"Examen experimental"

Objetivos:

·                    Observar y describir las características de los componentes de la fase sólida del suelo.

·                    Calcular el porcentaje de materia orgánica de la muestra de suelo.

·                     Señalará cuales son los cationes y aniones más comunes que están presentes en la parte inorgánica del suelo.

·                     Reconocerá que los compuestos inorgánicos se clasifican óxidos, hidróxidos, ácidos y sales.

·                     Aplicará el concepto ion a la composición de sales.

·                     Clasificará a las sales en carbonatos, sulfatos, nitratos, fosfatos, cloruros y silicatos.

Investigación sobre suelo:

¿QUÉ ES EL SUELO?
El suelo es una mezcla de minerales, materia orgánica, bacterias, agua y aire.
Se forma por la acción de la temperatura, el agua, el viento, los animales y las plantas sobre las rocas. Estos factores descomponen las rocas en partículas muy finas y así forman el suelo; ¡la formación de dos centímetros de suelo tarda siglos!
Existen muchas clases de suelo. Esto se debe a que las rocas, el clima, la vegetación varían de un sitio a otro.
El suelo se compone de tres capas:
Suelo o capa superior 
Subsuelo 
Roca madre
Propiedades físicas del suelo:

. La textura depende de la proporción de partículas minerales de diverso tamaño presentes en el suelo. Las partículas minerales se clasifican por tamaño en cuatro grupos:

· Fragmentos rocosos: diámetro superior a 2 mm, y son piedras, grava y cascajo.

· Arena: diámetro entre 0,05 a 2 mm. Puede ser gruesa, fina y muy fina. Los granos de arena son ásperos al tacto y no forman agregados estables, porque conservan su individualidad.

· Limo: diámetro entre 0,002 y 0,5 mm. Al tacto es como la harina o el talco, y tiene alta capacidad de retención de agua.

· Arcilla: diámetro inferior a 0,002 mm. Al ser humedecida es plástica y pegajosa; cuando seca forma terrones duros.
2. La estructura es la forma en que las partículas del suelo se reúnen para formar agregados. De acuerdo a esta característica se distinguen suelos de estructura esferoidal (agregados redondeados), laminar (agregados en láminas), prismática (en forma de prisma), blocosa (en bloques), y granular (en granos).

3. La consistencia se refiere a la resistencia para la deformación o ruptura. Según la resistencia el suelo puede ser suelto, suave, duro, muy duro, etc. Esta característica tiene relación con la labranza del suelo y los instrumentos a usarse. A mayor dureza será mayor la energía (animal, humana o de maquinaria) a usarse para la labranza.

4. La densidad se refiere al peso por volumen del suelo, y está en relación a la porosidad. Un suelo muy poroso será menos denso; un suelo poco poroso será más denso. A mayor contenido de materia orgánica, más poroso y menos denso será el suelo.

5. La aireación se refiere al contenido de aire del suelo y es importante para el abastecimiento de oxígeno, nitrógeno y dióxido de carbono en el suelo. La aireación es crítica en los suelos anegados. Se mejora con la labranza, la rotación de cultivos, el drenaje, y la incorporación de materia orgánica.

6. La temperatura del suelo es importante porque determina la distribución de las plantas e influye en los procesos bióticos y químicos. Cada planta tiene sus requerimientos especiales. Encima de los 5º C es posible la germinación.

7. El color del suelo depende de sus componentes y puede usarse como una medida indirecta de ciertas propiedades. El color varía con el contenido de humedad. El color rojo indica contenido de óxidos de fierro y manganeso; el amarillo indica óxidos de fierro hidratado; el blanco y el gris indican presencia de cuarzo, yeso y caolín; y el negro y marrón indican materia orgánica. Cuanto más negro es un suelo, más productivo será, por los beneficios de la materia orgánica.

