DETERMINACIÓN DE AZUFRE ( S ) EN SUELO AGRÍCOLA, MANUAL DE LABORATORIO DE SUELOS AGRÍCOLAS, MANUAL DE MÉTODOS Y PROCEDIMIENTOS DE REFERENCIAS

MANUAL DE LABORATORIO DE SUELOS AGRÍCOLAS:

MANUAL DE MÉTODOS Y PROCEDIMIENTOS DE REFERENCIAS.

PARTE II: DETERMINACIÓN DE AZUFRE ( S ) EN SUELO AGRÍCOLA

(UPTPLMR) CARÚPANO ESTADO SUCRE

RECTOR:

DR. NÉSTOR J. MALAVÉ M.

AUTORA: LCDA. ZORANGE T. RUIZ

CARÚPANO, NOVIEMBRE 2024

RESUMEN

Este trabajo tiene como finalidad investigar la importancia del Azufre (S) y métodos de determinación de azufre en el suelo agrícola.

El Azufre es uno de los oligoelementos o elementos trazas más abundante en la corteza terrestre, al que se asocian, según Goldschmidt, un gran número de metales y no metales, formando así el grupo denominado Calcófilos.También, el Azufre está clasificado Geoquímicamente como biófilo, puesto que se encuentra en las plantas formando compuestos sulfurados, sulfatados y orgánicos.

FW. Clarke (1924), realiza la primera investigación sistemática de la composición de roca y minerales, siendo un compendio de los trabajos realizados en los laboratorios químicos de la USGS y la Carnegie institución, donde se estiman composiciones medias de la Tierra. El contenido medio de Azufre en las rocas ígneas, según Clarke es de 520 ppm, y según Krauskopf, K. (1967), el contenido medio en la corteza terrestre es de 300 ppm, siendo las pizarras las de mayor contenido, pudiendo alcanzar hasta 2.500ppm, mientras que en el agua del mar tiene 905 ppm. La Agencia de Protección Ambiental (EPA), establece un valor estándar de 250 ppm para el contenido de azufre en el agua potable.

El azufre es un elemento esencial para las plantas y el suelo agrícola y su disponibilidad óptima se encuentra en un (pH de 6 a 8).

En suelos ácidos el azufre interactúa con el hierro y aluminio, lo que impide que las plantas lo absorban.

Palabras claves: Azufre, Importancia, Método de análisis, Suelo Agrícola.

SUMMARY

This work aims to investigate the importance of Sulfur (S) and methods for determining sulfur in agricultural soil.

Sulfur is one of the most abundant trace elements or trace elements in the Earth’s crust, to which, according to Goldschmidt, a large number of metals and non-metals, thus forming the group called Chalcophiles. Also, Sulfur is classified Geochemically as biophilic, since it is, It is found in plants forming sulfur, sulfate and organic compounds.

FW. Clarke (1924), carried out the first systematic investigation of the composition of rock and minerals, being a compendium of the Works performed in the chemical laboratories of the USGS and the Carnegie Institution, where average compositions of the Earth are estimated. The average content of Sulfur in igneous rocks, according to Clarke, is 520 ppm, and according to Krauskopf, K. (1967), the average content in the Earth’s crust is 300 ppm, being the slates have the highest content, which can reach up to 2.500 ppm, while in sea water it has 905 ppm. The Environmental Protection Agency (EPA), establishes a standard value of 250 ppm for the sulfur content in drinking water.

Sulfur is an essential element for plants and agricultural soil and its optimal availability is at a (pH of 6 to 8).

In acidic soils, sulfur interacts with iron and aluminum, which prevents plants from absorbing it.

Keywords: Sulfur, Importance, Method of analysis, Agricultural Soil.

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN………………………………………………………4

OBJETIVOS……………………………………………………………6

OBJETIVO GENERAL……………………………………………….6

OBJETIVOS ESPECIFICOS…………………………………………7

MARCO TEÓRICO……………………………………………………8

ANTECEDENTES PREVIOS………………………………………..11

METODOLOGÍA………………………………………………………17

CONCLUSIONES………………………………………………………25

REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA…………………………………….27

ANEXOS………………………………………………………………..30

INTRODUCCIÓN

El azufre (S) es uno de los materiales más importantes y básicos en la industria de los procesos químicos. En la naturaleza existe en estado libre, y combinado en minerales como la pirita (FeS₂), la esfalerita (ZnS) y la calcopirita (CuFeS₂). También es un constituyente importante del petróleo y del gas natural (como H₂S). La mayor aplicación del azufre es en la producción del ácido sulfúrico (H₂SO₄).

