Determinación colorimétrica de molibdeno en suelos por ensayos directos y en relación con su importancia biológica

A.- Introducción 1.- El molibdeno. Acción biológica. Importancia de su determinación en suelos. El Mo se presenta en la naturaleza principalmente como molibdenita (S2Mo), wulfenita (MoO4Pb)y powellita (MoO4Ca). Si bien su reconocimiento data de mediados del siglo XVIII su importancia biológica ha sido apreciada recién en las últimas décadas. a) Acción sobre la vida vegetal: El Mo es uno de los micronutrientes indispensables. Su proporción en los vegetales es influenciada por el contenido de Mo del suelo, su pH y porcentaje de fósforo, nitrógeno y sulfatos. El contenido promedio de Mo en suelos es 2,5 ppm. Su exceso en general disminuye las cosechas pero su falta produce fenómenos mucho más graves caracterizados por: a) clorosis, caida de las hojas y escasez de flores; b) acumulación de nitratos y disminución del tenor proteico y del nitrógeno orgánico soluble cuando la planta debe tomar N de los nitratos, ya que el Mo forma parte de la enzima Nitrato-reductasa; c) disminución de clorofila, de ácido ascórbico y posiblemente también del contenido de azúcares; d) aumento de la relación fosfatos inorgánicos/fosfatos orgánicos. b) Acción sobre la vida animal: El exceso de Mo en los pastos produce la enfermedad diarreica conocida como "acedosis". Especialmente en vacas de cria y terneros ocurre un rápido desmejoramiento del animal, la piel pierde color, disminuye el rendimiento lácteo y puede producirse la muerte. En los ovinos los vellones de lana se deslustran. Existe interacción entre el Mo y el Cu de las pasturas y se ha observado que también influye el contenido en sulfatos de las mismas. Otros tipos de ganado son poco o nada afectados por el exceso de Mo y en general no se acepta que el mismo sea indispensable para la vida animal si bien estimula la acción de la xantino oxidasa intestinal. La importancia de cuidar el tenor de Mo en los suelos surge evidente del conocimiento de los inconvenientes que ocasiona su falta para la vida vegetal y su exceso para el ganado, principalmente vacuno y ovino. Como su absorción por los vegetales depende no solo de su proporción en el suelo, sino también de otros factores que hemos señalado, puede determinarse también el valor del llamado Mo absorbible por varios métodos de los cuales el considerado más exacto es el que extrae la muestra con solución de Tamm (ácido oxálico oxalato de amonio). La determinación del Mo total o absorbible presente en un suelo dado es por lo tanto fundamental antes de recomendar su agregado a los fertilizantes usados en el lugar, muy especialmente si se desarrolla alli una explotación mixta (agricola y ganadera). 2.- Determinación colorimétrica con técnica de ensayos directos. Conveniencias en general y para este caso en particular. De entre las reacciones de Mo de interés analítico la más apropiada para su determinación en suelos deberá ser: a) altamente selectiva, evitándose separaciones engorrosas de los múltiples elementos existentes en la muestra. b) muy sensible, ya que en caso de Mo absorbible deberá poder determinarse hasta 0,1 ppm de Mo. c) simple y rápida, requiriendo el minimo de instrumentos de laboratorio para poder efectuarse lo más cerca posible del campo a analizar. Las TECNICAS DE ENSAYOS DIRECTOS proporcionan una solución ideal para la primera condición enunciada y hemos buscado a través de un método colorimétrico apropiado el cumplimiento de las otras dos. Además, el grado de exactitud obtenible por la apreciación visual del color es ampliamente satisfactorio para el fin buscado. 3.- Alunas reacciones de Mo de importancia analítica. De la revisión efectuada de diversas reacciones de Mo descartamos las que no son aplicables para colorimetria. De las restantes, seleccionamos finalmente como la más apropiada a la reacción del tiocianato. Su sensibilidad supera la de muchas otras consideradas y ese factor fué importante para desechar las del ferrocianuro, SH2, S2O3Na2 (técnica de Falciola) y fenilhidrazina. Su mayor selectividad la hizo preferible a las del ácido tioglicólico, ferrocianuro, SH2 y dietil ditiocarbamato sódico. La fácil conservación y disponibilidad de los reactivos necesarios hace a la reacción del tiocianato superior a la generalidad de las demás, particularmente a las del ditiol y xantato. h.