1. Unidades de Concentración en Soluciones Nutritivas

Dr. Ibar Felipe Tlatilpa Santamaría

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“Unidades de concentración en soluciones nutritivas”

COLEGIO DE POSTGRADUADO EN CIENCIAS AGRÍCOLAS

Unidades para expresar concentraciones en la solución nutritiva

Milimolar (mmol/L)

Miliequivalente (me/L)

Miligramos (mg/L) o ppm

Algunas nociones químicas …

Un átomo: parte mas pequeña de un elemento químico.

¿Qué es un elemento químico? Ejemplo: N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Zn, Mn, Cu, B, Mo, C, H, O.

Un compuesto por su parte esta conformado por varios elementos. Ejemplo: KNO3 compuesta por los elementos potasio, nitrógeno y oxígeno.

Peso molecular o peso molar: es la suma del peso de los átomos de la molécula

Peso molar se expresa en gramos, g por litro

Peso milimolar se expresa en miligramos, mg por litro

Ejemplo: NO3- (molécula nutrimental)

N = 14 x 1 = 14 O = 16 x 3 = 48

Total 62 g tiene 1 mol de NO3-

KH2PO4 (fosfato monopotásico) K = 39 x 1 = 39 H = 1 x 2 = 2 P = 31 x 1 = 31 O = 16 x 4 = 64

Total 136 mg por 1 mmol de de KH2PO4

MgSO4 7H2O (Sulfato de Magnesio o sales de Epson)Mg = 24.3 x 1 = 24.3 S = 32.1 x 1 = 32.1 O = 16 x 4 = 64H = 1 x 2 x 7 = 14 O = 16 x 7 = 112

246.4 g por 1 mol de MgSO4 7H2O

246.4 mg por 1 mmol de de MgSO4 7H2O

Un anión es un ion (átomo o molécula) con carga eléctrica negativa

NO3– H2PO4

- SO42-

Cl- HCO3- CO3

2-

Un catión es un ion (átomo o molécula) con carga eléctrica positiva

NH4+ K+ Ca2+

Mg2+ Na+

Elemento o nutriente

Símbolo

químico

Peso

atómico

Forma de

absorción

Peso

milimolar

Nitrógeno (nítrico) N 14.0 NO3- 62.0

Nitrógeno

(amoniacal) N 14.0 NH4+ 18.0

Fósforo P 31.0 H2PO4- 97.0

Potasio K 39.1 K+ 39.1

Magnesio Mg 24.3 Mg2+ 24.3

Calcio Ca 40.1 Ca2+ 40.1

Azufre S 32.1 SO42- 95.0

Cloro Cl 35.5 Cl- 35.5

Sodio Na 23.0 Na+ 23.0

Hidrógeno H 1.0 H+ 1.0

Carbono C 12.0 HCO3- 61.0

Oxígeno O 16.0

Ejercicio. Calcular el peso molecular de los siguientes compuestos (fertilizantes)

• Acido fosfórico: H3PO4

• Nitrato de magnesio: Mg(NO3)2 6H2O

• Fosfato monoamonico: NH4H2PO4

• Nitrato de Calcio: Ca(NO3)2 0.2 NH4NO3 2H2O

Peso equivalente

Es el peso atómico o molecular, dividido entre la valencia.

Valencia: Se define como la carga eléctrica con que trabaja el elemento

Ion Valencia

NO3- 1

NH4+ 1

H2PO4- 1

K+ 1

Cl- 1

Na+ 1

HCO3- 1

Ion Valencia

Ca2+ 2

Mg2+ 2

SO42- 2

Peso equivalente = Peso Molecular o atómico Valencia

Calcular meq de K

Peso Atómico K 39.1 Valencia K 1

Peso equivalente = 39.1 = 39.11

1 meq contiene 39.1 mg de K

Calcular el meq del Ca

Peso Atómico Ca 40 Valencia Ca 2

Peso equivalente = 40 = 202

1 meq contiene 20 mg de Ca

Calcular el meq del Ca

Peso Atómico Ca

40 Valencia Ca 2

Peso equivalente = 40 = 202

1 meq contiene 20 mg de Ca

NO3- (molécula nutrimental)

Peso milimolarN = 14 x 1 = 14 O = 16 x 3 = 48

62 g por 1 mol de NO3-

Valencia NO3- 1Peso equivalente = 62 = 62 g

1

1 eq contiene 62 g de NO3-

o1 meq contiene 62 mg de NO3

-

KH2PO4 (fosfato monopotásico)

Peso milimolarK = 39 x 1 = 39H = 1 x 2 = 2P = 31 x 1 = 31 O = 16 x 4 = 64

136 g por 1 mol de NO3–

Valencia K 1

Peso equivalente = 136 = 136 1

1 meq contiene 136 mg de KH2PO4

MgSO4 7H2O (Sulfato de Magnesio)

