El PH en hidroponía y en el cultivo de plantas.

En este artículo vamos a intentar explicar de una forma amplia que el pH y su relación con la hidroponía y el cultivo en general. Es un temas muy importante y extenso, por lo que procuraremos ser lo más didácticos posibles.

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ORIGEN DE LA PALABRA Y DEFINICIÓN.

La palabra pH es la abreviatura de “pondus Hydrogenium”. Esto significa literalmente el peso del hidrógeno.

El pH es un indicador del número de iones de hidrógeno. Tomó forma cuando se descubrió que el agua estaba formada por protones (H+) e iones hidroxilo (OH-).

Cuando una solución es neutra, el número de protones iguala al número de iones hidroxilo. Si el número de iones hidroxilo es mayor, la solución es básica, pero si el  número de protones es mayor, la solución es ácida.

UNIDADES.

El pH no tiene unidades; se expresa simplemente por un número. La escala o rango del pH se divide en 14 puntos, el pH 7 se considera como pH neutro, por encima de 7 y hasta 14 el pH será alcalino y ácido de 0 a 7.

Para calcular el potencial de hidrógeno (pH) se hace mediante logaritmo negativo en base 10 teniendo en cuenta la actividad de los iones de hidrógeno, midiendo su concentración.

Fórmula del potencial de hidrógeno:

PH = – Log 10 (ªH+)

Como el pH es un factor logarítmico; cuando una solución se vuelve diez veces más ácida, el pH disminuirá en una unidad. En caso de que la  solución se vuelve cien veces más ácida, el pH disminuirá en dos unidades.

 RELACIÓN DEL pH CON LA CALIDAD DEL AGUA.

El pH es un indicador de la acidez de una sustancia. Está determinado por el número de iónes libres de hidrógeno (H+) en una sustancia. La acidez es una de las propiedades más importantes del agua. El agua disuelve casi todos los iones.

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MÉTODOS DE DETERMINACIÓN DEL pH.

Existen varios métodos diferentes para medir el pH.:

A.- Uno de estos es usando un trozo de papel indicador del pH. Cuando se introduce el papel en una solución, cambiará de color. Cada color diferente indica un valor de pH diferente.
Este método no es muy preciso y no es apropiado para determinar valores de pH exactos. Por ello ahora hay tiras de test disponibles, que son capaces de determinar valores más pequeños de pH, tales como 3.5 o 8.5, comparando el color obtenido con patrones Standard.

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B.- El método más preciso para determinar el pH, es midiendo un cambio de color en un experimento químico de laboratorio. Con este método se pueden determinar valores de pH, tales como 5.07 y 2.03.

Ninguno de los métodos anteriores es apropiado para determinar los cambios de pH con el tiempo.

C.-  Medición mediante  electrodo de pH , que es un tubo lo suficientemente pequeño como para poder ser introducido en un tarro normal. Está unido a un pH-metro por medio de un cable. Un tipo especial de fluído se coloca dentro del electrodo; este es normalmente “cloruro de potasio 3M”. Algunos electrodos contienen un gel que tiene las mismas propiedades que el fluído 3M. En el fluído hay cables de plata y platino.

El sistema es bastante frágil, porque contiene una pequeña membrana. Los iones H+ y OH- entrarán al electrodo a través de esta membrana. Los iones crearán una carga ligeramente positiva y ligeramente negativa en cada extremo del electrodo. El potencial de las cargas determina el número de iones H+ y OH- y cuando esto haya sido determinado el pH aparecerá en la pantalla del pH-metro.

El potencial depende de la temperatura de la solución. Es por eso que el pH-metro también muestra la temperatura.
Con el uso, el electrolito se gasta y las medidas van perdiendo precisión, por lo que es necesario calibrarlo. La calibración también es muy importante si cambiamos el electrodo. Se calibra midiendo primero el pH de una solución de pH conocido, normalmente una solución buffer, y ajustando el aparato a ese pH. El ajuste dependerá del instrumento, pero suele ser un tornillo pequeño que se gira, sobre todo en los modelos económicos.

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IMPORTANCIA DE LA ACIDEZ.

La acidez es algo esencial para la vida, ya que esta suele determinar la calidad, características, capacidad de absorción y solubilidad de muchas sustancias. Así es como trabajan las encimas, responsables de la mayoría de los procesos biológicos de los organismos, pero únicamente con la acidez adecuada. Una pequeña fluctuación en la acidez de la sangre puede ser mortal.