¿A qué se le llama parte inorgánica del suelo?

debajo de la capa orgánica se encuentra la capa inorgánica constituida por arenas, arcilla, piedras, compuestos minerales y por roca madre. Tmbiés se forma de silicio (27.7%), aluminio (8%), magnesio (2%) y oxígeno que forma óxidos con los 3 elementos.

Componentes minerales.

Constituyen la mayor parte del suelo.Se dividen en primarios y secundarios. Los primarios se encuentran en el oxígeno y en el silicio y los secundarios: provenientes de procesos de disolución y precipitación, sirven como depósito de agua, nutrientes y materia orgánica.

Mineral

Los minerales son elementos químicos simples, cuya presencia e intervención es impredecible para la actividad de las células.

Sustancia sólida, natural, homogénea, de origen inorgánico, de composición química definida (para variables dentro de ciertos límites).

Aunque existen numerosas variedades minerales, el 95% de los existentes en la corteza terrestre son silicatos, compuestos que incluyen silicio (Si). Ésta distribución varia según se profundiza hacia el centro de la Tierra, en cuyo núcleo se encuentra una mezcla casi pura de 2 metales pesados, níquel (Ni) y fierro o hierro (Fe).

Roca

una roca es una masa solida formada por minerales de origen natural todas las rocas están compuestas de dos o mas minerales. Se dividen en tres tipos: ígneas, sedimentarias y metamórficas.
Ígneas: se forman por el material que proviene de la Tierra de su interior en estado incandescente. Se clasifican de acuerdo a dos características: composición química o mineralogía y textura.
Sedimentarias: Resultado de un largo proceso físico químico y abundante sobre la superficie terrestre. Existen 9 tipos de rocas sedimentarias: -Conglomerado. -Brechas, -Calizas, -Areniscas, -Liutitas, - Yeso, -Sal de roca, -Carbón, -Petróleo.
Metamórficas: rocas ígneas y sedimentarias que sufren una transformación o cambio ocasionado por las fuertes presiones y altas temperaturas. Existen 6 tipos: -Gners, -Esquistos, -Pizarra, -Mármol, -Cuarcita, - Asbesto.

   

Hipótesis:

·                   Realizando procedimientos, operaciones y conclusiones de una manera correcta, podemos sacar las propiedades físicas de un tipo de suelo.

·                   Mediante las sustituciones indicadas mezcladas correctamente obtendremos una reacción testigo y después hacer la combinación de sustitución de la muestra de suelo.

Procedimientos:

*PROPIEDADES FÍSICAS DEL SUELO

PROPIEDADES FÍSICAS

Propiedad	¿Cómo medirla?
Densidad	Para medir la masa de una muestra de tierra, se coloca ésta en una balanza (utiliza un vidrio de reloj o cápsula de porcelana) para colocarla en el platillo de la balanza. Para determinar el volumen de la muestra de suelo, una vez medida su masa en la balanza, se hace por medio de desplazamiento de agua (considerando que la tierra es un sólido insoluble en ésta. Volumen por desplazamiento de agua. En una probeta agrega 20 o 30 mL de agua (dependiendo de la cantidad de tierra que hayas medido su masa) y posteriormente agrega la tierra, el aumento en el nivel del agua corresponde al volumen de la tierra. Volumen agua + Volumen de tierra =  V2 Entonces   Volumen de tierra = V2  -  Volumen de agua Así
% Humedad	Indica la cantidad de agua que existe en el suelo (tipo de tierra) expresada en porcentaje. Mide la masa de una muestra de suelo en una balanza; en una cápsula o crisol de porcelana. Recuerda medir previamente la MASA DE LA CÁPSULA O CRISOL, para restarle posteriormente su valor. (masa inicial) Como se requiere conocer la cantidad de agua que contiene el suelo, necesitamos eliminar ésta de la muestra, por ello, debemos calentar hasta lograrlo, para tener un calentamiento homogéneo utilizamos una estufa o mufla, el tiempo necesario dependiendo del tamaño de muestra. Una vez eliminada el agua de la mezcla, procedemos a medir la masa nuevamente (masa final). A ambos valores de masa hay que restar el valor de la masa de la cápsula o crisol. Entonces:                Masa de agua  =  masa inicial  -   masa final % Humedad será:                  Masa inicial    -      100%                  Masa agua      -     X %               X%  = % Humedad
Cantidad de Aire en el Suelo % Aire (Porosidad)	La cantidad de aire que contiene un tipo de suelo, depende del tamaño de partículas que posea la mezcla. Por el tamaño de éstas partículas se tiene mayor o menor porosidad, y por lo tanto tendremos mayor o menor cantidad de aire entre éstas. Para medirlo tenemos que: Medir en una probeta de 50 o 100 mL completamente seca, el volumen de una muestra de suelo. Medir en una probeta de 50 o 100 mL completamente seca, el volumen de una muestra de suelo. En otra probeta de 50 o 100 mL agregar 30 mL de agua. Vaciar la tierra (una vez que hayas medido su volumen) a la probeta que contiene el  agua, observaras que el nivel del líquido cambia y salen algunas burbujas de aire. Así, tenemos volumen de tierra seca (V1), volumen de agua (V2)  y volumen de agua con tierra (V3), entonces:       Si       V3  -   V2  =  Volumen de aire               Volumen de tierra seca    -    100%                Volumen de aire              -    Y%           Y%  = % Aire