- Reacción seleccionada: tiocianato Una solución clorhídrica de molibdato, reducida por el ión Sn++ u otro reductor apropiado produce con SCNˉ un complejo rojo soluble en agua y extraible por diversos solventes orgánicos. La bibliografia revisada estudia la influencia de diversos factores y principalmente son ellos: a) ACIDEZ: habitualmente de ClH 3-7%. b) CONCENTRACIÓN DE SCNˉ que debe ser finalmente de mínimo 0,6%. c) CONCENTRACIÓN DE Cl2Sn: tiene poca importancia y la cantidad usada debe aumentarse en presencia de mucho Fe. Se han propuesto otros reductores que no hemos considerado preferibles. d) SOLVENTES ORGANICOS USADOS ya sean solubles en agua o no miscibles (para extraer el complejo de Mo-tiocianato). e) CONCENTRACIÓN DE N03ˉ Y DE Fe+++ que en ciertas técnicas se agregan para favorecer el desarrollo del color. La reacción se ha aplicado también con técnica de "ensayo a la gota" y utilizando resinas de intercambio iónico. Se describen interferencias y aplicaciones citadas por la bibliografía. B.- ESTUDIO EXPERIMENTAL a) De distintos solventes ensayados (alcoholes butílico, isopropílico, isoamílico, ciclohexílico y bencílico; acetatos de etilo, butilo y amilo; fosfato tributílico, éter etílico, carbitol, cellosolve, butil cellosolve y mezclas de algunos de ellos entre si y con C0l4 6 CHCl3) se eligieron finalmente 3: acetatos de butilo y de etilo y butanol. Los mismos extraen con eficiencia satisfactoria el complejo de Mo-tiocianato, proporcionan una sensibilidad de 0,75 y separan sin dificultad de la fase acuosa. b) De diversas variantes ensayadas en los reactivos y técnica de la reacción del tiocianato, resultó como la más apropiada la siguiente: En un tubo de ensayo se introduCen 1 ml de solución de Mo + 3,5 ml solución ClH al 1/3 + 0,5 m1 solución Cl2Sn.2H20 10% en ClH 1 N + l ml SCNK 10%. Se agita con 2 ml de uno de los tres disolventes elegidos y se compara el color de la fase orgánica con los patrones. Para solucionar la dificultad en la obtención de patrones permanentes dadas las variaciones de color que se producen con el correr del tiempo, se propone la preparación de los mismos con Cl2Co.6H2O y C13Fe.6H2O en solución acuosa acidulada con ClH hasta pH 2,0 o menor. c) Interferencias: Se ensayó 1a técnica propuesta en presencia de 5 mg de diversos iones. Se halló que pueden interferir los de pocos elementos: Ag- Hg- Cu- Fe- Ti- W- V. Centrifugando los precipitados producidos se elimina el inconveniente con los tres primeros. La presencia de cantidad grande de Fe requiere el aumento del Cl2Sn y es preferible en este caso utilizar solución de Cl2Sn al 40% para no diluír excesivamente la fase acuosa. La interferencia del W se elimina complejándolo con tartrato de sodio y potasio antes de acidular con ClH y la del Ti haciendo otro tanto en cualquiera de los pasos de la reacción pero con FNa. Para el V en cambio, los complejantes ensayados nos dieron resultados inferiores al método que propone Grigg de lavar la fase orgánica con solución de Cl2Sn. El Co, que interfiere utilizando acetato de etilo o butano no molesta con acetato de butilo siempre que este no esté impurificado por butanol sin esterificar. Se aplicó la técnica propuesta a muestras de suelos para determinar Mo total y absorbible. Para Mo total se trabajó con 1,5 g de muestra fundiéndola en crisol de Pt con CO3Na2. El residuo se disgregó con agua y se filtró antes de llevar a sequedad con ClH. El Mo absorbible se determinó previa extracción con solución de Tamm. Puede trabajarse bien con 12 g de muestra. C.- DISCUSIÓN DE RESULTADOS En párrafos anteriores se ha señalado el porqué de la elección de la reacción del tiocianato para resolver el problema planteado. De los distintos reductores utilizables en dicha reacción preferimos el Cl2Sn al S2O3Na2 que precipita azufre coloreando de amarillo la fase orgánica y al sistema Iˉ/SO3˭ que no mejora la sensibilidad y tiene entre otros inconvenientes el peligro de la formación del ácido iodosulfínico. De los tres solventes que hemos hallado más adecuados el acetato de butilo es menos volátil y menos hidrolizable que el de etilo y no presenta el inconveniente del butanol de permitir el desvanecimiento del color del complejo de Mo-tiocianato. Además, en presencia de W, V o Co, el acetato de butilo es superior a los otros dos solventes por colorearse menos con sus iones. D.- CONCLUSIONES La reacción del tiocianato es la más apropiada para la resolución del problema planteado por reunir las siguientes caracteristicas: alta sensibilidad, buena selectividad, sencillez, rapidez y por requerir poco material de laboratorio y reactivos analíticos, todos ellos accesibles. La técnica propueSta consiste en agregar en tubo de ensayo a 4,5 ml del extracto clorhídrico de la muestra a investigar, 0,5 ml de ClgSn.2H2O al 10% en ClH l N, 1 ml de SCNK 10% y agitarlo con 2 ml de acetato de butlo (o eventualmente de acetato de etilo o butanol). Teniendo los reactivos indicados y el solvente en buretas apropiadas el número de reacciones que puede efectuarse en una jornada de trabajo es extraordinario. El límite de identificación es de 0,75 de Mo