El contenido de nitrógeno y fósforo en una muestra comercial de fertilizante

1. Objetivo

Determinar cuantitativamente el contenido de nitrógeno y fósforo en una muestra comercial de fertilizante.

2. Introducción

Un fertilizante es un tipo de sustancia o denominados nutrientes, en formas químicas saludables y asimilables por las raíces de las plantas, para mantener y/o incrementar el contenido de estos elementos en el suelo. Las plantas no necesitan compuestos complejos, del tipo de las vitaminas o los aminoácidos, esenciales en la nutrición humana, pues sintetizan todo lo que precisan. Sólo exigen una docena de elementos químicos, que deben presentarse en una forma que la planta pueda absorber. Dentro de esta limitación, el nitrógeno, por ejemplo, puede administrarse con igual eficacia en forma de urea, nitratos, compuestos de amonio o amoníaco puro

FÓSFORO (P)

El fósforo, al igual que el nitrógeno tiene diferentes funciones en la planta. Es un nutriente esencial, por lo que sin él los vegetales no podrían cumplir su ciclo de vida. Su función principal es el almacenamiento y transferencia de energía a través de la molécula ATP. Además forma parte de los ácidos nucleicos (ADN y ARN), y forma parte de procesos tan importantes como la división celular, la estimulación del crecimiento celular, floración, fructificación y formación de semillas, así como del macollaje en los cereales.

Las plantas absorben el fósforo desde la solución del suelo y bajo las formas de ortofosfatos primarios y en menor medida secundarios, mediante el mecanismo de difusión pasiva, desde la zona externa de la raíz (de mayor concentración de fósforo) hacia la zona interna a la misma (con un menor contenido de fósforo).

Las fuentes de entrada y salida de fósforo de los sistemas productivos son los siguientes:

Entradas de fósforo al sistema:

- Reintegro de material vegetal y deyecciones, mineralización

- Aporte de fertilizantes

Salidas de fósforo del sistema:

- Erosión, inmovilización

- Extracción por parte de cultivos y animales

NITRÓGENO (N)

El nitrógeno es un macronutriente esencial en los vegetales, por lo que su ausencia implica la incapacidad del vegetal de cumplir alguna función esencial para su crecimiento y/o desarrollo. Dentro de la planta el nitrógeno constituye parte de la clorofila, por lo que es determinante en los procesos fotosintéticos de las plantas. También forma parte de los aminoácidos esenciales, proteínas, enzimas, nucleoproteínas, hormonas, ATP, además de participar en procesos metabólicos, dentro de los cuales se destaca, los procesos mediante los cuales se utilizan los carbohidratos.

Las plantas pueden absorber el nitrógeno como nitrato (NO3-) y/o como amonio (NH4+). El primero es un proceso de absorción activo, por lo que demanda al vegetal energía, en cambio la absorción de NH4+ se da de las dos formas, absorción activa y pasiva.

La preferencia por absorber el nitrógeno de una forma u otra depende de:

− La especie vegetal (preferencias diferentes entre las plantas).

− Condiciones climáticas, temperaturas del suelo.

− La fuente fertilizante utilizada.

El contenido natural de nitrógeno del suelo está determinado por el contenido de materia orgánica de los mismos, y el contenido es constante mediante los equilibrios naturales de balance del nutriente. Sin embargo, en los sistemas de producción el balance es cambiado y el equilibrio es alterado con nuevas entradas y salidas de nitrógeno del sistema.

Las fuentes de entrada y salida de nitrógeno de los sistemas productivos son los siguientes:

Entradas de nitrógeno al sistema:

- Aporte por lluvias, fijación biológica simbiótica y no simbiótica, mineralización de restos vegetales y animales.

- Aporte de fertilizantes

Salidas de nitrógeno del sistema:

- Inmovilización, desnitrificación, volatilización, lixiviación, erosión

- Extracción por parte de cultivos y animales

Información sobre fertilizante:

• Muestra: Fertilizante

• Fabricante: ISUSA-industria sulfúrica S.A

• Registro: Nº 02/195

• COMPOSICIÓN: Triple 15 (15-15-15)

15% Nitrógeno (nitrógeno en formas amoniacal y ureico)

15% Fósforo Total (15% de disponibilidad inmediata, presente como P2O5)

15% Potasio (como Cloruro de Potasio)

• ASPECTO: Grano único marrones a grises oscuros, con una granulometría entre 1 y 4 mm. Mezcla física.

• PRINCIPALES USOS: Amplio uso en hortifruticultura. Para siembras en suelos con deficiencias de estos nutrientes.

• Presentación: Bolsa de 1Kg.

3. Métodos de análisis

3.1- Tratamiento de muestra

Se debe oxidar previamente la materia orgánica presente en la muestra con el objetivo de llevar el fósforo orgánico a la forma de ortofosfato disuelto. Para ello se realiza un tratamiento con acido nítrico (digestión ácida) para para oxidar la materia orgánica.

3.2- Determinación de fósforo

El fósforo se encuentra casi exclusivamente en la forma de fosfatos. Los fosfatos se clasifican a su vez en: ortofosfatos, fosfatos condensados (piro-, meta- y otros polifosfatos) y fosfatos orgánicamente ligados.

La determinación de fósforo total incluye dos pasos principales, el primero consiste en la conversión a ortofosfato disuelto de todas las diferentes formas de fósforo presentes, incluido el fósforo reactivo, el fósforo ácido hidrolizable y el fósforo orgánico. El segundo paso consiste en la detección del ortofosfato en solución por método colorimétrico utilizando espectrofotometría visible.

En esta determinación, el ortofosfato reacciona con molibdato de amonio bajo condiciones ácidas para formar el ácido molibdofosfórico que en presencia de vanadio genera el ácido vanadomolibdofosfórico de color amarillo; la intensidad del color desarrollado es proporcional a la concentración de fósforo en la muestra y es medida por método colorimétrico a una longitud de onda entre 400 nm y 470 nm.

En soluciones ácidas los vanadatos y molibdatos forman isopoliácidos como el hexamolíbdico y tetravanádico, que en presencia de iones fosfatos se agrupan en torno al fósforo como átomo central, obteniéndose un heteropoliácido estable (Huckel, 1950), lo cual produce un incremento en el color amarillo de la solución, desplazándose el máximo de absorción hacia longitudes de onda más largas en la medida que aumenta el grado de agregación.

La formación del cromóforo amarillo sirve de base para un método de análisis, que además de ser aplicable a diferentes matrices, incluidos los suelos, es muy simple y poco afectado por la presencia de iones distintos al fosfato. Sin embargo, la principal limitación del método es su baja sensibilidad, ya que detecta cantidades superiores a 1 mg.l-1, lo cual constituye apenas la décima parte de la sensibilidad de otros métodos basados en la formación de especies de color azul.

De acuerdo a Jackson (1964), la sensibilidad depende de la longitud de onda a la cual se realicen las mediciones de absorción de radiación, de manera tal que, por ejemplo, se ha encontrado que si se trabaja entre 1,00 y 5,5 mg.l -1, se debe emplear un haz de radiación de 400 nm, mientras que a mayores concentraciones la radiación más adecuada parece ser la de 440 nm. Esto es debido a la disminución que experimenta la absortividad molar de las especies adsorbentes a medida que es mayor la longitud de la onda incidente, lo que obliga a utilizar ondas de alta energía cuando las concentraciones de fósforo son cercanas a 1 mg.l-1.

La naturaleza del complejo amarillo no ha sido bien establecida, aun cuando Jackson (1964) señala que su formación se debe a una reacción de sustitución de los átomos de oxígeno del anión fosfato por los radicales de oxivanadio y oximolibdeno. Esta técnica es ampliamente utilizada para el análisis de suelos y fertilizantes

3.3- Determinación de nitrógeno total

El método Kjeldahl mide el contenido en nitrógeno de una muestra. Este método puede ser dividido, básicamente en 3 etapas: digestión o mineralización, destilación y valoración. El procedimiento a seguir es diferente en función de si en la etapa de destilación el nitrógeno liberado es recogido sobre una disolución de ácido bórico o sobre un exceso conocido de ácido clorhídrico o sulfúrico patrón. Ello condicionara la forma de realizar la siguiente etapa de valoración, así como los reactivos empleados.

(a)Etapa de digestión: un tratamiento con ácido sulfúrico concentrado, en presencia de un catalizador (que suele estar constituido por una mezcla de sales de cobre, oxido de titanio y/o oxido de selenio. De forma habitual se utiliza como catalizador una mezcla de K2SO4: CuSO4) y ebullición convierte el nitrógeno orgánico en ion amonio, según la ecuación:

Catalizadores / calor

Posteriormente se digiere a 420 °C durante un tiempo que depende de la cantidad y tipo de muestra. Se sabe que la digestión ha terminado porque la disolución adquiere un color verde esmeralda característico.

En esta etapa, el nitrógeno proteico es transformado en sulfato de amonio por acción del ácido sulfúrico en caliente. En la actualidad, para llevar a cabo este proceso se utilizan digestores automáticos que son capaces de digerir un número determinado de muestras al mismo tiempo.

(b)Etapa de

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