Propiedad

¿Cómo medirla?

Solubilidad

Esta propiedad no la determinaremos por cada uno de los componentes de la mezcla de suelo, nos abocaremos a considerar en cada muestra que hay materia que es soluble en agua y otra que no lo es (sin considerar cuantas sustancias lo son y cual es su valor de solubilidad) Por lo tanto consideraremos que tendremos un porcentaje en masa de materia soluble y de materia insoluble, entonces determinaremos: Medir la masa de una muestra de suelo (M1), en una cápsula de porcelana (a la cual previamente tendrás que determinar su masa) Agregar agua y agitar la mezcla para ayudar a disolver a las sustancias solubles. Filtrar la mezcla y recoger el filtrado en la cápsula de porcelana limpia. Evaporar el agua del filtrado hasta la cristalización de alguna sustancia. Dejar enfriar y medir nuevamente la masa del contenido de la cápsula (M2) Entonces:                Cantidad de sustancias solubles  =  M2              Cantidad de sustancias Insolubles =  M1  -  M2                   M1     -    100%                 M2     -     Z%              Z% = % de materia soluble en la muestra

*COMPOSICIÓN ORGÁNICA DEL SUELO

Procedimiento.

1.    Pesar 10 g de suelo seco en una cápsula de porcelana.

2.    Colocar la cápsula de porcelana en la rejilla del soporte universal, enciende el mechero, y calienta hasta la calcinación (de 15 a 20 minutos). Si la muestra de suelo posee un alto contenido de hojarasca, el tiempo se prolongará lo suficiente hasta su total calcinación.

3.    Dejar enfriar la mezcla y posteriormente pésala nuevamente, anotando la variación de la masa.

4.    Calcular el porcentaje de materia orgánica.

5.     

*COMPOSICIÓN INORGÁNICA DEL SUELO

Procedimiento:

1. Extracción acuosa de la muestra de suelo.

Pesa 10 g de suelo previamente seca al airey tamízalo a través de una malla de 2 mm.  Introduce la muestra en un matraz y agrega 50 mL de agua destilada. Tapa el matraz y agita el contenido de 3 a 5 minutos. Filtra el extracto, y en caso de que éste sea turbio, repite la operación utilizando el mismo filtro. Al concluir la filtración tapa el matraz.

IDENTIFICACIÓN DE ANIONES

2.            Identificación de cloruros (Cl^-1).

Reacción Testigo: en un tubo de ensaye coloca 2 mL de agua destilada y agrega algunos cristales de algún cloruro (cloruro de sodio, de potasio, de calcio, etc.). Agita hasta disolver y agrega unas gotas de solución de AgNO₃  0.1N (nitrata de plata al 0.1 N). Observarás la formación de un precipitado blanco, que se ennegrecerá al pasar unos minutos. Esta reacción química es característica de este ión.

