ÍNDICE I.
PRESENTACION. …………………………………………………………..
01
II.
INTRODUCCIÓN. …………………………………………………………..
02
III.
SITUACION PROBLEMÁTICA. …………………………………………03
IV.
CONCLUCIONES. …………………………………………………………04
PRESENTACIÓN Los alumnos de la Universidad Nacional de Trujillo – sub sede Otuzco que cursamos el III ciclo de la especialidad de Agronomía tenemos el agrado de realizar el presente trabajo. Acerca de la Capacidad de Intercambio Catiónico y de la Capacidad de Intercambio Anicónico (CIA). En este sentido, es relevante destacar todo lo relacionado con el tema. Por un lado, la importancia de la investigación esta relacionada el suelo y con nuestra carrera.
Con el fin de conseguir este objetivo, presentamos a continuación todo lo relacionado con el tema.
INTRODUCCIÓN
Es la capacidad que tiene el suelo de retener e intercambiar cationes. La fuerza de la carga positiva varia dependiendo del catión, permitiendo que un catión reemplace a otro en una partícula de suelo cargada negativamente. Cationes son los nutrientes, iones y moléculas cargados positivamente. Los principales cationes en el suelo son: calcio (Ca), magnesio (Mg), potasio (K), sodio (Na), hidrógeno (H) y amonio (NH4). Las partículas de arcilla son los constituyentes del suelo cargados negativamente. Estas partículas cargadas negativamente (arcillas), retienen y liberan nutrientes cargados positivamente (cationes). Las partículas de materia orgánica también están cargadas negativamente y también atraen cationes. Las partículas de arena son inertes (sin carga) y no reaccionan. Los cationes retenidos por el suelo pueden ser reemplazados por otros cationes. Esto significa que son intercambiables. Por ejemplo, el Ca++ puede ser intercambiado por H+ y/o K + y viceversa. El número total de cationes intercambiables que un suelo puede retener (la cantidad permitida por su carga negativa) se denomina capacidad de intercambio catiónico o CIC. Mientras mayor sea la CIC más cationes puede retener el suelo. Los suelos difieren en su capacidad de retener cationes intercambiables. La CIC depende de la cantidad y tipo de arcillas y del contenido de materia orgánica presentes en el suelo. Un suelo que tiene alto contenido de arcillas puede retener más cationes intercambiables que un suelo con bajo contenido de arcillas. La CIC se incrementa también a medida que la materia orgánica se incrementa. La CIC de un suelo se expresa en términos de mili equivalentes por 100 gramos de suelo y se escribe meq/100 g. Los minerales arcillosos tienen una CIC que generalmente varía entre 10 y 150 meq/100 g. La materia orgánica tiene valores que van de 200 a 400 meq/100 g. En consecuencia, el tipo y la cantidad de arcillas y materia orgánica influencian apreciablemente la CIC de los suelos. Los valores de CIC son bajos en los lugares donde los suelos son muy meteorizados y tienen contenidos también bajos de materia orgánica. En los sitios donde el suelo es menos
meteorizado, con niveles de materia orgánica a menudo altos, los valores de CIC pueden ser notablemente altos. Los suelos arcillosos con una alta CIC pueden retener una gran cantidad de cationes y prevenir la pérdida potencial por lixiviación (percolación). Los suelos arenosos, con baja CIC retienen cantidades más pequeñas de cationes. Esto hace que la época y las dosis de aplicación sean importantes consideraciones al planificar un programa de fertilización. Por ejemplo, no es muy aconsejable aplicar K en suelos muy arenosos en medio de la estación lluviosa cuando las precipitaciones pueden ser altas e intensas. Las aplicaciones de K se deben fraccionar (dividir) para prevenir pérdidas de lixiviación y erosión, especialmente en los trópicos húmedos. También es importante el fraccionar las aplicaciones de N para poder reducir notablemente las pérdidas por lixiviación y al mismo tiempo entregar este nutriente a las plantas en las épocas de mayor demanda.
CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIÓNICO (CIC) La capacidad de intercambio catiónico (CIC) es una medida de un material (coloide) para retener cationes intercambiables. También puede ser definida como las cargas negativas por unidad de cantidad de coloide que es neutralizada por cationes de intercambio. Un catión es un ion que tiene carga eléctrica positiva mientras que el coloide tiene carga negativa. La capacidad de intercambio generalmente se expresa en términos de miligramos equivalentes de hidrógeno por 100 g de coloide, cuya denominación abreviada es mili equivalente por 100 gramos o meq/100 g. por definición, se convierte en el peso de un elemento que desplaza un peso atómico de hidrogeno. Refleja la cantidad de cationes que pueden ser retenidos por los suelos, expresada en mili equivalentes (meq)/100 g de suelo, aunque en la actualidad se utiliza la unidad cmolc/kg. A medida que la CIC es más elevada la fertilidad del suelo aumenta. Sus valores pueden oscilar entre:
Suelos arenosos……………………5
Suelos francos……………………….5-15
meq/100
Suelos arcillosos…………………...15-25
meq/100
meq/100
Los cationes que integran la CIC deben estar comprendidos entre unos límites porcentuales establecidos, si se quiere que el suelo funcione adecuadamente. Estos límites son:
Ca………………………60-80% de la CIC
Mg……………………..10-20% de la CIC
K………………………2 -6% de la CIC
Na……………………..0-3% de la CIC
Un exceso de calcio cambiable puede interferir la asimilación de magnesio y de potasio. La relación óptima Ca/Mg debe estar alrededor de 5. También, un exceso de potasio puede interferir la absorción de magnesio. La relación óptima K/Mg debe estar entre 0,2
y
0,3.
Un elemento es asimilable cuando se encuentra en estado soluble en la solución del suelo o cuando está incorporado al enjambre de iones fijados por el complejo de cambio; y no es asimilable cuando es inmóvil y está precipitado formando parte de una molécula sólida mineral u orgánica. INTERCAMBIO CATIÓNICO DE UN SUELO En la dinámica de intercambio catiónico de un suelo influyen distintos factores: La cantidad de cationes retenidos. En suelos muy pobres es preciso realizar
inicialmente una elevada aportación de abonos, cuyos iones son retenidos fuertemente por el complejo, para permitir que abonados de mantenimiento, más modestos, puedan actuar. La fuerza de retención de los cationes de cambio. No todos los cationes son
adsorbidos con la misma intensidad. La energía de fijación sigue el siguiente orden: H+ >Ca2+> Mg2+ >K+ > NH4+> Na+ Los componentes coloidales del suelo. La capacidad de adsorción de las arcillas y el
humus condiciona la intensidad del intercambio.
Capacidad de intercambio: Es la propiedad química del suelo que describe y mide los procesos de: Adsorción de cationes por la micela (complejo arcillo - húmedo) desde la solución
suelo. Deserción o liberación de cationes desde la micela hasta la solución suelo. Equilibrio entre estos dos procesos.
La capacidad de Intercambio Catiónico (CIC) se expresa en mili equivalentes (meq) por cada 100 gr de suelo correspondiendo un meq. Al peso de 1mg. De hidrógeno. Así un suelo con una CIC de 15 meq/100gr. De suelo, indica que puede retener 15 mg de H o el peso equivalente de otro catión cada 100 gr. De suelo. Conviene determinar esta palabra
equivalente; indica que otros iones también pueden ser expresados en términos de mili equivalente. Por ejemplo, consideremos al calcio (Ca), este elemento tiene un peso atómico de 40gr. en comparación del H que tiene sólo 1gr. Cada ión de Ca tiene 2 cargas y así es equivalente a 2 H.
De esta manera, la cantidad de calcio requerido para desplaza1mg. De H es 20mg. Este es el peso de un mili equivalente de Ca.
Si 100gr. De una arcilla dad son capaces de adsorber un total de 250mg. De Ca, la capacidad de adsorción de cationes es:
Micela: Denominada también complejo arcillo – húmico, son los coloides orgánicos (humus) e inorgánicos (arcillas e hidróxidos), que constituyen el complejo de cambio. Se le considera como un anión, cuyas superficies se encuentran cargadas negativamente. En el siguiente cuadro se presentan valores de la Capacidad de Intercambio Catiónico de algunos tipos de arcillas y del humus.
