participación de las bases intercambiables (calcio-Ca²⁺, magnesio- Mg²⁺, Potasio-K⁺), lo cual se traduce con una baja toxicidad por el Al³⁺.³      

La alta concentración de Al³⁺ genera toxicidad para las plantas, además de tener un efecto negativo sobre las propiedades químicas del suelo como solubilización, disponibilidad y absorción de nutrimentos, físicas como estructura y estabilidad de agregados y biológicas como tipo de organismos presentes en el suelo, ocasionando así una reducción en el crecimiento de las raíces lo cual afecta en forma negativa el crecimiento del cultivo⁴.

En literatura reportan que para este tipo de suelos (andisol) en el cual el pH es 5.5 la acidez intercambiable es 0.4 meq/g ¹, en este caso fue de 1,204 meq/g, el cual es un valor relativamente grande, pero debemos recordar que el ambiente en el cual nuestro suelo se le hizo el muestreo es diferente al de la literatura, pues aquí entran los diferentes factores de formación de los mismos, así como también los factores climáticos, debido a que nuestro sitio de muestreo se presenta en clima caliente y por el contrario el sitio que reporta la literatura se localiza en Bogotá, que por lo general es clima frío, con constantes precipitaciones, lo cual provoca que haya un lavado de bases intercambiables y su reemplazo por cationes de carácter ácido (Al³⁺) .

Por otra parte, se ha demostrado que, en los suelos derivados de cenizas volcánicas de Colombia, caracterizados por ser ricos en materia orgánica, (como nuestro suelo), la concentración de Al³⁺ en la solución es baja.² La proporción de acidez intercambiable es generalmente baja por dos razones. la primera, la mayoría de la acidez de la materia orgánica se ioniza solamente elevando el pH del suelo, o sea que es realmente un ácido débilmente ionizado. La segunda, es debido a que mucha de su capacidad de intercambio catiónico (CIC) ionizada de la materia orgánica esta neutralizada por Al y Fe³⁺, las cuales no son fácilmente intercambiables. Estos metales probablemente están presentes como cationes simples o como iones hidroxilo los cuales son difíciles de o imposibles de reemplazar⁵.

En el suelo muestreado (andisol), al ser su material parental asociado a cenizas volcánicas, el suelo presenta una carga variable, con el procedimiento utilizado se extrae además del poco Al³⁺ que pueda estar presente el aluminio proveniente de hidróxidos de aluminio precipitado y de Al-quelatado con la materia orgánica que no son tóxicas.

La textura del suelo franco-arenoso, (determinado por el método de Bouyoucos), permite tanto una buena aireación como drenaje que permite que la materia orgánica, no se acumule, sino que se dé su proceso de humificación, formación de ácidos húmicos, fúlvicos y huminas que son quienes se acomplejan al Al y los responsables de gran parte de la acidez titulable. La humedad y el pH del suelo, resultan también adecuados para el desarrollo de los microorganismos que deben actuar en el proceso de humificación.

Los coloides del suelo (arcillas y materia orgánica) desarrollan carga superficial. Esto ocurre de dos maneras: sustitución isomorfa (carga permanente) y desprotonación de los grupos funcionales superficiales (carga dependiente del pH). La carga dependiente del pH ocurre en los bordes de las capas de silicatos, en los minerales de carga variable tales como óxidos del Fe y del Al y en la materia orgánica.  La mayor parte de la carga dependiente del pH en los suelos agrícolas se debe a la pérdida de protones de grupos funcionales orgánicos. A medida que aumenta el pH de la solución del suelo grupos funcionales, ácidos débiles, tales como el ácido carboxílico, donan un protón y generan la carga negativa. Para la determinación de acidez titulable se utilizó una solución tampón de pH=8.2. Se debe tener en cuenta que difícilmente se encalan los suelos a valores superiores a un pH de 6 p de 6.5; y que el valor de pH de 8.2 se escogió históricamente, porque se aproxima a los valores de pH de un suelo que contiene carbonato de calcio libre, en equilibrio con el contenido normal de dióxido de carbono de la atmósfera. El valor de pH 8.2 corresponde al valor de pH que debe producir una neutralización completa de los compuestos de hidroxialuminio en el suelo. En este proceso no se distingue entre componentes intercambiables y no intercambiables de la acidez.  Los valores de acidez titulable o total son importantes para determinar la necesidad de encalado de los suelos y para caracterizar, en forma general, los suelos ácidos.

