INTERCAMBIO IONICO

• La solución del suelo El agua que ocupa los espacios porosos del suelo lleva en

disolución sales que se hallan disociadas en aniones y cationes. Entre los primeros cabe destacar: nitratos, fosfatos, sulfatos, carbonatos, cloruros, boratos, molibdatos, etc. Entre los segundos: calcio, hierro, cobre, manganeso, zinc, etc.

Las partículas coloidales, al igual que el resto de las partículas minerales, se hallan en contacto con esta solución del suelo formando lo que se llama el complejo coloidal del suelo o complejo arcillo-húmico.

Los compuestos húmicos están constituidos por los ácidos húmicos, fúlvicos y úlmicos.

Estos ácidos influyen en la capacidad del suelo para retener y poner a disposición de la planta tanto aniones como cationes.

• Superficie activa

El tamaño de las partículas del suelo

determina de algún modo el grado de

actividad físico-química del mismo. A

medida que disminuye el tamaño de las

mismas aumenta exponencialmente la

superficie total que existe en un mismo

volumen del suelo.

RELACIÓN ENTRE EL TAMAÑO DE PARTÍCULAS ESFÉRICAS Y SU

SUPERFICIE

TIPO DE

PARTÍCULA DIÁMETRO EN cm

NÚMERO DE PART. EN IGUAL

VOLUMEN

SUPERFICIE TOTAL

EN cm

Grava 1.0 1 3.1

Arena fina 0.01 1 X 106 314

Limo 0.002 1.3 X 108 1570

Arcilla 0.0001 1 X 1012 31416

Arc.coloidal 0.00001 1 X 1015 314160

Competencia suelo - planta

Las partículas que componen la fase sólida del suelo agrícola por su naturaleza, tienen la facultad de retener en su superficie o más internamente, los elementos minerales en forma de iones. Por otro lado, las raíces también atraen a estos iones. Se establece , por tanto, una especie de competencia entre el suelo y la planta. En situaciones de fertilidad elevada esta situación no tiene ningún efecto significativo sobre la nutrición de las plantas, mientras que en condiciones de baja fertilidad, éstas pueden encontrarse sin los elementos necesarios para su desarrollo.

ADSORCIÓN IÓNICA

• Las propiedades de adsorción iónica del suelo, se deben casi totalmente a los minerales de arcilla y a la materia orgánica descompuesta del suelo. Estos materiales tienen elevada superficie específica.

Las cargas negativas son neutralizadas por iones electropositivos o sea por los cationes, lo que se denomina Adsorción Catiónica. La neutralización de las cargas positivas por los aniones se denomina Adsorción Aniónica.

• Adsorción de cationes

La carga negativa de los coloides del

suelo juega un papel importante en el

comportamiento de los nutrientes en el

suelo.

COLOIDE

__

K+

NO3-

COLOIDE

__

Capacidad de Intercambio

Catiónico

Qué es la CIC ?

• La capacidad del suelo para adsorber cationes

que pueden ser intercambiados sucesivamente

por otros cationes es designada como

capacidad de intercambio catiónico (CIC), se

expresa en miligramos equivalentes por 100

gramos de suelo (mEq/100g). En el Sistema

Internacional.

cmolc / dm3

mmolc / dm3

•La cantidad y tipo de arcilla.

•La cantidad de materia orgánica.

Qué determina el CIC del

suelo?

•Tamaño de los iones.

•Magnitud de carga.

Características de los cationes

COLOIDE Capacidad de intercambio

catiónico (mEq/100 g de suelo)

Arcillas silicatadas:

Caolinita

3 – 15

Illita 25 – 40

Montmorillonita 80 – 120

Vermiculita 100 – 150

Arcillas no silicatadas:

Oxidos de Fe y Al

4

Humus 100 - 300

Adsorción aniónica

• Muchos nutrientes están disponibles para las

plantas como iones de carga negativa o

aniones. En el sitio de intercambio de anión

un hidrógeno extra se une al grupo de

hidroxilo para producir una carga neta

positiva.

H+

O- H + H+ O

H

Complejo absorbente y saturación

• El complejo arcillo húmico del suelo está saturado cuando todos los iones H+ están reemplazados por cationes como el Ca++, Mg++, K+.

La cantidad de cationes fijados determina la capacidad total de cambio de un suelo (T). El valor de T está constituido por la suma de las bases intercambiables (Ca++, Mg++, K+, Na+) representada por S, más los cationes cambiables H+, Al+++, representados por H.

T = S + H

El porcentaje de saturación de bases representado por V, expresa S en % de T:

V = S/T * 100

Otro término bastante utilizado actualmente, es lo que hace referencia a la presencia de Al+++, en el complejo de cambio:

% de sat. de Al+++ = Al+++ / Al+++ + S*100

Aplicaciones de la CIC

• La forma en que los agricultores usan el suelo

está fuertemente influenciada por la CIC.

• La CIC es uno de los factores que determinan la

cantidad de herbicida que se debe aplicar en el

suelo.

• La cantidad de cal necesaria para cambiar el pH

del suelo también es una función de la CIC.

• La capacidad de intercambio de cationes influye

en las prácticas de fertilización.

• La cantidad de correctivo (Yeso) para eliminar

los problemas de sodicidad

EL POTENCIAL Hidrógeno

DEL SUELO

EL Ph DEL SUELO

Otra característica importante de un suelo es se acidez o alcalinidad, la cual depende de la concentración en la solución del suelo de iones hidrógeno (H+) y determina su reacción o pH que varía de 0 a 14.