Venezuela contiene una amplia variedad de minerales. La presencia en el país de los escudos precámbricos, los complejos geosinclinales y las extensas cuencas sedimentarias, producto de los macro-eventos que caracterizan nuestra historia geológica, han permitido la abundancia de depósitos minerales de variada naturaleza. El escudo pre-cámbrico, con su larga historia geológica, es rico en depósitos de hierro (Fe), aluminio (Al), dolomita (CaMg (CO3)₂), manganeso (Mn), oro (Au), diamante (C), granitos dimensionales

(AC_2–3T₄O₁₀X₂.), ocre (Dunkel: α-FeOOH, MnO₂, CaCO₃, CaSO₄. Y Rojo: óxido de hierro (Fe₂O₃) con impurezas de arcillas.), tierras raras (Ej.: La₂O₃ Gd₂O₂S: Tb, Y₂O₂S: Tb…), torio (ThO₂.), cuarzo (SiO_2cz) y caolín (Al₂Si₂O₅(OH)₄.). Los geosinclinales de las cordilleras de la Costa, Andes y Perijá, con su compleja historia de eventos sedimentarios, volcánicos, intrusivos y metamórficos, poseen importantes yacimientos de níquel(Ni), plomo (Pb), zinc (Zn), cobre(Cu), titanio(Ti), arcillas, asbesto, calizas, magnesita, talco, feldespato, cianita, yeso, dolomita, serpentinita, mica industrial, mármoles, granitos y calizas.

El azufre (S) es un elemento secundario constituyente estructural de compuestos orgánicos, algunos de los cuales son únicamente sintetizados por las plantas, como es el caso de los aminoácidos cisteína, cistina y metionina, requeridos para sintetizar proteínas. Es importante también para algunas vitaminas y coenzimas, y actúan como grupo funcional directamente involucrado en reacciones metabólicas. Tiene funciones que sirven a las plantas como sistema de defensa detoxificación. Una de sus principales funciones, ya citada arriba, es la síntesis de aminoácidos (cisteína, cistina y metionina). También participa en la formación de clorofila y síntesis de vitaminas. Otras funciones tienen que ver con la formación de glucósidos, ferredoxinas y la participación en la actividad de la ATP sulforilaza. Se habla de una relación nitrógeno: azufre de 10:1 en tejido vegetal para que los cultivos logren un desarrollo normal.

El azufre es un elemento ampliamente distribuido en la naturaleza, que constituye el 14º elemento en abundancia en la corteza terrestre. Es un importante constituyente de la vida animal y vegetal, así como un recurso minero de fundamental relevancia industrial, ya que está presente en la elaboración de muy diferentes productos: fertilizantes, farmacéuticos, insecticidas, pigmentos, fibras sintéticas, combustibles, explosivos, caucho, así como en diversas ramas de la industria química, minera y siderúrgica.

El origen normal del Azufre(S) para el crecimiento de las plantas es el suelo. El S ocurre en el suelo en dos formas: orgánica e inorgánica. Las proporciones relativas de las diferentes formas de S en el suelo pueden variar depen – diendo, de las propiedades físicas y químicas del suelo, de las condiciones estacionales, de la vegetación y de la aplicación que se haya hecho de fertilizantes azufrados.

Solamente el 7% del S total localizado en los primeros 25 cm del suelo es aprovechable para las plantas en cualquier momento en muchos de los suelos bien drenados que se usan con propósitos agrícolas. Aproximadamente del 60 al 70% del S total es inaprovechable permanentemente; el resto está asociado principalmente con la materia orgánica del suelo.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Este trabajo tiene como OBJETIVO GENERAL, estudiar la factibilidad de poner en práctica un Manual de Laboratorio de Suelos Agrícolas: Manual de Métodos y Procedimientos de Referencias. En la Universidad Politécnica Territorial de Paria “Luis Mariano Rivera (UPT PLMR) ubicada en la ciudad de Carúpano-Estado Sucre en Venezuela.

Este proyecto beneficiaría y serviría de apoyo a la (UPT PLMR) en cuanto a su Desarrollo Académico como guía para investigaciones científicas:

• Ampliar los conocimientos académicos sobre el Suelo, su importancia, conservación y calidad del mismo.

• Posibilidad de efectuar investigaciones a futuro sobre nuestros suelos, con la finalidad de obtener suelos de referencias⁴; realizar programas de fertilización, monitoreos y asesoramientos sobre la tierra de los cultivos y la conservación de los suelos agrícolas de la extensa región del estado Sucre; abriéndose así, un abanico de posibilidades para la investigación y profundidad científica al respecto.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Este trabajo tiene como OBJETIVOS ESPECIFICOS:

• Realizar las investigaciones teóricas necesarias para obtener el conocimiento necesario en cuanto a: Muestreo, Tratamiento Físico y Métodos de ensayos Físico-químicos del suelo agrícola para el logro de este objetivo se hará uso de Materiales de Referencias como: Manuales de suelo agrícola, Internet, Revistas científicas, Tesis, Libros, Monografías, es decir, todo material de apoyo referentes al tema en estudio.