A.-  La acidez influye substancialmente en la capacidad de absorción y solubilidad de numerosos elementos nutritivos.

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B.-  La acidez tiene además una influencia considerable en la estructura y descomposición de sustancias orgánicas.

C.-  El pH está relacionado con la microvida del suelo.

D.-  El pH también repercute en el modo en que los elementos nutritivos, metales pesados y pesticidas son eliminados del suelo.

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INFLUENCIA DEL PH EN LAS PLANTAS.

Un valor de pH muy bajo o muy alto puede ser perjudicial para tus plantas, por lo que es importante conseguir alcanzar el valor adecuado. Pero, ¿cómo saber cuándo el pH no es el adecuado? A continuación te describimos algunos de los síntomas que puedes observar:

Síntomas de un pH demasiado bajo (el sustrato es demasiado ácido):

• La mayoría de los nutrientes se disuelven fácilmente, lo cual puede dar lugar a un exceso de magnesio, aluminio e hierro.

• Deficiencias de fósforo, potasio, magnesio y molibdeno pueden ser causadas por un exceso de enjuague.

• Deficiencia de magnesio, especialmente en sustratos fríos.

• El suelo es pobre por lo general.

• La vida en el suelo es reducida.

Síntomas de un pH demasiado alto (el sustrato es demasiado alcalino):

• La mayoría de los nutrientes no se disuelven fácilmente, por lo que compuestos como el calcio, el hierro y el fosfato serán eliminados.

• Absorción reducida de manganeso, fosfato e hierro principalmente, pero también de cobre, zinc y boro. Esto dará lugar a deficiencias, especialmente en medios de cultivo húmedos y fríos. La descomposición de sustancias orgánicas aumenta considerablemente en los suelos arenosos si el pH es alto.

CAPACIDAD DE AMORTIGUACIÓN Y PH.

Uno de los factores más importantes para determinar el valor de pH en una solución o en el sustrato es la capacidad de amortiguación.

DEFINICIÓN.

La capacidad de amortiguación en este caso significa que existe una especie de equilibrio que se restituye continuamente asimismo.

EJEMPLO.

Por ejemplo, el añadir una gota de ácido a 1 litro de agua de grifo con un pH de 7 tendrá poca influencia en la acidez, sin embargo, si se añade una gota de ácido en 1 litro de agua desmineralizada (agua desionizada), el pH caerá drasticamente. Esto ocurre porque el agua de grifo contiene bicarbonato, mientras que la desmineralizada no. El bicarbonato es el agente amortiguador más importante para los valores de pH del agua comprendidos entre 5.5 y 7.5 .

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El bicarbonato se une al ácido en la solución, lo cual libera dióxido de carbono en la atmósfera. Es así como el ácido es neutralizado. Los cambios en la acidez no serán significativos siempre que haya bicarbonato presente.

AMORIGUACIÓN A PH BAJOS.

Con un pH de 5.3 el bicarbonato se habrá consumido y la solución se habrá quedado sin amortiguador. El pH será inestable y cambiará inmediatamente si se le añade ácido (ver figura 2). La cantidad de ácido que se necesita para conseguir la acidez adecuada en una solución de nutrientes puede, por lo tanto, ser calculada en base a su contenido de bicarbonato.

El contenido de bicarbonato del agua de grifo es generalmente dado por la empresa del agua en miligramos por litro.
La capacidad de amortiguación y la acidez del sustrato dependen de su composición y frescura:
La presencia de material orgánico, calcio y bicarbonato determina generalmente el pH. La arcilla siempre contiene carbonato de calcio y tiene un pH relativamente alto, lo cual no es fácil de modificar, mientras que la turba y los suelos arenosos son ácidos.

INFLUENCIA DE LA PLANTA EN EL PH.

La planta en si misma también influye notablemente en la acidez. Las raíces segregarán sustancias ácidas o alcalinas dependiendo del estado de desarrollo de la cosecha, el alimento disponible, las diferencias en la temperatura de las raíces y la intensidad de la luz. Por ello el pH del entorno radicular puede fluctuar constantemente. Un sofisticado equilibrio de nutrición durante las diferentes fases de desarrollo mantendrá el pH dentro de unos límites aceptables en el entorno radicular.