Un suelo es:

Ácido si su pH es inferior a 6.8

Neutro si su pH está comprendido entre 6.8 y 7.2

Básico si su pH es superior a 7.2

EL Ph DEL SUELO

Acidez activa o actual

Se refiere a la concentración de los iones

hidrógeno presentes en la solución del suelo.

Acidez intercambiable

Es la presencia de iones H+ y a los iones Al+3

fijados o adsorbidos en forma

Intercambiable.

EL Ph DEL SUELO

Acidez potencial

Se refiere a la acidez de intercambio

tomando en cuenta a los iones H+ no

intercambiables.

¿Qué es pH?

1

0.1

0.01

0.001

0.0001

0.00001

0.000001

0.00000001

0.000000001

0.0000000001

0.00000000001

0.000000000001

0.0000000000001

0.00000000000001

0.00000000000001

0.0000000000001

0.000000000001

0.00000000001

0.0000000001

0.000000001

0.00000001

0.000001

0.00001

0.0001

0.001

0.01

0.1

1

ácido

básico

H+concentración OH- concentración

(mol/L) pH

EXPRESION DEL pH

pH = log -----

A pH 7 = 0.0000001 moles H+ / litro

inversa de 0.0000001 = 10000000

log 10000000 = 7

1

(H+)

Ecuación de Sorenson

SIGNIFICACION PRACTICA DE LA EXPRESION LOGARITMICA DEL pH

Acidez/Basicidad

comparado con pH 7

Basicidad

Acidez

100

10

10

100

1000

pH del suelo

9.0

8.0

7.0

6.0

5.0

4.0

Neutro

CALCULOS DEL pH

El potencial hidrógeno es una medida

de la concentración de los iones H en

la solución del suelo (moles/litro).

Se expresa como el logaritmo de la

inversa de la concentración de H.

Si se tiene una solución de 0.0000001

moles de H/litro, se obtiene la inversa:

1/0.0000001 = 10’000.000

CALCULOS DEL pH

El log de 10’000.000 = 7 = pH 7

Este número es más fácil de manejar

Haciendo lo contrario, se tiene:

pH 7 Antilog de 7 = 10’000.000

Inversa de 10’000.000

1/10’000.000 = 0.0000001 moles H/litro

Cuál es el pH de una solución 0.001 M de HCl?

pH = - log 0.001 = log 1/0.001 = log 1000 = 3

Se puede convertir valores de pH a concentraciones de iones H, usando logarítmos.

pH = 3.2 Cuál es la concentración de H en solución?

Cálculo del pH Cálculos de pH....

- log (H+) = 3.2 log 1/H = 3.2

1/(H+) = antilog 3.2 = 1585

(H+) 1/H = 0.00063 moles/litro

Ahora el cálculo en la otra dirección

Cálculos de pH....

La concentración de (H+) = 0.0033, Cuál es el

pH?

pH = - log 0.0033

pH = log 1/0.0033

pH = log 303 = 2.48

Cálculo del pH Cálculos de pH....

POR QUE EL SUELO SE HACE ACIDO?

Efectos de las lluvias fuertes (lixiviación)

Efecto de la textura del suelo

Absorción de cationes básicos (Ca, Mg, K,

Na)

Minerales Alumino-Silicato y Al+3

intercam-

biable

Adición de iones H

Efecto de las lluvias

COLOIDE COLOIDE

Ca

K

Mg H

H

H

(CO3H)2Mg

(CO3H)2Ca

KOH

4 H2CO3

Cómo se adicionan iones H en el suelo?

Los iones H que forman enlaces covalentes

en los grupos carboxilos (COOH), de la

materia orgánica se disocian y ponen H en

solución.

Los microorganismos. CO2+HOH --- H HCO3

H derivados de las raíces de las plantas

> # de cationes absorbidos > # H en solución

> # de H absorbidos > deslizamiento de OH o

HCO3

Cómo se adicionan iones H en el suelo?

Por adición de fertilizantes nitrogenados(NH4)

Por cada peso equivalente de NH4, se

desplazan 2 pesos equivalentes de H.

NH4+1 1/2 O2.....Nitrosomonas NO2 + H2O +

2H

Por cada 500 g de NH4 añadido al suelo se

requieren de 0.8 a 1.6 kg de CaCO3 para

neutralizar la acidez producida.

Si la disponibilidad de nutrientes es efectiva o no en el suelo

Determinar si es o no necesario encalar el suelo

Si el agua es o no adecuada para disolver una sustancia química

Si el suelo es o no hábil para el desarrollo de la biota

Qué aplicaciones tiene el pH?

Se produce deficiencia de P por fijación con Fe y Al

Bajos contenidos de calcio, magnesio y potasio.

Toxicidad por Al +++

Buena disponibilidad de microelmentos (menos el Mo)

Toxicidad de Fe y Mn

Baja C.I.C. Y alta C.I.A.

Baja saturación de bases y Alta saturación de Al

Baja descomposición de materia orgánica

Qué se puede inferir del pH bajo?

Qué se puede inferir del pH alto?

• Deficiencia de P, formas insolubles de Ca

• Altos contenidos de Ca. Mg y K.

• Alta saturación de Bases

• Ausencia de Al intercambiable

• Alta C.I.C y baja C.I.A

• Alta salinidad y sodisidad

• Pérdida de nitrógeno por volatilización

• Baja disponibilidad de microelementos (excepto Mo)

• Si el pH es muy alto > 8.5, hay poca actividad microbiana.