Universidad de Chile Facultad de Ciencias Departamento Química Ambiental Curso de Contaminación de Suelos
Informe de laboratorio Nº 3:
“REQUERIMIENTO DE ENCALADO”
NOMBRE. Lucero Paredes R. PROFESORA: Sylvia Copaja. AYUDANTE: Roxana Tessada. FECHA DE REALIZACIÓN: 23 AGOSTO 2007
INTRODUCCIÓN Los suelos de carácter ácido, son los que contienen una cantidad considerable de cationes hidrógeno. La acidificación del suelo puede ser debida a causas naturales, como materia original pobre en cationes básicos, lavado de calcio en regiones de clima lluvioso, etc. o provocada por el hombre, como por ejemplo, la incorporación de residuos o fertilizantes ácidos, lluvia ácida causada por ciertas industrias, o como en nuestro caso, un derrame accidental de ácido en un determinado suelo. Estos suelos no son favorables para el desarrollo de la mayoría de los cultivos, por lo que es preciso corregir la acidez, tratando de sustituir los cationes hidrógeno por cationes potasio. Este procedimiento se llama encalado de un suelo. El que se basa en la corrección de las propiedades mecánicas y físicas del suelo. El Requerimiento de encalado, se define como, la cantidad de carbonato de calcio (CaCO 3 ) necesaria para subir en 0,1unidades de pH de una hectárea de suelo hasta una profundidad de 10 cm. El método consiste en incubar porciones de suelo con concentraciones crecientes de KOH-KCl, basados en la acidez intercambiable del ion potasio que se sustituye por el cation hidrógeno. Luego se agrega solución de KCl 1M y se determina el pH. Con los datos obtenidos, se dibuja la curva de titulación haciendo regresión lineal. Este método es aplicable en los suelos ácidos. Cuando queremos subir el pH tenemos que saber cuánta cantidad de encalante hay que aplicar. Estos métodos se basan en la sustitución del H de cambio de los suelos ácidos por el potasio (K). Métodos basados en la curva de neutralización del suelo, que consisten en añadir cantidades crecientes de base, en este caso KOH y medir el pH, se traza una curva de neutralización (calibración) en un gráfico de pH versus mL de KOH-KCl. . * A continuación se mencionan algunos objetivos que se consiguen al encalar los suelos 1: 1) Aumentar la estabilidad de la estructura del suelo. 2) Disminución de los iones H+ (Hidrógeno). 3) Aumento de los iones OH - (hidroxilo). 4) Disminución de la solubilidad de los iones Al 3+ (Aluminio), Mn2+ (Manganeso) y Fe2+ (Hierro), que a determinadas concentraciones pueden ser tóxicos. 5) Aumento de la solubilidad del P (fósforo). 6) Aumento de las cantidades disponibles de Ca2+ (Calcio) y Mg2+ (Magnesio) por el agregado con los materiales calizos. 7) Estimular a los microorganismos del suelo. 8) Aumentar el ritmo de mineralización de la materia orgánica con el consiguiente aumento del N (Nitrógeno) disponible, etc. La reacción aproximada que explica el fundamento es la siguiente:
Objetivo : Determinar el requerimiento de encalado en un suelo acidificado, producto de un derrame con acido (en
solución).
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1
http://www.produccion.com.ar/1997/97jun_15.htm
1. Materiales. -
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250 g de suelo facultad (calicata C-1). Agua acidificada con HCl a pH 1. Solución de KOH-KCl 0,2M. KCl 1M. pH-metro. Agitador. Frasco de vidrio. Varilla de vidrio. Bandeja de plástico. Probeta de vidrio. Balanza digital. Probeta de plástico. Pipetas. Vasos de precipitados. Bureta.
2. Metodología.
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Hacer una solución suelo con 250 g de suelo facultad (calicata C-1) y 100 mL de agua acidificada con HCl a pH 1 en un frasco de vidrio. Homogeneizar el suelo con una varilla de vidrio y dejar secar al aire en una bandeja plástica. Para determinar la densidad aparente del suelo, en una probeta plástica de 100 mL, llenar de suelo facultad acidificado 50 mL. Pesar probeta sola y probeta con suelo. Pesar 11 porciones de 10 g de suelo facultad previamente acidificado en frascos plásticos con tapa. Agregar desde 0 mL hasta 10 mL (de mL en mL) de solución KOH-KCl 0,2M y completar a 50 mL con KCl 1M. Tapar los frascos y dejar agitar por 1 hora y media. Luego, dejar sedimentar y verter el sobrenadante en vasos de precipitados y medir el pH del sobrenadante. Dibujar una curva de calibración de pH versus el volumen de KOH-KCl agregado. Calcular en la parte lineal de la curva de calibración, el volumen de KOH necesario para aumentar el pH en 0,1 unidades, según expresión:
Requerimie nto de Encalado (CaO) (Kg/ha)
=
a * M * d * 1400
(1)
Donde: a = mL de KOH-KCl necesarios para subirle pH de 10 g de suelo en 0,1 unidades de pH. M = molaridad de la solución KOH-KCl. d = densidad aparente del suelo. Multiplicar el requerimiento de encalado calculado por el número de 0,1 unidades de pH que se desea cambiar. Para determinar la densidad aparente, se realiza el siguiente cálculo: Da
Ms =
Vt
MasaSueloS ecoAlAire =
50mL
Donde: Ms = masa del suelo seco al aire. Vt = volumen total ocupado por el suelo, en este caso 50 mL.
