Análisis multiparamétrico en fertilizantes mediante titulación termométrica

El fósforo es un macronutriente esencial para la fotosíntesis y el crecimiento óptimo de los cultivos. Proporciona a las plantas la energía necesaria para extraer otros nutrientes del suelo. Tradicionalmente, el contenido total de fósforo se determina mediante análisis gravimétrico. Como alternativa, se puede utilizar el análisis espectrofotométrico o la espectrometría de emisión atómica de plasma acoplado inductivamente (ICP-OES). Todos estos métodos requieren una preparación de muestras laboriosa o calibraciones periódicas.

La titulación termométrica de fósforo se basa en la determinación gravimétrica, pero elimina los largos tiempos de secado necesarios para alcanzar un peso constante. Se introduce una alícuota adecuada de la muestra en el recipiente de titulación y se añaden 5 ml de tampón de pH 10 (cloruro de amonio/amoniaco) y 5 ml de una solución de oxalato (para precipitar cualquier posible interferencia de calcio). A continuación, se completa el volumen hasta 30 ml con agua desionizada y se titula con un titulante de nitrato de magnesio hasta después del punto final exotérmico (Figura 1).

El nitrógeno, un macronutriente esencial, es un componente de los aminoácidos (bloques de construcción de las proteínas) y de los ácidos nucleicos (ADN y ARN). En los fertilizantes inorgánicos, el nitrógeno suele presentarse como amonio, nitrato o urea. El amoníaco se determina generalmente tras la destilación alcalina mediante titulación ácido-base. Otras especies de nitrógeno suelen convertirse primero en amoníaco mediante digestión antes del análisis.

En la titulación termométrica, se utiliza un método diferente. Los iones amonio y la urea reaccionan exotérmicamente con el hipoclorito en una reacción redox. Esta reacción se cataliza aún más en presencia de iones bromuro en una solución ligeramente alcalina.

Para analizar el nitrógeno amoniacal y la urea con la titulación termométrica, se introduce una alícuota adecuada de la muestra en el recipiente de titulación y se añaden 10 ml de una solución de bromuro/bicarbonato. A continuación, se completa el volumen hasta 50 ml con agua desionizada y se titula con hipoclorito hasta alcanzar el punto final exotérmico (Figura 2).

El potasio es un macronutriente esencial para los cultivos. Regula su hidratación y los hace más resistentes a la sequía. Tradicionalmente, el contenido de potasio se determina mediante análisis gravimétrico. Más recientemente, se utiliza ICP-OES para esta determinación, pero la instrumentación es muy costosa.

La titulación termométrica de potasio se basa en la precipitación de potasio con tetrafenilborato de sodio (STPB). Es una titulación rápida, por lo que ya se ha integrado en diversas normas chinas sobre fertilizantes (HG/T 2321 para el dihidrogenofosfato de potasio, GB/T 20784 para el nitrato de potasio y GB/T 37918 para el cloruro de potasio).

Se añade una alícuota adecuada de la muestra al recipiente de titulación. A continuación, se completa el volumen hasta 30 mL con agua desionizada y se titula con STPB hasta alcanzar el punto final exotérmico (Figura 3).

El azufre es un macronutriente secundario para los cultivos. Desempeña un papel importante en el crecimiento de los cloroplastos y actúa como catalizador en la absorción de nitrógeno. Generalmente, el azufre se suministra en forma de sulfato. El ácido sulfúrico también influye en el proceso de producción de ácido fosfórico húmedo, por lo que conocer su contenido es crucial.

Convencionalmente, el azufre se determina por gravimetría. La misma reacción de precipitación con bario se utiliza también para la titulación termométrica, sin necesidad de un secado prolongado hasta el peso.

Para el análisis, se añade una alícuota adecuada de la muestra al recipiente de titulación y se acidifica (si es necesario). A continuación, se completa el volumen hasta 30 mL con agua desionizada y se titula con cloruro de bario hasta después del punto final exotérmico (Figura 4). Para mejorar la sensibilidad del método, se puede añadir a las muestras una solución estándar de ácido sulfúrico.