Determinación de la materia orgánica

Z^
ANÁLISFS DE SUE1.05 F^ORES'(ALES
DETERMINAGIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA.
SUMMARY
It is a known fact that the determination of the organic matter in the soil and
the exact knowledge of its nature is a problem of difficult solution. We think, however, we have succeeded to simplify it by applying the ter Meulen-Heslinga method
which, moreover, permíts us to determine the combined water contained in the soil.
By the combustion of soil in a courrent of air, free from humidity and carbon
dioxide (facilitating the complete oxilation of carbon and hydrogen by means of
recently prepared mangenese díoxide), by determining the loss of weight, experíenced by the soil, the carbon dioxide (of the carbonates), contained before and after
the operation, and by the data referring to humidity and loss by ignition, we can
determine, besides the carbon and hydrogen proceeding from the organic matter, the
combined water which, in the calculations of the loss by ignition, very often passes,
erroneously, as organic matter.
Sabida es la importancia que para la calidad de un suelo, tienen la cantidad de materia orgánica contenida y su naturaleza.
En los análisis de tierras, la materia orgánica se suele valorar
por los métodos siguientes: F.° Incinerando al rojo la tierra previamente desecada al aire, o a 105° y deduciendo de la pérdida de peso
el agua correspondiente a humedad (en el primer caso) y a deshidratación de la arcilla (un 1 o por 100) y el C02 perdido por descomposición de los carbonatos contenidos; o sea, la pérdida por ignición. 2.° Determinando el carbono orgánico: A), por análísis orgánico elementa[, 0 6), destruyendo la materia orgánica por medio
de oxidantes enérgícos.
Si la composición de la materia orgánica fuera siempre uniforme, bastaría valorar el C orgánico por cualquiera de los métodos
indicados que pueden reputarse como de gran exactitud (algunos,
además, de muy fácil técnica). Todavía suponiendo que aquélla
procediera de una descomposición primaria de substancias análogas a las que, con su aproximada composición centesimal se indica
a continuación, el error no sería muy grande.
ANALISI5 DE SUELOS FORESTALES
25
Albúmina
Cel ulosa.
Elementos.
^o
(l.ieber RUhn).
°fo
C
44.44
H
6,i8
6^95
49.38
2 r,8^4
O
N
53.59
^ 5 ^64
Pero si la materia orgánica se encuentra en procesos avanzados, de transformación (turbificación, por ejemplo), los resultados
han de ser erróneos.
Por otra parte, la pérdida por ignición tampoco puede representar exclusivamente la matería orgánica contenida; en primer
lugar, la arcilla retiene cierta cantidad de agua (un to por aoo)
llamada corrientemente agua de hidratación, que sólo pierde a temperatura elevada; otras especies químicas, principalmente el sulfato cálcico, tan abundante en muchos de los suelos españoles, suele
encontrarse bajo la forma de yeso SO4Ca.zH2O. En general, toda
el agua que no se pierda al determinar la humedad y pueda ser
eliminada a Ia temperatura de inicineración (rojo blanco incipiente),
de no ser valorada aparte, pasará como materia orgánica.
En este caso, nos encontramos con el hecho de que la presencia
de sales hidratadas ya falsea el valor del término humedad, hasta
el punto de que si se mide a to5°, debiera llamarse: agua eliminada a ^ 05°. Por lo tanto, técnicamente, Ilamamos humedad a la
cantidad de agua (sea cual fuere su naturaleza) que se pierde a la
temperatura de ^ 05° (si se valorase a baja temperatura, ia operación tendría el inconveniente de requerir mucho tiempo). De cualquier modo que se realice, siempre suele quedar agua que no se
eliminó, a la cual Ilamamos (quizás arbitrariamente), agua combinada. Este es el valor que hemos introducido en los estados expr^sivos de la composición qurmica de ios suelos.
Para su determinación ( t), que hacemos a la vez que la del C
orgánico, hemos establecido la siguiente técnica:
(I) Este trabajo y el relativo a"Un nuevo método de análisis mecánico" (anteriormente descrito), fueron enviados al 111 Congreso Internacional de la "Asociación
26
AN,ILISIS DE SUFI.OS FORI3STALES
La tierra de 2 mm. seca al aire (obtenida según convenio internacional j y finamente pulverizada, es sometida a las siguientes
operaciones que, gracias a la aplicación del método de ter MeulenHeslinga, pueden llevarse a cabo casi simultáneamente:
L) Determinación del agua eliminada a l05° (Humedad?) (I).
A) Pérdida por incineración.
F) Determinación del COz, procedente de los carbonatos.