CATIÓNES DE CAMBIO: Es aquel catión que está adsorbido por la Micela, y que puede intercambiarse con los cationes de la Solución Suelo, sin que la Micela se descomponga o lo haga sólo en pequeña escala. Los cationes de cambio se hallan adsorbidos con diferente grado de energía. La fuerza de adsorción se halla en función del tamaño del catión, de su cantidad, de su valencia y de su grado de hidratación entre otros. Una probable secuencia de fuerza de adsorción de los cationes por la Micela sería la siguiente:
H>Micro elementos>Ca>Mg>NH4>K>Na Micro elementos: Zn, Mn, Fe, Cu
Los cationes intercambiables predominantes en Suelos Neutros y alcalinos con el Ca, Mg, K y Na a los cuales se les denominan Bases Cambiables. En suelos ácidos las posiciones de intercambio son ocupadas parcialmente por el Al y el H, lo cual hace variar significativamente las características del Complejo de Cambio y del suelo en su integridad.
FACTORES QUE INFLUYEN EN EL INTERCAMBIO CATIÓNICO. Se puede establecer una energía de adsorción decreciente, según el orden siguiente: H+>Ca2+>Mg2+>K +>NH4+>Na+
El que se retenga uno u otro catión al cambiador depende de: Valencia y tamaño del ión, cuanto mayor sea el número de cargas que tenga el
catión, mayor será su poder de retención. Densidad de carga, estructura y superficie específica del material de intercambio. Concentración relativa de los cationes presentes, cuando un catión se encuentra en
menor proporción, tiende menos a salir del complejo.
Una excepción es el Na+, aunque se encuentre en menor proporción, sale muy
fácilmente del complejo. Grado de hidratación, los más intensamente fijados son los menos hidratados.-
Situación de equilibrio: Complejo→← Disolución; al aumentar la concentración relativa de cationes en el complejo tiene que ser compensado con el aumento de la concentración relativa de cationes en la disolución. Cuando aumenta la temperatura el equilibrio se desplaza y el complejo cede
cationes a la disolución. También depende de la textura. Si se trata de un suelo arenoso la CCC es baja,
mientras que si es un suelo arcilloso es elevada. Cada 1% de arcilla puede repercutir en 0,5cmol (+) Kg -1 en la capacidad de cambio de cationes del suelo. Para la materia orgánica, cada 1% puede repercutir en 2 cmol (+)Kg-1más.
CAPACIDAD DE INTERCAMBIO ANIONICO (CIA) Se produce a través del desarrollo de cargas positivas en arcillas y sustancias orgánicas del suelo. Es en cantidad, significativamente menor que la CIC. En suelos normales la CIA llega a valores de 0.2 - 2
cmolc kg-1. En suelos tropicales con alto contenido de caolinita y
arcillas de óxidos ó en suelos ácidos de alófonos pueden encontrarse valores de 10-15
cmolc kg-1 o más. El proceso que caracteriza la CIA es el desarrollo
de cargas positivas: las cargas positivas
se incrementan cuando aumenta la acidez, por lo tanto la CIA es un fenómeno pH dependiente originado por.
El bloqueo de cargas de las arcillas: a pH ácido se produce la asociación de H+ a los grupos Al-OH y Fe-OH de las aristas y paredes rotas de las arcillas, produciéndose carga neta positiva. Ejemplo: Al-OH2 +, de arcillas.
Fe-OH2 + en caras y aristas
De hidróxidos de Hierro y Aluminio: el mecanismo de producción de cargas positivas es similar al anterior, Al-OH2 +, Fe-OH2 +.
De los complejos húmicos: sus -H y -NH2 se asocian con los H + del medio ácido dando origen a cargas +, =NH2 + y -NH3 +.
Aniones intercambiables: los principales son PO4 3-, SO4 2-, NO3 - y Cl-, también aniones orgánicos como citrato y elementos de menor concentración como boratos y molibdatos. La afinidad y fuerza de unión depende como en los cationes del orden de valencia hidratación, originando la siguiente serie:
PO4 3- > SO4 2- > NO3 - > Cl-
En los fosfatos la "adsorción" puede resultar irreversible por la formación de uniones fuertes con el intercambiador (fijación de fosfatos) y la formación de sales de Al y Fe. Por eso para fosfatos el proceso se llama “adsorción” (es difícil separar la adsorción de la precipitación, la fijación o oclusión), no intercambio. En los aniones predominan las interacciones específicas sobre el intercambio iónico.
ANIÓNES DE CAMBIO: Algunos suelos se caracterizan por retener no solamente cationes sino también aniones. Generalmente en los suelos con pH ácido el complejo Arcillo – húmico exhibe cargas positivas, las cuales originan procesos de Intercambio Aniónico.
FACTORES QUE AFECTAN EL INTERCAMBIO ANIONICO
IMPORTANCIA DE LA CIC Y CIA Controla la disponibilidad de nutrientes para las plantas: K+, Mg++, C a++, entre otros. Interviene en los procesos de floculación - dispersión de arcilla y por consiguiente en el desarrollo de la estructura y estabilidad d e los agregados. Determina el papel del suelo como depurador natural al permitir la retención de elementos contaminantes incorporados al suelo. Importancia de la capacidad de cambio aniónico
CONCLUSIONES La determinación de la Capacidad
de Intercambio Catiónico (C.I.C.) es de vital
importancia si uno desea conocer el potencial fertilizante de su suelo de cultivo. El suelo, que tiene carga negativa efecto de las arcillas y la materia orgánica, reacciona continuamente con los cationes de la disolución de suelo. Estos cationes quedan retenidos, creando, por así decirlo, un potencial catiónico fertilizante. Esto es así, porque son los cationes macronutrientes más importantes en agricultura los son retenidos. Así el Calcio, el Magnesio, el Potasio y la molécula de Amonio (NH4+), no se pierden por lavado y quedan como reserva fertilizante para los cultivos. También son importantes el Hidrógeno, el Sodio y el Aluminio, cuyos efectos son más marcados en el suelo, desde el punto de vista físico-químico. Entendiendo lo anterior, poco cuesta deducir que el valor de la medida de C.I.C. muestra el potencial fertilizante de nuestro suelo, y que, por lo tanto, debemos actuar siempre intentando mantener y mejorar este valor, con prácticas adecuadas de cultivo. La materia orgánica tiene una C.I.C. alta, por lo que los suelos con un alto contenido de materia orgánica presentan por lo general una C.I.C. mayor que la de los suelos con un bajo contenido de materia orgánica. Por otro lado, el pH del suelo afecta a la C.I.C. ya que los suelos altamente ácidos retienen un alto porcentaje de iones hidrógeno, mientras que los suelos que poseen un pH favorable de 6 a 8 (neutro) tienen un alto porcentaje de iones calcio retenido. La textura del suelo (concentración de arcillas) también afecta a la C.I.C. Así, los suelos arcillos o troncoarcillosos muestran valores altos y deseables de C.I.C. Pero de nuevo, la materia orgánica juega un papel vital en la textura del suelo. En los suelos de cultivo de Galicia es muy recomendable el aporte de abonos o enmiendas orgánicas con pH ligeramente alcalino. Realizando una doble función en el abonado: el aporte de materia orgánica y la neutralización del pH del suelo. El resultado directo es un aumento de los iones de calcio, magnesio, potasio y moléculas de amonio que se encontrarán retenidos y liberados a tiempo para la alimentar los cultivos.
CONCLUSIONES
1.- El método usado en esta práctica es uno de los más efectivos en la determinación del CIC de un suelo. 2.- Por los datos obtenidos podemos (12 meq) podemos decir que nuestro suelo puede absorber 12meq de cualquier catión. 3.- De lo reportado por la literatura se desprende que la determinación de la CIC real para condiciones de campo, es compleja y existen ventajas y desventajas en cada método empleado. 4.- La muestra de suelo utilizado presenta textura arcillosa, y por el meq se podría decir que representa a una hayllosita o una clorita, pero siempre pueden haber imprecisiones en la determinación.
WEB GRAFÍA http://edafologia.ugr.es/ Revista de la Facultad de agronomía. “Comparación de la CIC en los suelos
utilizando Acetato de Amonio de Sodio y Cloruro de Amonio”. O Rodríguez y A. Rodríguez. Caracas. Venezuela. 20042. Vol 19. #4
. Estrada, J. Manual de Laboratorio de Edafología.