Muestra de suelo: en un tubo de ensayo coloca 2 mL del filtrado. Agrega unas gotas de ácido nítrico diluido hasta eliminar la efervescencia. Agrega unas gotas de solución de AgNO₃ 0.1N. Compara con tu muestra testigo.

3.            Identificación de Sulfatos (SO₄^-2).

Reacción testigo: en un tubo de ensayo coloca 2 mL de agua destilada y agrega unos pocos cristales de algún sulfato (sulfato de sodio o de potasio) Agrega unas gotas de cloruro de bario al 10%. Observarás una turbidez, que se ennegrecerá al pasar unos minutos.

Muestra del suelo: en un tubo de ensayo coloca 2 mL de filtrado. Adiciona unas gotas de cloruro de bario al 10 %. Compara con tu muestra testigo.

4.            Identificación de Carbonatos (CO₃^-2).

Reacción testigo: en un vidrio de reloj, coloca un poco de carbonato de calcio y adiciona unas gotas de ácido clorhídrico diluido. Observarás efervescencia por la presencia de carbonatos.

Muestra de suelo: en un vidrio de reloj, coloca un poco de muestra de suelo seco. Adiciona unas gotas de ácido clorhídrico diluido. Compara con la muestra testigo.

5.            Identificación de sulfuros (S^-2)

Reacción testigo: en un tubo de ensayo coloca 2 mL de agua destilada y agrega unos pocos cristales de algún sulfuro. Adiciona unas gotas de cloruro de bario al 10% y un exceso de ácido clorhídrico. Observarás que se forma una turbidez, que con el paso del tiempo se ennegrecerá.

Reacción muestra: en un tubo de ensayo coloca 2 mL de filtrado. Adiciona tres gotas de cloruro de bario al 10 % y un exceso de ácido clorhídrico. Compara con tu muestra testigo.

6.            Identificación de nitratos (NO₃-1).

Reacción testigo: un tubo de ensayo coloca 2 mL de agua destilada y agrega unos pocos cristales de algún nitrato (de sodio por ejemplo), y agita para disolver. Añade gota a gota H₂SO₄ 3M, hasta acidificar (verificar acidez con papel tornasol)

Agrega 2 mL  de solución saturada de FeSO₄. Inclina el tubo aproximadamente a 45º y añade despacio y resbalando por las paredes 1 mL de H₂SO₄ concentrado. PRECAUCIÓN: ESTA REACCIÓN ES FUERTEMENTE EXOTÉRMICA. Evita agitación innecesaria. Deja reposar unos minutos y observa la formación de un anillo café.

Reacción muestra: coloca 2 mL de filtrado del suelo en un tubo de ensayo. Añade gota a gota H₂SO₄ 3M, hasta acidificar (verificar acidez con papel tornasol)

Agrega 2 mL  de solución saturada de FeSO₄. Inclina el tubo aproximadamente a 45º y añade despacio y resbalando por las paredes 1 mL de H₂SO₄ concentrado. Sigue las indicaciones de la muestra testigo y compárala.

IDENTIFICACIÓN DE CATIONES

7.            Identificación de Calcio (Ca⁺²).

Introduce un alambre de nicromel en el extracto de suelo y acércalo a la flama del mechero bunsen. Si observas una flama de color naranja, indicará la presencia de este catión.

8.            Identificación de Sodio (Na⁺¹).

Coloca 1 g de suelo seco y tamizado en un tubo de ensayo. Disuelve la muestra con 5 mL de solución de ácido clorhídrico (1:1). Introduce el alambre de nicromel y humedécelo en la solución, llévalo a la flama del mechero, si esta se colorea de amarillo indicará la presencia de iones sodio.