G), K), B) y C) Combustión de la tierra por el método de
ter Meulen-Heslinga; medida de la pérdida de peso de la tierra
después de la operación y valoración en la misma del C02 que
pueda quedar procedente de los carbonatos (hay que tener en cuenta
que esta combustión se realiza a temperatura muy inferior a la de
incineración).
*-^*
E1 método de ter ^1^teulen-Heslinga para la determinación de la
materia orgánica es uno de los más rápidos y exactos que conocemos; se basa en la oxidación totál de la materia orgánica, quemándola a 400-^.50° en ligera corriente de oxígeno o aire puro y seco,
y haciendo atravesar los productos de la combustión por una masa
de Mn02 recientemente preparado; no requiere el empleo de los
hornos corrientes de combustión orgánica y puede trabajarse con
tubos de vidrio verde difícilmente fusible.
Como puede verse en la figura 5.a, el horno de chapa de aluminio recubierta de amianto, tiene I 5 cm. de largo y se calienta con un
mechero Bunsen; las temperaturas se leen en el termómetro t y la
corriente de aire se provoca por aspiración de la trompa T; la puriftcación del aire se consigue desecándolo en F(ácido sulfúrico concentrado) y C(cloruro cálcico) ; para eliminar el C02 tuvimos que
añadir a F' (sosa concentrada), una segunda campana no indicada
en la figura, con cal sodada.
Internacional de la Ciencia del Suelo", celebrado en Oxford el mes de Julio de ^935:
pero ante la imposibilidad de asistir y leerlos personalmente su autor, no pudieron
publicarse en las "Transactions", según precepto estatutario del citado Congreso. El
profesor Jarilow (de Moscú) solicitó y obtuvo autorización para que se publicaran
en el número que la revista rusa Pedology dedica al citado Congreso; los Anales de
la Sociedad Española de Física y Química han publicado en el tomo XXXIII, página gqs, un resumen de este método.
(t) Las letras marcadas con paréntesis hacen referencia a los valores incluídos
en el estado de la página z8.
^
_04
ANÁLISIS DE SUELOS FORESTALES
21
A1 quemarse la materia orgánica en !a navecilla n, se recoge el
agua formada en los tubos U y U' y el COZ en U" y U"'.
Nosotras hemos introducido algunas modificaciones en el método; empleamos un tubo de combustión de vidrio verde poco
fusible (en lugar del de cuarzo indicado por los autores) (fig. 6^)
y está estrechado por uno de sus extremos R para poder empalmarlo
directamente con el primer tubo absarbente; el Mn0_ recientemente
preparado, se coloca en el tubo entre tapones de asbesto calcinado p, q, sostenidos por estrechamientos adecuados de] mismo; como
habíamos observado que la masa del catalizador no resulta permeable si se llena toda la sección del tubo, preferimos permeabilizarla
introduciendo a lo largo cordones calcinados de asbesto (de no hacerlo así, había que d^ejar un canal a lo largo del tubo, obteniéndose
resultados bajos en agua y carbónico). EI inconveniente que supone
la dificultad de eliminar la humedad retenida por el asbesto, lo
hemos salvado prácticamente calentando el tubo cargado, en el
horno, a 400° durante quince minutos con corriente de aire antes de
cada serie de medidas. Interrumpiendo 1a corriente de aire y sin
dejar de calentar el horno, se quita un instante el tapón del extremo del tubo de combustión para introducir la navecilla s con la
tierra (unos o,8 gr. como máximo) y se empalman los tubos absorbentes; se reanuda la corriente de aire, se eleva la temperatura del
horno a 450° y se quema la tierra; la combustión se verifica en quince minutos. Después de fríos, se pesan los tubos absorbentes y la
navecilla con la tierra (pérdida de peso = B), en la cual se valora
luego el COz de los carbonatos no descompuestos térmicamente, C).
Con estos datos deduciremos las valores que buscamos, en la
forma siguiente (tomamos los resultados de uno de los análisis realizados) (1) :
(i) Como la tierra cuya Hoja de aná(isis publicamos (véase pág. ^i) carece de
carbonatos, incluímos aquí tos datos de otra que los contiene, para estudiar el caso
más complicado; en la página ^s no figuran más que los valores encontrados siguiendo el método de ter Meulen.
Z^
:1NÁLISIS UE SUELOS FORESTALES
M. is^ bis. Anal3ó(i.
A) Pérdida por íncineración directa de la tierra ....
.. z5.874 er. %
B) Pérdida por combustión según método de ter Meulen .... i ^,Cr^6 p>
C) CO, de lo^ carbonatos que queda después de la combustión ..
iz,t8o ^ z
D) Suma de B) y C) .