Peso milimolarMg = 24.3 x 1 = 24.3 S = 32.1 x 1 = 32.1 O = 16 x 4 = 64.0H = 1 x 2 x 7 = 14.0O = 16 x 7 = 112.0

246.4 g por 1 mol

Valencia 2

Peso equivalente = 246.4 = 123.2 2

1 meq contiene 123.2 mg de MgSO4 7H2O

Ejercicio. Calcular los miliequivalente de los siguientes elementos y compuestos

1. Cl, Na, Mg, H2PO4, SO4 y HCO3

2. Nitrato de magnesio: Mg(NO3)2 6H2O 3. Fosfato monoamonico: NH4H2PO4

4. Acido fosfórico: H3PO4

Conversión milimoles (mmol) a miliequivalentes (meq)meq = mmol x valencia

mmol = meq / valencia

Todos aquellos iones que tengan una valencia de 1, la concentración en mmoles/L es igual a meq/L.

Pero en aquellos que tengan una valencia de 2, el número de meq/L es igual a dos veces el número de mmoles/L.

ppm = meq x pmeqpmeq = Peso miliequivalente

Elemento Peso equivalente

N 14.0

NO3 62.0

NH4 18.0

Ca 20.04

Mg 12.16

Na 23.0

K 39.1

P 30.97

PO4 31.65

H2PO4 96.97

SO4 48.03

HCO3 61.01

Cl 35.46

ppm = mmol x pmmolpmmol = Peso milimolar

Elemento Peso molecular

NO3- 62.0

NH4+ 18.0

H2PO4- 97.0

K+ 39.1

Mg2+ 24.3

Ca2+ 40.1

SO42- 96.1

Cl- 35.5

Na+ 23.0

H+ 1.0

HCO3- 61.0

ÁcidosDensidad Pureza del ácido (%)

kg/L Nítrico Fosfórico Sulfúrico

HNO3 H3PO4 H2SO4

1.34 55

1.4 65-70 50

1.5 95 53 60

1.6 75

1.73 85 77

1.84 90-98

Cálculo de la concentración de nutrimento en ácidos

Ejemplo: Qué porcentaje de N tiene el ácido nítrico (HNO3) al 56% de Riqueza?Peso milimolarH = 1 x 1 = 1N = 14 x1 = 14 O = 16 x3 = 48

63 mg por 1 mmol de HNO3

Peso atómico N 14%N = Peso atómico x 100 Peso molecular

%N = 14 x 100 = 22 63

Si la pureza fuera 100%22 % de N → 100% de riqueza X % de N → 56% de riquezaX % N = ( 56 x 22) = 12.44

100

Por lo tanto, el HNO3 al 56% de riqueza contiene 12.44% de N, en peso.

Ejemplo: Qué porcentaje de P o P2O5 tiene el ácido Fosfórico (H3PO4) al 55% de Riqueza?Peso milimolarH = 1 x 3 = 3P = 31 x 1 = 31 O = 16 x4 = 64

98 mg por 1 mmol de H3PO4

Peso atómico P 30.97%P = Peso atómico x 100 Peso molecular

%P = 30.97 x 100 = 31.698

Si la pureza fuera 100%

31.6% de P → 100% de riquezaX % de P → 55% de riqueza

% P = ( 55 x 31.6) = 17.4 % de P100

P2O5

P = 2 x 31 = 62O = 16 x 5 = 80

142 mg de P2O5

62 mg de P - P2O5 → 142 mg de a P2O5

31 mg de P - → XX = 71 g P2O5

1 mg de P → 71/31 = 2.29 mg P2O5

17.4 % * 2.29 = 39.8 %

Por lo tanto, el H3PO4 al 55% de riqueza contiene 17.4% de P ó 39.8% de P2O5

Ejercicio. Calcular el % N y P en los siguientes ácidos1. Acido nítrico a: 59 y 65 % de riqueza2. Acido Fosfórico: 75 y 77% de riqueza

Conversiones Nutrimentales

Elemento Factor Elemento Factor Elemento

NO3 0.22 N 4.42 NO3

NH4 0.77 N 1.28 NH4

PO4 0.33 P 3.06 PO4

P2O5 0.44 P 2.29 P2O5

K2O 0.83 K 1.20 K2O

Si tenemos 80 ppm de N convertir a NO3

ppm de NO3 = 80 ppm x 4.42

353.6 ppm de N

Ejercicio

Convertir

• 300 ppm de NO3 a N

• 31 ppm de P a PO4

• 96 kg de K2O a K

• 17 kg de P2O5 a P

% = ppm/10,000

Ppm=%*10,000