6.      CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

·         El método usado para la determinación de aluminio intercambiable, el cual es un lavado con KCl 1N y posterior valoración, no es 100% confiable ya que presenta limitaciones en suelos con alto contenido de materia orgánica, en los cuales la acidez intercambiable se atribuye a los iones H⁺. 

·         Es de vital importancia la determinación de aluminio intercambiable ya que a altas concentraciones presenta toxicidad para el cultivo, además determinados cultivos son más sensibles al aluminio.

·         El valor alto de aluminio intercambiable se debe a que el pH del suelo es 5,6 y a este pH el aluminio no se encuentra como Al³⁺ sino como Al(OH)²⁺ y Al(OH)₂⁺, el poco aluminio encontrado pudo haberse encontrado quelatado con la materia orgánica o compuestos inorgánicos.

7.      El valor de acidez titulable alto se debe al proceso de abono y a las arcillas presentes en el complejo del suelo, en mayor proporción al primero.

La acidez intercambiable

Para interpretar esta propiedad también se requiere conocer la especie vegetal que se pretende tener

pues no todas las plantas toleran las mismas cantidades de aluminio en el suelo; para evaluar el estado

de la acidez intercambiable en el suelo, Sánchez y Salinas (1983) han propuesto utilizar la saturación con

aluminio intercambiable con los siguientes niveles críticos generales, aunque cabe repetir que cuando se

conoce la planta que se quiere tener, para la interpretación debe conocerse su susceptibilidad a la saturación propuesta:

Sánchez y Salinas (1983) establecen una lista abundante de plantas con su grado de tolerancia a la

saturación con aluminio, de la cual se extraen los siguientes ejemplos de plantas de cultivo comunes:

Plantas susceptibles (Saturación < 20%): Algodón, girasol, fríjol, soya.

Plantas tolerantes (Saturación entre 40 y 60%): Arroz, tabaco, trigo, sorgo, papa, avena.

Plantas muy tolerantes (Saturación > 60%): Yuca, piña, café, pasto braquiaria.

En los Andisoles hay que tener mucha precaución en la interpretación de la saturación con Al, respecto

a la posibilidad de toxicidad con él, ya que Gartner (1994) demostró que el KCl 1M es capaz de

extraer Al unido a la materia orgánica, el cual no está en forma tóxica para las plantas.

1.      PREGUNTAS COMPLEMENTARIAS

a.       Se han generalizado tres criterios para considerar al aluminio como un problema en el suelo: (1) cuando se presentan en el suelo, valores superiores a 2 meq de aluminio intercambiable; (2) cuando el porcentaje de saturación de aluminio, en relación con los cationes intercambiables, es mayor que 25; (3) si la relación (Ca+Mg+K)/Al es menor o igual que uno. En cualquiera de estos casos es necesaria la implementación de algún correctivo con el fin de reducir el efecto tóxico del aluminio para las plantas.

b.                 [Al(OH2)6]³⁺ + H2O [Al(OH)(OH2)5]²⁺ + H3O⁺

           [Al(OH)(OH2)5]²⁺ + H2O [Al(OH)2(OH2)4]⁺ + H3O⁺

           [Al(OH)2(OH2)4]⁺ + H2O [Al(OH)3(OH2)3] + H3O⁺

c.        Cuando se ingiere verde de bromocresol, debe enjuagarse la boca, no provocar el vómito. Conseguir atención médica.

d.       El cloruro de bario tiene una acción análoga al KCl, es decir el ion bario desplaza los iones H⁺ y Al³⁺ del complejo adsorbente del suelo, quedando este saturado de iones bario.

e.       La trietanolamina es utilizado como una sustancia tampón la cual mantiene el pH de la solución en 8.2, además actua como un agente enmascarante de iones  Fe³⁺ y Mn²⁺.

2.      REFERENCIAS

(1)      Daniel F. Jaramillo J. Introducción a la ciencia del suelo. Universidad Nacional de Colombia Facultad de Ciencias, Medellín, 2012, pp: 357-359

(2)      Simon Navarro Blaya, Gines Navarro García. Química agrícola. Ediciones Mundi-Prensa , Mdrid, 2003, pp119-134

(3)      https://www.cenicafe.org/es/publications/AVT0466.pdf fecha de visita: 13/02/19.

(4)      https://bdigital.zamorano.edu/bitstream/11036/386/1/T2804.pdf fecha de visita: 13/02/19.

(5)      http://library.wur.nl/WebQuery/file/isric/fulltext/isricu_i2872_001.pdf ,pp:5-6

(6)                                                  Acevedo,A. Aluiminio, un indicador de calidad ambiental en suelos de carga variable, 2007. Pp: 46-47