• Investigar Referente a Normas Nacionales e Internacionales y Leyes Venezolanas sobre Suelos.

• Referencias en cuanto a: equipos de medición, equipos e implementos para (la toma de muestra y laboratorio), sala de tratamiento físico de la muestra, reactivos químicos, implementos de seguridad, equipos para el acondicionamiento ambiental de la sala de tratamiento de la muestra (ver Anexo III) y laboratorio de suelo. Métodos y procedimiento físico-químico. Conceptos, Téorias, Formulas, Registros, Diagrama de flujos de procedimientos; es decir, todo lo referente al tema.
• Manual de Laboratorio de Suelos Agrícolas: Manual de Métodos y Procedimientos de Referencias. (PARTE II: Determinación de azufre disponible en suelo)

MARCO TEÓRICO

TIPOS DE AZUFRE

Azufre coloidal. Son dispersiones coloidales de azufre que se caracterizan por su extrema finura, alta dispersión en el caldo y gran adherencia al follaje. En el mercado se presentan como líquidos autoemulsionables, micro gránulos, dispersables y polvos mojables. En todos los casos es importante para garantizar su eficacia mezclarlos bien y utilizar maquinas con agitador.

Flor de azufre. Poco usado, se obtienen por sublimación (se refiere al paso del estado sólido del azufre al estado gaseoso, sin pasar por estado líquido) y

Posterior condensación.

Azufre micronizado. Se produce arrastrando mediante gas carbónico o de nitrógeno las partículas más finas de un azufre triturado. Se suelen destinar para espolvoreo. Existen formulados a base de oxicloruro de cobre asociado al azufre micronizado para tratamientos en espolvoreo.

Azufre molido. Procede de azufre triturado en el que la separación granulométrica se ha realizado por tamizado.

Azufre triturado. Es azufre pre-molido de partículas de elevado tamaño que se utiliza como corrector.

EL AZUFRE EN LOS MINERALES

Azufre nativo. El elemento azufre (S) se encuentra en la naturaleza en estado nativo en forma de cristales rómbicos bipiramidales, en masas o en impregnaciones, de colores amarillos, pardos o blancos. Este azufre puede proceder de inhalaciones volcánicas o de aguas termales, de gases sulfhídricos o sulfurosos, y también de la transformación de los sulfatos cálcicos, yesos o anhidritas, en azufre y calcita, por la reacción con materia orgánica, que puede ser el petróleo.

Sulfuros. En la clase de los minerales de azufre, que comprende los sulfuros, existe una gran diversidad de metales asociados al mismo. Entre ellos destacan la Pirita y la Marcasita, la Blenda y la Wurtzita, la Galena, la Antimonita, la Argentita, el Cinabrio, la Molibdenita y la Calcopirita.

Sulfatos. En los sulfatos el azufre está unido al oxígeno, formando sales del ácido sulfúrico, en los cuales los cationes son generalmente metales alcalinos o alcalinotérreos, aunque también los hay con los metales hierro, cobre, aluminio, zinc y plomo. Estos se clasifican en cuatro especies, según sean anhidros o hidratados, y también en los que contienen otros aniones o no.

La Anhidrita es un sulfato cálcico, que contiene un 58,8% de SO₃.

El Yeso, Espejuelo, Alabastro o Selenita es también un sulfato cálcico, pero con dos moléculas de agua, cristalizando en el sistema monoclínico, contiendo un 46,51%de SO₃.

La Thenardita o Sal de Espartinas es un sulfato sódico que tiene un 56,5% de SO₃.

La Glauberita es un sulfato doble de sodio y calcio, que contiene un 57,6% de SO₃.

La Glaserita es un sulfato potásico-sódico del sistema trigonal, que tiene un 49,5%de SO₃.

La Epsomita es un sulfato magnésico hidratado con siete moléculas de agua, que contiene un 32,53% de SO₃.

La Baritina es un sulfato de bario, que tiene un 34,3% de SO₃.

La Celestina es un sulfato de estroncio, con el 43,71% de SO₃.

Existen un gran número de minerales sulfatados de otros metales, pero los más abundantes y posibles aportadores del anión sulfato son los citados, que además llegan a disolverse en las aguas superficiales y subterráneas, aportando así los cationes sódicos, cálcicos, magnésicos, potásico y estróncicos, que tienen una gran importancia biológica^.

