sábado, 26 de febrero de 2011

PRÁCTICA SOBRE SUELOS *EXAMEN EXPERIMENTAL*

PROPIEDADES FISICAS DEL SUELO
Objetivo: Obtener las propiedades físicas del suelo mediante los procesos indicados.

Hipótesis: Realizando procedimientos, operaciones y conclusiones correctas, podremos calcular las propiedades físicas de un tipo de suelo.

Material: Balanza, crisol, corcho, vidrio de reloj, mechero de bunsen, probeta, cápsula de porcelana, soporte universal, tubo de ensayo.

Propiedades físicas a identificar: Temperatura, Humedad, Densidad, Cantidad de Aire, Solubilidad.

Procedimiento:

Densidad    ¿Cómo medirla?
1.       Para medir la masa de una muestra de tierra, se coloca ésta en una balanza (utiliza un vidrio de reloj o capsula de porcelana) para colocarla en el platillo de la balanza.
2.       Para determinar el volumen de la muestra de suelo, una vez medida si masa en la balanza, se hace por medio de desplazamiento de agua (considerando que la tierra es un sólido insoluble en esta).
3.       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.
4.       Volumen agua+ volumen tierra= V2
Entonces volumen de tierra= V2- Volumen de agua. Así indica la cantidad de agua que existe en el suelo (tipo de tierra) expresada en porcentaje.
Resultados:
15ml de Tierra
20 ml de Agua
*Un total de 30ml. Al momento de mezclar el agua con la muestra de suelo ascendió 15 ml.

% Humedad    ¿Cómo se mide?
1.       Mide la masa de una muestra de suelo en una balanza; en una capsula o crisol de porcelana. Recuerda medir previamente la MASA DE LA CAPSULA O CRISOL, para restarle posteriormente su valor (masa inicial).
2.       Como se requiere conocer la cantidad de agua que contiene el suelo necesitamos eliminar esta 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.
3.       Una vez eliminada el agua de la mescla, procedemos a medir la masa nuevamente (masa final).
4.       A ambos valores de masa hay que restar el valor de la masa de la capsula o crisol.
Entonces:
Masa de agua= masa inicial- masa final.
% humedad será:
Masa inicial  -  100%
Masa agua  -  X%
X%= % humedad.
Resultados:
Cápsula de porcelana (peso: 31.7g) al añadir el suelo, el peso aumentó a 35.4g
Masa inicial: 5g – 100%
Peso final   3.7g -  74%
Cantidad de Aire en el Suelo % Aire (Porosidad)     ¿Cómo se mide?
La cantidad de aire que contiene un tipo de suelo, depende del tamaño de partículas que posea la mezcla. Por el tamaño de estas partículas se tiene mayor o menor porosidad, y por lo tanto tendremos mayor o menor cantidad de aire entre estás.
Para medirlo tenemos que:
1.       Medir en una probeta de 50 o 100 ml completamente seca, el volumen de una muestra de suelo.
2.       En otra probeta de 50 o 100 ml agregar 30 ml de agua.
3.       Vaciar la tierra (una vez que hayas medido su volumen) a la probeta que contiene el agua, observaras que el nivel del liquido 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
V1=14ml       v2=30ml
V3=36ml
V3=36-v2=30=volumen de aire= 6
Volumen de tierra seca-100%
Volumen de aire-y%

Resultados:
2 probetas
Volumen de tierra seca: 15ml.
Volumen de agua: 30ml.
Volumen final: 36ml.

15ml – 100%                        Se resta 36-30=6
 6 – 40%                   


Solubilidad    ¿Cómo se mide?
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 cuál es su valor de solubilidad). Por lo tanto consideraremos que tendremos un porcentaje en masa de materia soluble y de materia insoluble, entonces determinaremos:
1.       Medir la masa de una muestra de suelo (M1), en una capsula de porcelana (a la cual previamente tendrás que determinar su masa).
2.       Agregar agua y agitar la mezcla para ayudar a disolver las sustancias solubles.
3.       Filtrar la mezcla y recoger el filtrado en la capsula de porcelana limpia.
4.       Evaporar el agua del filtrado hasta la cristalización de alguna sustancia.
5.       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


Resultados:
Cápsula de porcelana: 79g                             10g – 100%
10g de Tierra                                                  86g – 86%
30ml de Agua

Componentes Fase Inorgánica del Suelo
Objetivos:
  • 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.
Hipótesis:
Mediante las sustancias indicadas mezcladas correctamente, obtendremos una reacción testigo y después siguiendo el procedimiento que se establecerá, hacemos la combinación de sustancias con una muestra de suelo y al final estas son comparadas; podremos comprobar la existencia de sales específicas en el suelo.
Material:
Tubos de ensaye, Gradilla, Soporte universal, Mechero de bunsen,  Vidrio de reloj, Cápsula de porcelana, Coladera, Papel filtro, embudo, alambre de nicromel.
Procedimiento:
  1. Extracción acuosa de la muestra de suelo.
Pesa 10 g de suelo previamente seca al aire y 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 (nitrato 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 ensaye coloca 2 ml. De 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.

9.- Identificación de potasio (K+1)
Coloca 1 g de suelo seco y tamizado en un tubo de ensaye. Agrega 20 ml de acetato de sodio 1N y agita 5 minutos. Filtra la suspensión, toma un alambre de nicromel, y humedécelo en la suspensión y llévalo a la flama del mechero de bunsen. Si hay presencia de iones potasio se observara una flama de color violeta.


Análisis:
·         Identificación de cloruros: ya comparadas ambas reacciones notamos que de la reacción testigo que se torno blanca la reacción del suelo es similar pero no se torna del mismo tono de blanco.
·         Identificación de Sulfatos: en la reacción testigo se torna blanca y la muestra de suelo se aclara ligeramente.
·         Identificación de Carbonatos: la reacción que se hizo con la muestra de suelo produjo mucha efervescencia.
·         Identificación de sulfuros: comparando las dos muestras notamos que en la muestra de suelo no es visible la reacción.
·         Identificación de nitratos: en ambas reacciones se forma el anillo solo que en la muestra de suelo es más débil.
·         Identificación de Calcio,  Sodio, potasio: no hay reacción alguna.

Materia Inorgánica
Cloruros
Sulfatos
Carbonatos
Sulfuros
Nitratos
Na
K
Ca
Si
Si
Si
Si
Si
No
No
Si


 Cuadro de Datos

Composición Orgánica del Suelo
Crisol: 33g
Vidrio de reloj: 34.8g
Crisol + Tierra: 43g
Vidrio de reloj + Tierra: 44.8g
Propiedades físicas del Suelo
Crisol: 34.5g
Crisol + Tierra:44.5g
Crisol + Tierra después de la mufla: 40.5g


Cálculos para cada propiedad

Densidad:                Humedad:         Aireación:               Solubilidad:
D= 5/2:2.5g/cm3   10g – 100%       5ml – 100%    6g cantidad de solubilidad: 23g
                             7.5g – 25%         2ml – 40%           Soluble: 0.23g
                                                                                     Insoluble: 5.77g





Cuadro de Resultados

Propiedades físicas
Muestra 1
Textura
Similar a la arcilla
Densidad
2.5g/cm3
% Humedad
1.07g= 2.4%
% Aire
40%
Porosidad
40%
Temperatura
22°C


DETERMINACION DEL PORCENTAJE DE MATERIA ORGANICA
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.

Material:
Cápsula de porcelana
Mechero de bunsen
Soporte universal con anillo y rejilla de asbesto
Balanza 
Pinzas para crisol
Sustancias: 10 g de muestra de 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.
¿Qué es el suelo?
Se denomina suelo a la parte superficial de la corteza terrestre, biológicamente activa que tiende a desarrollarse en la superficie de rocas, por la influencia de seres vivos e intemperie, las etapas implicadas en su formación son:
-Disgregación mecánica: de las rocas, es la meteorización química de los materiales recoleticos liberados.
-Instalación de los seres vivos sobre el sustrato inorgánico
-iniciación de cambios químicos, físicos y geológicos del agua influenciado por los seres vivos.
El suelo se compone de tres fases, liquida, solida y gaseosa.
-Solido: esqueleto mineral del suelo y componentes solidos
-Liquido: formado por una disolución acuosa de las sales y iones mas comunes así como líquidos vinculo de las sustancias químicas
-Gas: constituida por los gases atmosféricos CO2 y O el primero mas abundante.
Composición de la fase solida (principales componentes de las sustancias orgánicas)
El suelo inicia con la meteorización física y química de la roca bruta, continua con el primer establecimiento de una biota y una primera vegetacion,la composición orgánica se forma de edafon,descomponedores,bacterias,hongos,raizes y micorrizas de plantas, este sistema recicla los nutrientes en una cadena trófica, en suelos mas profundos los anélidos ayudan a mezclar las fracciones orgánicas y minerales además de permitir la fertilización.
Composición de la fase solida (componentes inorgánicos)
silicio 27%, aluminio 8% magnesio 2% y oxigeno formando óxidos con los tres elementos anteriores (compuestos y elementos), se compone de metales y minerales óxidos metálicos y en poca cantidad los no metálicos, contiene bases, ácidos, sales binarias y terciarias.

Propiedades físicas:
Color: Permite deducir rasgos importantes en el suelo
Textura: constitución de partículas de diferentes tamaños
Estructura: Las partículas minerales, materia orgánica inorgánica etc.
Porosidad: Sistema de espacios vacíos
Densidad: Aparente y real la primera toma en cuenta el volumen de poros y la segunda las partículas solidas
Consistencia: resistencia para la formación de rupturas o deformaciones pudiendo ser suave suelto duro o muy duro
Aireación: Es el contenido  del aire en el suelo abastece además de O
Temperatura: Influye en los procesos bióticos, químicos y distribución de plantas
Permeabilidad: Capacidad del suelo para transmitir el agua y el oxigeno
Humedad edáfica: PH establece un balance hídrico

Mediciones de estas:
PH: Por medio de potenciómetro
Color: Tabla de colores munsenll (tono, intensidad, valor de luminidad)
Textura: Tabla de suelos (arcilla, limo, arena, grava, y tanto)
Estructura: horizontes genéticos(H,O,A,E,B,C,R,D)
Densidad: picnómetro o balanza de mor
Consistencia: saturación de la tierra
Aireación: Porosidad capilar del suelo
Permeabilidad: tabla de permeabilidad (permeables, Semipermeables e impermeables)
Porosidad: en microscopio y en microscopio
Temperatura: con un termómetro en varios puntos.

Las propiedades químicas se analizan por medio de reacciones de identificación, las marchas analíticas para identificar cationes y aniones los cuales se clasifican en grupos, incluyen en su procedimiento ciertos reactivos  que son del grupo, una reacción de identificación permite determinar la presencia de determinado ion pero tiene que hacerse una reacción testigo de confirmación debido a que en ocasiones las pruebas son similares para dos o mas iones o elementos diferentes.
Los minerales: sustancias solidas, naturales y homogéneas de origen inorgánico y composición química definida (arcillas, limo y arenas) y elementos, posee una disposición ordenada de átomos dando como resultado el desarrollo de superficies planas conocidas como caras considerados compuestos por su formación de diversos elementos.

Roca: Material compuesto de uno o varios minerales, caracterizan la composición de una determinada roca, las gravas, arena, arcilla e incluso petróleo son rocas y hay de dos tipos.

a) minerales esenciales formados de roca.
b) Minerales accesorios, minerales en pequeña proporción

Rocas terrestres
a) igneas: solidificacion de magma proveniente del centro terrestre
+plutónicas: granito y sienita
+volcánicas: basalto y rolita
b) sedimentarias por diagénesis (sedimentación y cementación)
c) metamórficas por evolución de una roca anterior.
Minerales más comunes en la corteza terrestre:
Oxígeno
(O)
46,6%
Silicio
(Si)
27,7%
Aluminio
(Al)                                       
8,1%
Hierro
(Fe)
5,0%
Calcio
(Ca)
3,6%
Sodio
(Ni)
2,8%
Potasio
(K)
2,6%
Magnesio
(Mg)
2,1%

fg   Análisis:
     La materia prgánica está formada por multitud de partículas de tamaño muy peque.o, que se va desplazando en otras cada vez más y más diminutas por la acción de los microorganismos.
     Depende de qué tan humeda sea la tierra y del tipo de suelo que se obtenga podremos saber sus características y diferencias.
    Conclusiones: Determinamos de una manera acertada el obejtivo de cada una de las prácticas con ayuda de cada uno de los porcedimientos establecidos.