. .
.
. z3,856 r ^
.
. .
.
.
.
.
.
. .
E) Diferencia de D) a A); Hp0 combinada difícilmente eliminable ,
z,o^8 ^ r
F) CQ total, procedente de los carbonatos ... .
... i3.655 ^^
G) CO, valorado por el método de ter Meulen ..
... 7,0^3 »^
H) Suma de C) y G); CO: de los carbonatos + C02 producido por
combustión de C orgánico .
.
.
.
.
.
^9,^93
> m
1,1 Diferencia de F) a H); CO_. producido pur cumbustión del C orgánico .
. . . . . . .
. . . . . . .
J) Materia orgánica expresada en carbono . . . . . . .
q,-lfiz
^,zi^
>_ .,
» >
^i,^o4
a^
K) H^O valorada por el método de ter Meulen .
. . . . .
L) Humedad de la tierra .
.
.
..
.
.
.M) Diferencia de L) a K) . . . . . .
. . . . . .
N) Suma de E) y A?); H.U combinada -}- H,O producida por combustión del H orgánico . . . .
. . . .
.
(J) Nitrógeno orgánico valorado por el métodu de Kjeldha{ .
.
5.445 ^ y
_ ._ _ - 5^559 z ^
7,67^
o,i3i
» :^
b>
Luego encontramos:
A) Pérdida por incineración directa .
FJ COa de los carbonatos . . . . .
I_) Humedad . . . . . . . . .
J) Carbono orgánico . . . . . .
J) Nitrógeno orgánico . . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
z5,8'j4 gr. %
.
.
^3^655
5.445
^,zi^
o,^3^
.
.
.
.
»
a
»
a
»
9
... . zo,448 a e
P) Suma de los valores F) a O) ......
.
5,4z6 b y
Q) Diferencia de P) a A) ..
... ...
Q) representa seguramente el agua combinada -{- el H y el O
orgánicos (prescindiendo de la existencia de algún otro cuerpo volátil a la temperatura de incineración).
Como la relación ponderal d,e H a 0 en ]a materia orgánica suele ser aproximadamente de z a t6, la comparación de los valores N)
y Q) nos indicará si hay exceso de H o de O con respecto a dicha
proporción, pues si estuvieran exactamente en aquélla, N) y Q)
serían iguales; el valor N) > Q) nos indica un exceso de H como en
29
ANÁLISIS DE SUELOS FORESTAL.ES
esta tierra; el caso contrario, un exceso de O. 1{asta ahora, casi todas
las tierras estudiadas pertenecen al primer caso, y en ]as restantes
]a diferencia negativa es muy pequeña. Dicho exceso puede valorarse fácilmente, ya que así como en Q) tenemos cierta cantidad
de H que no puede formar agua con el oxígeno orgánico, en N) está
todo aquél bajo forma de H2O.
Podremos plantear, por lo tanto, las ecuaciones siguientes:
x ( Hidrógeno )^-' Y(Agua ^ = Q)
'S'o^E
z.oi6
x ^- Y=N),
de las cuales se deduce:
7^9365 x = N) - Q) :
obteniendo por lo tanto:
R) Hidrógeno orgánico en exceso . . . . .
S) Agua combinada -1- el resto del H y el U orgánicos ..
.
.
.
.
o,z84 gr. %
5. ^42 ^ A
Otros valores obtenidos :
.
Carbono orgánico. . . . . . . . . . .
Nitrógeno orgánico . . . . . . . . . . . .
. .
Humus valorado . . . . . . . . . .
Pérdida por ignición (^) . . . . . . . . .
. .
. . .
. .
. .
. .
^,zi7 gr. %
. 0,^3^ s »
. .
0,36^ » »
. •
8,^39 » »
Con estos datos podremos deducir aproximadamente la cantidad y estado de la materia orgánica; en el deseo de poder establecer alguna conclusión sobre las relaciones entre los factores estudiados, estamos reuniendo el mayor número posible de datos analíticos.
Iniciado recientemente este estudio de la materia orgánica, no
fué aplicado a ninguna de las tierras cuyos análisis exponemos (hechos con anterioridad) ; por lo tanto, con el posible error señalado
en la página i8 (párrafo primero) deben considerarse como materia
orgánica, las Pérdidas por ignición que figuran en los cuadros de
Composición centesimal de las tierras.
(^} En estos vatores, obtenidos según se indica anteriormente, se ha descontado
el agaa de hidratación de la arcilla, por estar incluída en S).