OTRAS CARACTERISTICAS

Los compuestos de azufre refinado y ácido sulfúrico que se utilizan, principalmente, en la fabricación de compuestos químicos y farmacéuticos, pólvora y explosivos, fertilizantes, fungicidas y fósforos y en la vulcanización del caucho. A su vez, el azufre se utiliza mayoritariamente para elaborar ácido sulfúrico.

Es interesante describir brevemente el método de explotación utilizado para este elemento: el denominado “método Frasch“, consistente en la inyección de agua sobrecalentada o de vapor de agua en las formaciones que contienen este elemento, debido a que éste funde a (112ºC, y a 160ºC) constituye un líquido de viscosidad muy baja, que fluye con gran facilidad y puede ser bombeado hasta superficie.¹³

AZUFRE

ANTECEDENTES

A. J Acosta Reynosa (2015) “Existen varios métodos analíticos para la determinación de azufre entre los que podemos mencionar volumetría, gravimetría, y turbidimetría. En el método turbidimétrico se utiliza como extractante monofosfato de calcio que extrae el (SO₄^2-) soluble más el adsorbido en la fracción coloidal del suelo. Ambas fracciones son disponibles para la planta, y por tanto la metodología presentada es adecuada para las determinaciones de azufre disponible. La cuantificación del SO₄ ^2- se basa en la precipitación de azufre en forma de sulfato de bario (Rojas 1989)” ^{4, 5, 16, 21.}

Casanova Eduardo (2004) “La producción y comercialización de los fertilizantes en Venezuela comienza en (1956) con la creación del Instituto Venezolano de Petroquímica (IVP), luego de 50 años esa actividad tan importante para el agro del país la realiza PEQUIVEN”

“3. A pesar de haber una oferta bastante numerosa de productos simples, fórmulas químicas y mezclas físicas, en la realidad en el (2005) las ventas estuvieron concentradas en dos productos (Urea con 46 % de las ventas y 10-20-20 con 30 % de las ventas)”

 “9. La poca consideración de otros nutrimentos como el caso del azufre y los micro elementos;”

“12. La falta de asistencia técnica especializada con especial énfasis hacia los pequeños y medianos productores.” ⁸

Ingrid Garcés M. “La producción de azufre en el mundo proviene de fuentes naturales (yacimientos volcánicos y biogénicos) y de fuentes artificiales que lo recuperan como subproducto de procesos industriales (fundiciones, centrales termoeléctricas, producción de petróleo). La mayor parte de esta producción se destina a la elaboración de ácido sulfúrico, utilizado en diversas aplicaciones industriales, especialmente en la producción de fertilizantes.”¹³

Jornalero. “El uso de azufre (S) se tornó en una práctica agrícola entre los años (1845 y 1847) en Inglaterra y Francia para el control de oídio en los viñedos.”¹¹

Katz Miguel (2011) “El azufre. Es conocido y aprovechado desde la antigüedad, sus aplicaciones comenzaron a expandirse recién a mediados del siglo XIX y, hoy en día, uno de los productos que se pueden obtener del azufre, el ácido sulfúrico (H₂SO₄), es la sustancia de mayor volumen de producción en el mundo.” ¹⁴

López J. Gerardo (1989) “Hace ya más de 100 años que se conoce acerca de la esencialidad del azufre (S) para el crecimiento de las plantas.” ¹⁵

Pilar Figueroa S. “La explotación del azufre con fines comerciales en el Distrito Benítez, Estado Sucre, (1895-1904) se asocia con la actividad del ciudadano alemán James Schaeffer, quien obtiene los yacimientos en concesión, y firma en 1895 un contrato, con los Ministerios de Obras Públicas, Fomento y Relaciones Interiores, para la extracción y transporte del mineral contenido en los depósitos denominados “Buena Esperanza”, “Providencia”, “Salvaje” y “Potosí”.

En su art. 11 el citado contrato permite al contratista traspasar los derechos y privilegios de esta concesión a otra persona, compañía o corporación, dando aviso previamente al Gobierno Nacional. Basándose en ello, Schaeffer vende el 8 de mayo de 1900, a la “Deutsch Venezolanische Schevefelgruber Actien Gesellschafs” (Compañía Minera Alemana de Azufrales en Venezuela), tanto

las cuatro concesiones mineras como el contrato para su explotación, por la cantidad de ochocientos mil marcos, recibiendo este valor en acciones emitidas por dicha compañía, del valor de mil marcos cada una, o sea de 1250 bolívares.

Con esta negociación James Schaeffer adquiere el 40% de las acciones de la Compañía. Además la Empresa, cumpliendo con lo pautado en el artículo 54 del Código de Minas vigente (1893), que obliga a las compañías residentes fuera del territorio venezolano a constituir legalmente un agente o apoderado facultado para representarlo y responder directamente de las obligaciones que ellas contraigan en el país, confiere un poder al citado Schaeffer, residente en Carúpano, para ejercer funciones de Gerente General de la Compañía en Venezuela.

La explotación se inicia con cierta regularidad a mediados de 1900. Para la fecha el cable aéreo no se había construido, por lo que se hizo necesario el uso de bestias para conducir el azufre hasta el puerto de Carúpano.

La fecha exacta en que la Compañía fue liquidada totalmente, no la hemos podido precisar documentalmente, pero la concesión otorgada por el Gobierno Federal fue decretada caduca por Resolución del mismo Ejecutivo del 21 de octubre de 1904, acatando las disposiciones del artículo 63 del Código de Minas promulgado ese mismo año, que trata del incumplimiento, por espacio de seis meses, del pago de los impuestos de minas, que en este caso debían cancelarse en la Aduana de Carúpano”.¹⁸

Ramírez O. Antonio, San José A. Carmen (2006) “Las formas de azufre que aparecen en el agua, dependiendo del pH y la temperatura, son las de hidrógeno sulfurado (SH₂), es decir, como molécula no disociada en forma reducida (valencia –2) y que confiere a estas aguas un característico olor a huevos podridos, como ion SH^– de igual grado de oxidación que el anterior, como sulfatos (SO₄^2–) con valencia +6 y como sulfitos (SO₃^2–)^, con valencia +4.

Asimismo se puede encontrar el azufre en el agua en forma de tiosulfato

(S₂O₃ ^2- ), con un estado de oxidación de +2.

En las aguas mineromedicinales también puede encontrarse el azufre en forma coloidal, que es una forma amorfa del azufre S₈ y que da un tono azulado a las aguas que lo contienen (Armijo y San Martín, 1994).”¹⁹

Rodríguez M. Simón E. (1989) “Los hechos económicos sucedidos en Venezuela a partir del 1983 hicieron cambiar drásticamente lo concerniente a consumo de materias primas minerales no metálicas provenientes del exterior en el conglomerado industrial venezolano. Como consecuencia de ello, los organismos tanto oficiales como privados, incluyendo al Ministerio de Energía y Minas, comenzaron de inmediato con la búsqueda, delimitación y estudio de yacimientos minerales industriales a todo lo largo del País.

Los estados Lara, Cojedes, Táchira, Mérida, Falcón, Nueva Esparta, Bolívar y Aragua estuvieron entre aquellas entidades regionales donde la actividad exploratoria minera fue relevante. Numerosos yacimientos minerales fueron ubicados y delimitados.

Como resultado de las investigaciones, llevadas a cabo a lo largo de la faja costera de la Isla de Margarita por la Dirección de Geología del Ministerio de Energía y Minas entre 1984 y 1987, fueron localizadas y parcialmente delimitadas concentraciones de materias primas de variada naturaleza, entre

ellas travertino, gravilla de cuarzo, turba, fosfato reciente, arenas ilmeníferas y arenas cromíferas.”²⁰

Sadzawka R.Angélica. “Algunos suelos tienen la capacidad de retener S en forma adsorbida, pero esta sorción, está restringida a los suelos ácidos y se debe principalmente a una reacción de intercambio aniónico por las cargas positivas de óxidos de hierro (FeO, Fe₂O₃) y aluminio (Al₂O₃) de las arcillas. La materia orgánica (MO) ejerce un efecto negativo sobre la adsorción del ión sulfato (S0₄^2-), lo cual explica la baja capacidad de adsorción de los suelos superficiales.”

Sadzawka. “El azufre, a pesar de ser un elemento esencial para las plantas, ha recibido relativamente poca importancia como nutriente, debido en parte al hecho que la respuesta de los cultivos a la aplicación de azufre se restringía a unas pocas áreas geográficas y solamente a algunos cultivos. Sin embargo, actualmente se ha detectado deficiencia de azufre cada vez con más frecuencia y en una amplia variedad de cultivos, un resultado que se ha atribuido al aumento en el uso de fertilizantes libres de S.”²²

METODOLOGÍA

AZUFRE DISPONIBLE

Según Rojas (1989), para la determinación de azufre disponible en la planta se han utilizado una serie de soluciones extractantes, entre las cuales cita las siguientes:

1. Agua (H₂0): cuya correlación con rendimiento y azufre extraído por la planta ha sido muy buena.

2. Cloruro de litio (LiCl): (0.1 N), que ha demostrado buenos resultados para suelos con poca capacidad de adsorción.

3. Cloruro de Calcio (CaCl₂): (0,01 M), que ha demostrado ser un buen extractante en varios tipos de suelos.

4. Fosfato de potasio (K₂HPO4): (0.016M), que permite la determinación de sulfatos solubles y adsorbidos.

5. Acetato de Amonio en ácido acético CH3COONH₄-CH3COOH, Método ALAP. ver ref.[5] bibliográfica.

6. Fosfato monocálcico [Ca (H₂PO₄)₂]: (0,04 y 0.008 M), es la solución extractante más utilizada en los laboratorios para análisis de rutina, también es la más empleada en las investigaciones de azufre. Recomendado cuando hay muchas determinaciones de azufre adsorbido, debido a que el ión fosfato desplaza fácilmente al sulfato adsorbido, y el ión calcio elimina problemas de floculación, al tiempo que limita la extracción de la materia orgánica.

Señala Rojas Escobar, Leyla A. Químico.Ph, D. (1989), Determinación de Azufre disponible. Programa de suelos. Instituto Colombiano Agropecuario. Que la solución extractante de Fosfato monocálcico de concentraciones molares (0,04 y 0,008M), es la más recomendada por su amplia aplicación en países como: Brasil, Colombia, Hawái, Nicaragua, etc. Y que según:

Bradley, C. and J. Lancaster. ( 1965). Sulfur. In: Black, CA (ed.). Methods of soil analysis. Part 2.Madíson, Wisconsin. Amer. Soc. of Agr. p. 1102-1116.

“Este extractante Fosfato monocálcico [Ca (H₂PO₄)₂], da un índice azufre disponible en el suelo”

En base a todo lo anterior descrito por Rojas Escobar este trabajo recomienda este método de Bradley,C. and J.Lancaster, aplicando la solución extractante de Fosfato monocálcico de concentración (0,008M) para la obtención de azufre disponible en suelo.

DETERMINACIÓN DE AZUFRE (S) DISPONIBLE EN SUELO

1. OBJETIVO

Determinar azufre disponible en planta o suelo mediante la solución extractante de Fosfato monocálcico [Ca (H₂PO₄)₂] (0,008M).

2. MÉTODO

Determinación Turbidimétrica en el nefelómetro o en el fotocolorímetro.

3. PRINCIPIO DEL MÉTODO

En este método se utiliza como extractante el fosfato monocálcico

[Ca (H₂PO₄)₂] el cual extrae el (SO₄⁼) soluble más el adsorbido en la fracción coloidal del suelo. Ambas fracciones son disponibles para la planta, y por tanto la metodología presentada es adecuada para la determinación de azufre(S) disponible. La cuantificación del (SO₄⁼) se basa en la precipitación de azufre (S) en forma de sulfato de bario (BaSO₄), cuando el ión sulfato extraído, reacciona con el cloruro de bario (BaCl₂) presente en el reactivo turbidimétrico. El precipitado blanco de Sulfato de bario (BaSO₄), puede ser mantenido en suspensión mediante la adición de gelatina, para posterior determinación Turbidimétrica en el (nefelómetro o en el fotocolorímetro). Se anota que el extracto debe ser transparente e Incoloro lo cual se logra mediante la acción del Carbón activado (C._act.).

4. MATERIALES Y EQUIPOS

• Balanza Analítica
• Equipo: Colorímetro, Espectrómetro, nefelómetro.
• Vasos de precipitados o Beaker (10, 50, 100, 250, 500, 1000 ml).
• Cilindros graduados de (10, 25, 50, 100, 500,1000 ml).
• Papel de filtro. (ver norma Covenin 3284-97)
• Línea de vacío para filtración por succión.
• Matraz Kitasatos de 250, 500,1000 ml.
• Embudo Burchner (depende del volumen a filtrar :12, 45, 85,….10000ml)
• Tapón de goma perforado
• Bomba de vacio
• Pipetas volumétricas tipo A de (1, 2, 4, 6, 8, 10, y 12ml)
• Pipetas graduadas de (1, 2, 4, 6, 8, 10, y 12ml)
• Espátula.
• Cuchara de porcelana para transferir sólidos, polvos, reactivos en polvo (sales, bases, ácidos, etc.)
• Embudos tallo corto y largo para filtración.
• Aros para embudos
• Rejilla de calentamiento
• Mecheros Bunsen
• Trípode
• Soporte universal
• Pinzas varias de metal y para tubos de ensayos.
• Gradillas porta pipetas
• Gradillas porta tubos de ensayos
• Tubos de ensayos
• Vidrio de reloj
• Plancha de calentamiento con agitación
• Plancha de agitación
• Agitador magnético
• Agitador varilla de vidrio
• Goteros
• Servilletas para secar material y cada vez que realice la medición secar porta muestra de equipo Espectrómetro, etc.
• Jabón liquido para lavar el material a utilizar.
• Balones aforados fondo plano con tapa de (100, 250,500 y 1000ml).
• Campana de extracción
• Piseta plástica con agua destilada
• Destilador para obtener agua destilada o montar sistema de destilación para la obtención de la misma.
• Pinzas para Beaker
• Frascos oscuros con tapa 1000 ml.
• Envases plásticos y de vidrio con tapa para guardar soluciones, reactivos, patrones, muestras de suelos de referencia, etc.
• Etiquetas para identificar los frascos de reactivos, patrones, suelos, etc.
• Nevera para preservar reactivos, muestras, etc. (que se dañan o se evaporan a temperatura ambiente).
• Estufa a temperatura de 105 °C ( secar material volumétrico de vidrio)
• Desecador
• Cronometro
• Termómetros
• Marcador de tinta indeleble
• Bata de laboratorio
• Lentes de seguridad
• Mascarilla para ácido- base (azul)
• Mascarilla para organometalicos-orgánicos (gris oscuro-negro)
• Guantes Latex
• Cuaderno de registro o formato de datos y resultados.
• Frasco recolector de desechos de laboratorio

Nota (1). El laboratorio debe tener (obligatorio), dependiendo de su espacio, unidad de aire acondicionado con la finalidad de mantener las condiciones ambientales apropiadas para realizar los pasos del método analítico, dentro de un rango de temperatura (20 ± 3°C).

5. REACTIVOS

SOLUCIÓN EXTRACTORA DE [Ca (H₂PO₄)₂.H₂O] (0.008M).

• Pesar 2,03 g de fosfato monocálcico monohidratado[Ca (H₂PO₄)₂.H₂O]
• Agregar 1 ml de ácido acético glacial (CH₃COOH).
• Llevar a un litro (1L) con agua destilada.

ÁCIDO NÍTRICO (HNO₃) DEL 70%.

SOLUCION DE SULFATO DE POTASIO K₂SO₄.

• Disolver 5,434g de sulfato de potasio (K₂SO₄), en un balón volumétrico de un litro (1L) y lleve a enrase con agua destilada.

ÁCIDO CLOHIDRICO 6M.

• Agregar 500ml de (HCl concentrado) a 300ml de agua destilada y luego diluir a un litro (1L=1000ml).

SOLUCIÓN ÁCIDA DE AZUFRE (S)

• Agregar 65 ml de ácido nítrico concentrado (HNO₃conc.) y 250 ml de ácido acético glacial (CH3COOH) a aproximadamente 500 ml de agua (H₂O).
• Agregar 2 ml de solución estándar de 1000 ppm de azufre (S) y llevar a volumen a un litro con agua destilada (H₂O _des.).

REACTIVO TURBIDIMÉTRICO

• Disolver diez gramos (10 g) de polivinilpirrolidona (PVP) K30 (C₆H₉NO)_n en aproximadamente 300 ml de agua caliente. Este reactivo, puede reemplazarse por bactogelatina en la cantidad de 1 g en aproximadamente 300 ml de agua caliente. Disolver 150 g de cloruro de bario di hidratado (BaCl₂.2H₂O) en aproximadamente 500 ml de agua. Mezclar el (PVP) K30 o la bactogelatina y la solución de BaCl₂ y llevar el volumen final a un litro (1000ml). Filtrar la solución y guardarla en un frasco oscuro. A una temperatura aproximada de cuatro grados centígrados (4°C).

6. PROCEDIMIENTO

1. Pesar 10 g de suelo y colocarlo en un vaso de precipitado o Beaker de 50ml de capacidad.
2. Agregar 25 ml de la solución extractora de Ca (H₂PO₄)₂.H₂O] (0.008M).
3. Agitar 10 minutos (10 min.)
4. Filtrar
5. DESARROLLO DE LA TURBIDEZ.
   1. Tomar una alícuota de 10 ml del filtrado y
   2. Agregar 10 ml de la solución ácida de azufre(S).
   3. Agitar
   4. Agregar 4ml de reactivo turbidimétrico.
   5. Agitar y dejar y dejar en reposo durante 20 minutos.
   6. Agitar suavemente,
   7. Leer el porcentaje de transmitancia (%T), a una longitud de onda de 420 nm en el colorímetro.
   8. CURVA ESTÁNDAR
   9. Tomar una alícuota de 10 ml de la solución estándar de azufre de 1000ppm de S.
   10. Colocar dentro de un balón aforado de 100ml de capacidad.
   11. Enrasar hasta completar el volumen de 100ml con agua destilada (solución madre de S).
   12. De la solución madre de azufre (6.3), tomar las siguientes alícuotas(2, 4, 6, 8,10 y 12 ml) separadamente balones 100ml y llevar a volumen con solución extractora Ca (H₂PO₄)₂.H₂O] (0.008M). Incluir un blanco.
   13. Estas soluciones estándares o patrones, corresponden a 0 (blanco), 2, 6, 8,10, y 12 ppm de azufre (S).
   14. Para la elaboración de la curva tomar de cada estándar 10 ml y proceder en igual forma a lo indicado para desarrollo de la turbidez en extracto de suelo (Paso 5. De este método).

7. CÁLCULOS

S (ppm)= L x (Eq. S (ppm))

Donde:

L = Lectura de la curva estándar

V= Volumen a que se lleva la muestra

C= Peso de la muestra

Diagrama de Flujo de la Determinación de Azufre (S) Disponible

10 g de Suelo

25 ml de

Ca (H₂PO₄)₂.H₂O] (0.008M).

Agitar x 10 min.

FILTRAR

DESARROLLO DE TURBIDEZ

PASOS (5.1- 5.6)

En el colorímetro (λ= 420 nm), leer [%T]

CÁCULOS

Eq. S (ppm)

Elaboración de la Curva

Estándar

5.8 – 5.14

Realizado por: Zorange Ruiz (UPT PLMR, Nov.2024).

CONCLUSIONES

1. El azufre es un elemento químico de número atómico 16 y símbolo S del latín (Sulphur). (ver tabla N°1 Anexo 1, Propiedades del azufre).

2. El azufre S se presenta en forma orgánica e inorgánica. La fuente de origen más importante está constituida por los sulfatos de metales contenidos en las rocas, las que al sufrir procesos de meteorización son oxidados y liberados como sulfatos (SO₄^2- ).

3. El contenido de azufre en los suelos oscila entre 0,02 y 0,2 %. Los suelos orgánicos pueden presentar contenidos de hasta 1%. Hay contenidos elevados de azufre en los suelos salinos de regiones áridas y también en los suelos calcáreos, donde los sulfatos de calcio aparecen mezclados con carbonatos.

4. En los horizontes superficiales encontramos altos valores de azufre orgánico y bajos de sulfatos, que se acumulan en el subsuelo.

5. El azufre se encuentra en forma nativa en regiones volcánicas y en sus formas reducidas formando sulfatos y sulfosales o bien en sus formas oxidadas como sulfatos.

6. El azufre es un elemento químico esencial constituyente de los aminoácidos cisteína y metionina y, por consiguiente, necesario para la síntesis de proteínas presentes en todos los organismos vivos. Se usa principalmente como fertilizante, pero también en la fabricación de pólvora, laxantes, fósforos e insecticidas.

7. Existen varios métodos analíticos para la determinación de azufre en el suelo entre los que podemos mencionar volumetría, gravimetría, y turbidimetría. En el método turbidimétrico se utiliza monofosfato de calcio monohidratado como solución extractante ya que esta extrae el sulfato (SO₄^2- ) soluble más el adsorbido en la fracción coloidal del suelo.

8. Otras de la soluciones extractantes que se han empleado con éxito para la determinación de azufre disponible es la del Acetato de Amonio en Ácido acético (CH3COONH₄/CH3COOH), conocido como método de la Asociación de Laboratorios Privados (ALAP).⁵ La desventaja de este método radica en que hay que esperar de 2 y hasta 4 horas para el desarrollo de la turbidez y este paso lento del proceso lo coloca en desventaja con respecto a los 20 minutos que tarda el monofosfato de calcio monohidratado (0,008M) como solución extractante de azufre. El cual es el método desarrollado por Bradley, C. and J. Lancaster. (1965). Sulfur. In: Black, CA (ed.). Methods of soil analysis. Part 2.Madíson, Wisconsin. Amer. Soc. of Agr. p. 1102-1116.

“Este extractante Fosfato monocálcico [Ca (H₂PO₄)₂], da un índice azufre disponible en el suelo”.

9. De emplearse en este método un equipo espectrofotómetro UV-VIS para la lectura de la curva estándar y muestra de suelo. Se recomienda:

9.1.- Leer la Absorbancia en un espectrofotómetro a una longitud de onda de 420nm.

9.2.- Calcular la concentración de azufre utilizando la siguiente ecuación.

Cálculo para la Determinación de la Concentración de Azufre (S) Disponible en suelo:

C_(S) =

Dónde:

Abs. = Absorbancia de la muestra; a = Intercepto; b = Pendiente;

10 = masa en gramos de la muestra de suelo; 25 = son los mililitros de la solución extractante.⁴

AZUFRE

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ANEXOS

ANEXO 1.

TABLA N°1. PROPIEDADES DEL AZUFRE