9.            Identificación de Potasio (K⁺¹).

Coloca 1 g de suelo seco y tamizado en un tubo de ensayo. Agrega 20 mL de acetato de sodio 1N y agita 5 minutos. Filtra la suspensión, toma un alambre de nicromel, humedécelo en esta suspensión y llévalo a la flama del mechero bunsen. Si hay presencia de iones potasio se observa una flama de color violeta.

   

Observaciones:

Propiedades físicas: fue sencilla la manera de llevar a cabo cada una de las propiedades ya que gracias al procedimiento que se siguió de manera adecuada fue realmente rápida la elaboración de dicha practica.

Composición orgánica del suelo: Al momento de empezar a calcinar la muestra de suelo, fue algo verdaderamente difícil, ya que la muestra poseía muchísima hojarasca y piedritas, lo que retardó la finalización de éste paso, pero el resto de ésta, fue fácil y sencillo.

Composición inorgánica del suelo: El hecho de haber trabajado con ácidos tan concentrados fue un poco tardado, ya que muchas de las sustancias necesitaban de alguno, y como todo el grupo llevaba a cabo el mismo procedimiento, el pedirlos al la profesora, ya que se encontraban bajo su resguardo, fue tardado, pues la mayoría de las veces las filas para la espera de dichos ácidos se hacía larga, y más aún cuando había que ver la reacción de éstas al momento de introducir el ácido. 

Cuadro de datos:

Composición orgánica del suelo:	Crisol: 33g Vidrio de reloj: 34.8g	Crisol  c/ tierra=43g Vidrio de reloj c/ tierra:44.8g
Propiedades físicas del suelo:	Crisol: 34.5g	Crisol c/ tierra:44.5g Crisol c/ tierra después de la mufla: 40.5g
Composición inorgánica del suelo:

Cálculos para cada propiedad:

Densidad                                                    Aireación

d=5/2=2.5 g/cm cúbico                              5ml-----100%

Humedad                                                    2ml-----40%

10------100%                                                 Solubilidad

7.5------25%                                                  6g cantidad de solubilidad=23

                                                                       Soluble: .23  Insoluble: 5.27

Propiedades físicas Muestra 1 Textura Similar a la arcilla Densidad 2.5g/cm cúbico % de Humedad 1.07 = 2.4% % de Aire 40% Porosidad 40% Temperatura 18º C   Composición inorgánica del suelo: Muestra de suelo Cloruros Sulfatos Carbonatos Sulfuros Nitratos Sodio Potasio Calcio 1 Si Si Si Si Si No No Si Análisis de cada propiedad: Densidad: Ésta propiedad es de fácil entendimiento, rápida elaboración y sencillo el método para sacer resultados. Humedad: Una de las propiedades físicas que requiere de mayor tiempo, pero también es de fácil elaboración, ya que es necesaria su calcinación o calefacción para poder pesar y sacar conclusiones, pues no es posible determinar la humedad sin que se haya dejado dentro de la mufla por determinado tiempo. Aireación: Ésta propiedad requiere un poco más de observación, porque al salir las burbujas de aire que resultan al momento verter la tierra, son paso clave en cuanto al resultado de dicha propiedad. Solubilidad: Al elaborar ésta propiedad, se qrequiere de fuerza en las manos, ya que es necesario agitar la muestra en el tubo de ensaye con agua para ayudar a que ésta se disuelva. Conclusiones: Determinamos y concluimos de una manera acertada con el objetivo de cada una de las prácticas, ya que con la ayuda de los procedimientos bien explicados, fue de mayor facilidad y entendimiento la elaboración de éste examen experimental. Fueron necesarios algunos de los cuidados en cuanto al trabajo con ácidos ya que al ser concentrados se vuelven más fuertes y es mayor su daño en caso de que se llegase a tener contacto con alguno de ellos con la piel. Por ello, se encontraban bajo resguardo de la profesora, y solamente se nos proporcionaba lo necesario para cada uno de los pasos y la identificación de lo que se nos solicitaba.

Cuadros de resultados: