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12. Determinación de PH en suelo y agua
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Algunos valores comunes del pH |
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Sustancia/Disolución |
pH |
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Disolución de HCl 1 M |
0,0 |
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Jugo gástrico |
1,5 |
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Jugo de limón |
2,4 |
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Refresco de cola |
2,5 |
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Vinagre |
2,9 |
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Jugo de naranja o manzana |
3,0 |
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Cerveza |
4,5 |
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Café |
5,0 |
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Té |
5,5 |
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Lluvia ácida |
< 5,6 |
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Saliva (pacientes con cáncer) |
4,5 a 5,7 |
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Orina |
5,5-6,5 |
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Leche |
6,5 |
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Agua pura |
7,0 |
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Saliva humana |
6,5 a 7,4 |
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Sangre |
7,35 a 7,45 |
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Agua de mar |
8,0 |
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Jabón de manos |
9,0 a 10,0 |
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Amoníaco |
11,5 |
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Hipoclorito de sodio |
12,5 |
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Hidróxido sódico |
13,5 a 14 |
Desde entonces, el término pH ha sido universalmente utilizado por la facilidad de su uso, evitando así el manejo de cifras largas y complejas. En disoluciones diluidas en lugar de utilizar la actividad del ion hidrógeno, se le puede aproximar utilizando la concentración molar del ion hidrógeno.
Por ejemplo, una concentración de [H+] = 1 × 10–7 M (0,0000001) es simplemente un pH de 7 ya que: pH = –log[10–7] = 7
El pH típicamente va de 0 a 14 en disolución acuosa, siendo ácidas las disoluciones con pH menores a 7, y básicas las que tienen pH mayores a 7. El pH = 7 indica la neutralidad de la disolución (siendo el disolvente agua).
Se considera que p es un operador logarítmico sobre la concentración de una solución: p = –log[...] , también se define el pOH, que mide la concentración de iones OH-.
Puesto que el agua está disociada en una pequeña extensión en iones OH– y H+, tenemos que:
Kw = [H+][OH–]=10–14 en donde [H+] es la concentración de iones de hidrógeno, [OH-] la de iones hidróxido, y Kw es una constante conocida como producto iónico del agua.
Por lo tanto,
log Kw = log [H+] + log [OH–]
–14 = log [H+] + log [OH–]
14 = –log [H+] – log [OH–]
pH + pOH = 14
Por lo que se puede relacionar directamente el valor del pH con el del pOH.
En disoluciones no acuosas, o fuera de condiciones normales de presión y temperatura, un pH de 7 puede no ser el neutro. El pH al cual la disolución es neutra estará relacionado con la constante de disociación del disolvente en el que se trabaje.
Medida del pH
Dependiendo del pH del suelo la Hortensia (Hydrangea) puede poseer flores rosas o azules. En suelos ácidos (pH < 7) las flores son azules, mientras que en suelos alcalinos (pH > 7) son rosas.[1]
El valor del pH se puede medir de forma precisa mediante un potenciómetro, también conocido como pH-metro, un instrumento que mide la diferencia de potencial entre dos electrodos: un electrodo de referencia (generalmente de plata/cloruro de plata) y un electrodo de vidrio que es sensible al ión hidrógeno.
También se puede medir de forma aproximada el pH de una disolución empleando indicadores, ácidos o bases débiles que presentan diferente color según el pH, como la fenolftaleína. Generalmente se emplea papel indicador, que se trata de papel impregnado de una mezcla de indicadores.
- A pesar de que muchos potenciómetros tienen escalas con valores que van desde 1 hasta 14, los valores de pH pueden ser menores que 1 y mayores que 14. Por ejemplo el ácido de batería de automóviles tiene valores cercanos de pH menores que cero, mientras que el hidróxido de sodio varía de 13,5 a 14.
- Un pH igual a 7 es neutro, menor que 7 es ácido y mayor que 7 es básico a 25 ºC. A distintas temperaturas, el valor de pH neutro puede variar debido a la constante de equilibrio del agua (Kw).
La determinacion del pH es uno de los procedimientos analíticos más importantes y más usados en ciencias tales como química, bioquímica y la química de suelos. El pH determina muchas características notables de la estructura y actividad de las biomacromoléculas y, por tanto, del comportamiento de células y organismos.
Algunos compuestos orgánicos que cambian de color en dependencia del grado de acidez del medio en que se encuentren, son usados como indicadores cualitativos para la determinación del pH. El papel de Litmus o papel tornasol es el indicador mejor conocido. Otros indicadores usuales son la fenolftaleína y naranja de metilo.
Determinación del pH de un suelo.
El pH del suelo se calcula para ver la cantidad de H+ que hay y la disponibilidad de estos para las plantas.
El pH real se obtiene al poner el suelo en agua, los H+ que están fácilmente disponibles van a pasar a la solución al lavar el suelo.
El pH potencial son los H+ que están débilmente ligados al complejo de cambio, al suelo se le añade KCl, el K+ va a ocupar los lugares del H+, y este pasa a la solución.
Se determina la concentración de H+ y el pH con un pH-metro.
Determinación del pH del Suelo
La acidéz del suelo se presenta en dos formas fundamentales:
1. Activa: En la cual los H+ actúan directamente sobre el sistema radicular y en la dinámica de los elementos nutritivos en los suelos.
2. Potencial: La cual depende del porcentaje de saturación de Bases del suelo y se mide con soluciones extractoras con el KCl 1N.
La acidez activa ó pH es la concentración de H+ (libres) que contienen el extracto del suelo. Se expresa como el lógaritmo negativo de la concentración de los H+.
pH = - Log [H+]
En la práctica se utilizan varias relaciones suelo-agua para la determinación del pH bien sea en peso ó en volumen. En muchos laboratorios se suele utilizar una relación suelo agua 1 : 2 peso/volumen sin embargo esta relación no es muy apropiada ya que dista mucho de la realidad que vive el sistema radicular de las plantas. El método de lectura, generalmente es el potenciométrico. El potenciómetro, como su nombre lo indica, mide una diferencia de potencial en milivoltios entre un electrodo de referencia, y otro electrodo de vidrio inmerso en la muestra. Generalmente se utiliza un electrodo combinado que lee directamente el pH.
Determinación del pH en Suspensiones de Suelo Agua 1:2 V/V
Se toman 30 ml de suelos en pasta Saturada, se le agregan 60 mls de agua destilada se agita durante una hora y se hace lectura. directamente sobre la suspensión.
Cálculos : El equipo dá la lectura directa del pH.
Este método tiene el inconveniente de que no refleja muy bien la realidad del campo. Primero la relación agua/suelo es muy elevada. Las raices normalmente no están en dicha relación. Segundo, en agua destilada el resultado difiere del que ocurre realmente en el suelo con el agua de riego de las fincas
Reactivos
- Agua destilada
- Solución Tampón pH7
- Solución Tampón pH4
Equipos
- Potenciómetro
- Vasos de precipitado de 100 mls
- Varillas de vidrio o plástico
Determinación del pH en Pasta Saturada
Para determinar el pH de la Pasta Saturada preparada tal como se describió anteriormente, se introduce el electrodo del potenciómetro directamente en la pasta saturada y se toma la lectura.
Preparación de la Pasta Saturada
Un método muy conveniente de analizar el suelo es en base volumétrica de pasta saturada. Este método tiene la ventaja de que no es necesario secar el suelo. Se gana tiempo y espacio. Las condiciones de pasta saturada son bastante reproducibles. Durante el proceso de Saturación y amasado se elimina el aire de los poros. Los resultados suelen ser bastante fieles y reflejan muy bien la realidad del campo. Como precaución especial, a la pasta saturada se le debe medir el pH lo mas pronto posible ya que este variará con el tiempo. Igualmente la filtración del extracto debe realizarse lo antes posible. Cuando el suelo es arcilloso y contiene mucho Hierro, este reacciona con los Nitratos, formando oxido Nitroso, el cual forma un complejo con el Hierro Ferroso, el cual no es extraido en el filtrado y se obtienen falsos bajos resultados para los Nitratos.
Para este fin se colocan de 0.5 a 1.0 kg de suelo en el cono de saturación (Figura No. 1, Foto No. 1, Foto No. 2, Foto No. 3) se le agrega agua destilada lentamente y se va amasando hasta obtener una pasta lo mas homogénea posible. Se agrega tanta agua como sea necesaria para obtener una pasta Saturada. Se debe eliminar el aire lo mas completamente posible. Esto permitirá obtener una alícuota volumétrica de suelo lo suficientemente representativa. A partir de esta pasta es posible obtener tantas alícuotas como sea necesario a base de cilindros volumétricos (Foto No. 4) Se llenan los cilindros y luego con la ayuda de un émbolo se extrae su contenido (Foto No. 5).
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Figura No. 1 |
Foto No. 1 |
Foto No. 2 |
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Foto No. 3 |
Foto No. 4 |
Foto No. 5 |
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