RESULTADOS
(2)
Los valores obtenidos de pH para cada porción de suelo son:
Tabla Nº 1. Medición de pH de las distintas porciones de suelo. Porción mL KOH-KCl mL KCl pH medido 1 0 50 3,55 2 1 49 3,64 3 2 48 3,77 4 3 47 3,78 5 4 46 3,91 6 5 45 3,99 7 6 44 3,77 (*) 8 7 43 4,18 9 8 42 4,22 10 9 41 4,31 11 10 40 4,41 (*) Valor que se eliminó de la curva de calibración. Ahora con los 10 valores de pH, se procede a realizar la curva de calibración pH versus volumen (mL) de KOH-KCl 0,2M añadido.
5,0
4,5
H p
4,0
datos experimentales regresión lineal Y = 3,562 + 0,084*X
3,5
2
R = 0,9945 3,0 0
2
4
6
8
10
volumen KOH-KCl (mL)
De la curva de calibración se observa que hay una relación lineal en todo el rango de KOH-KCl agregado, salvo por el punto de pH a 6 mL de KOH-KCl adicionado, el R 2 obtenido está dentro de lo permitido para una regresión lineal (R2>0,99). La ecuación de la recta obtenida es: Y = 3,562 + 0,084*X
- Determinación del volumen necesario de KOH-KCl Con el valor de la pendiente, y sabiendo que se quiere cambiar 0,1 unidades de pH, se encontrará el volumen necesario para dicho cambio, así: pendiente 0,084
=
=
∆ pH ∆VolumenKOH − KCl
0,1 Volumen
Por lo tanto el volumen de KOH-KCl 0,2M necesarios para cambiar el 0,1 unidades el pH es: Volumen de KOH-KCl = 1,19 mL.
- Determinación de la densidad aparente:
Se debió determinar esta densidad y no usar la calculada en el curso anterior, producto que la densidad de un suelo ácido es distinta a la de el suelo facultad normal. Se obtuvo los siguientes resultados:
Tabla Nº 2. Datos para determinar la densidad aparente. Medición Peso (g) Probeta sola 41,6 Probeta + 50 mL suelo 98,7 Usando la expresión (2), se tiene que la densidad aparente del suelo facultad (calicata C-1) acidificado es: Ms 98,7 g 41,6 g 57,1 g Da 1,142 g / mL Vt 50mL 50mL −
=
=
=
=
- Determinación del requerimiento de encalado:
Para saber cuantos Kg por ha se necesitan de cal para modificar en 0,1 unidades de pH el suelo, se ocupará la expresión (1).
Requerimie nto de Encalado (CaO) (Kg/ha) = a * M * d * 1400 Requerimie nto de Encalado (CaO) (Kg/ha) 1,19 * 0,2 * 1,142 * 1400 =
Requerimie nto de Encalado (CaO) (Kg/ha)
=
380,51
Por lo tanto, se necesitan 380 kilos de cal por hectárea de suelo.
DISCUSIONES Para hacer una comparación de los resultados obtenidos, el suelo facultad de calicata C-2 (que es el suelo correspondiente a la profundidad contigua al suelo usado por nosotros que es calicata C-1), se obtuvo un requerimiento de encalado de aproximadamente 500 Kg/ha, valor superior al obtenido por la calicata C-1 (nuestro caso), esta diferencia se debe a que a menor profundidad del suelo (Calicata C-1), recibe diversos aportes de nutrientes, esta constantemente removiéndose, lo que hace que sea un mejor tampón que el suelo de Calicata C-2, ya que éste se encuentra a mayor profundidad. Lo que quiere decir que, el suelo de calicata C-1 fue un suelo menos acidificado que el suelo de calicata C-2. Para establecer más precisamente el poder tampón que tenga un suelo, se debe determinar la capacidad tampónica de un suelo, parámetro que no se determinó en este práctico.
CONCLUSIÓN
-
Los suelo se oponen (ofrecen resistencia) a cambios de pH, por la carga que tienen, y son considerados buenos tampones. El encalado reduce la acidez del suelo, ya que aumenta el pH de éste, porque convierte parte del H + en agua, e intercambiándolo por el potasio, haciendo que el suelo recupere los cationes básicos perdidos. Si agregamos a nuestro suelo que fue accidentalmente acidificado 380,51 Kg/ha de cal, el suelo facultad calicata C-1 mejorará el pH en 0,1 unidades.
REFERENCIAS - Apuntes de clase curso Contaminación de Suelos 2007. Sylvia Copaja. - http://www.inia.cl/platina/descarga/docs/libros/metodos_an_suelos_v2004.pdf