La microvida, los niveles de CO2 y el crecimiento de algas, puede también tener un impacto en la acidez del entorno radicular y del tanque de nutrientes.

LA ALCALINIDAD DEL AGUA Y EL PH.

El pH y la alcalinidad del agua no son lo mismo. El primero mide la cantidad de hidrógeno (iones ácidos) en el agua, en tanto que la segunda representa la medida de los niveles de carbonato y bicarbonato en ella. Pensemos en los carbonatos y bicarbonatos como en piedra caliza disuelta.

Mientras más alta sea la alcalinidad del agua, mayor será su contenido de cal y, por lo tanto, mayor será también la rapidez con la que el agua podrá provocar el aumento del pH en el sustrato. Por otra parte, el pH del agua no ejerce ninguna influencia en el del sustrato.

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A manera de ejemplo, el cuadro de arriba muestra el pH inicial de dos fuentes de agua, así como la cantidad de ácido necesaria para que el de cada una llegue a 5.0. El agua con el pH más alto no requirió tanto ácido como la del pH inicial más bajo. A primera vista, esto podría no tener sentido. Sin embargo, preste atención a la alcalinidad que se muestra en la columna central: a pesar del pH inicial, mientras más alta sea la alcalinidad de la fuente de agua, más ácido será necesario para reducir el pH a 5.0. En el caso de ambas fuentes, lo que realmente determina cuánto ácido debe usarse es la alcalinidad y no el pH.

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DEFINICIÓN DE ALCALINIDAD.

La alcalinidad o basicidad del agua se puede definir como una medida de su capacidad para neutralizar ácidos.  En las aguas naturales, esta propiedad se debe principalmente a la presencia de ciertas sales de ácidos débiles, aunque también puede contribuir la presencia de bases débiles y fuertes.

BICARBONATOS.

En general, en las aguas naturales, los compuestos que más contribuyen a la alcalinidad son los bicarbonatos, puesto que se forman fácilmente por la acción del dióxido de carbono atmosférico sobre los materiales constitutivos de los suelos en presencia de agua, a través de la siguiente reacción:

CO2 + CaCO3 + H2O → Ca2+ + 2HCO3-

Es decir que las aguas adquieren su alcalinidad por medio de la disolución de minerales básicos carbonatados, los que además aportan al medio sus cationes mayoritarios, como Ca2+, Mg2+, Na+ y K+.

SILICATOS.

Los silicatos suelen también hacer una contribución significativa a la alcalinidad total de las aguas naturales, debiendo su presencia esencialmente a la meteorización de feldespatos.

ACCIÓN DE OTROS ANIONES.

Por otra parte, otros aniones mayoritarios existentes en las aguas naturales (con excepción de carbonatos y bicarbonatos) provenientes de la disolución de sales minerales como los sulfatos y cloruros apenas tienen incidencia en la alcalinidad total.

ORIGEN DE LA ALCALINIDAD DE UN AGUA.

En general podría decirse que en promedio el 80 % de la alcalinidad de un agua natural proviene de la disolución de rocas carbonatadas, en tanto que el 20 % restante se origina por la meteorización de alúmino-silicatos (o feldespatos).

CONSECUENCIA DE LA ALCALINIDAD.

Una consecuencia de la presencia de un cierto grado de alcalinidad en el agua se refleja en la capacidad de la misma de mantener su pH relativamente estable ante el agregado de un ácido, lo que es conocido como efecto tampón o buffer.

MEDICIÓN DE LA ALCALINIDAD DE UN AGUA.

La determinación cuantitativa de la alcalinidad del agua se logra fácilmente por titulación con una solución de ácido sulfúrico de normalidad conocida y utilizando fenolftaleína y verde de bromocresol como indicadores, dependiendo esto del pH inicial de la muestra en análisis. Habitualmente, el contenido de alcalinidad se expresa en mg/l (miligramos por litro) o ppm (partes por millón) de carbonato de calcio (CaCO3).

La determinación de la alcalinidad reviste suma importancia en los procesos de potabilización del agua ya que la eficiencia del proceso de coagulación depende fuertemente de este parámetro; asimismo, en el antiguo proceso de ablandamiento químico del agua la medida de la alcalinidad es fundamental para determinar las cantidades necesarias de cal y carbonato de sodio para lograr la precipitación de las sales de calcio y magnesio.

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