INTERCAMBIO IÓNICO EN LOS SUELOS Juan Ordoñez, Melissa Pacheco, Karina Palacios, Ing. Jéssica Criollo. Universidad de Cuenca, Facultad de Ciencias Químicas, Carrera de de Ingeniería Ambiental. Asignatura: Fisicoquímica, Cuenca – Ecuador, Ecuador, Fecha de entrega: 13-07-2014.
1. INTRODUCCION Una de las propiedades de los suelos es la capacidad que tienen de retener e intercambiar iones sobre las superficies coloidales, minerales y orgánicas. En el suelo participan aniones y cationes sean simples o complejos también interviene moléculas de agua. Las moléculas del agua están relacionadas con procesos que regulan la acidez, la dinámica de los nutrientes, la alcalinidad del suelo, la retención de pesticidas disminuyendo la contaminación, la formación de horizontes y mantinimiento de la estructura del suelo. El intercambio de iones puede ser: reversible, instantáneo y estequiométrico.
2. MARCO TEÓRICO Definicón: El intercambio iónico es un proceso reversible, estequiométrico y rápido mediante el cual la fase sólida retira y retiene algunos iones de la solución del suelo, al tiempo que le entrega cantidades equivalentes de otros, para establecer un nuevo equilibrio entre las 2 fases. Se da por atracción electrostática entre la superficie cargada de un coloide y un ión con carga contraria y se llama adsorción. -1 La unidad en que se expresa es el centimol carga por cada kilogramo k ilogramo de sustancia (cmolc kg ). Importancia del intercambio iónico en el suelo._ El El fenómeno iónico es de mucha importancia en el suelo: Los cationes metálicos adsorbidos pueden pasar a la solución y ser tomados por las plantas al intercambiarse por H+ liberados por las raíces. Los nutrientes catiónicos, como el K, aplicados en fertilizantes pueden almacenarse en el suelo, para luego ser tomados por las plantas. La adición de agua de riego con mucho sodio en solución, puede llegar a sodificar el suelo. Al suceder esto el intercambio es desfavorable puesto que el sodio tiende a dispersar las partículas.
ORIGEN DE LAS CARGAS DE LAS PARTICULAS DEL SUELO. La formación de carga de los intercambiadores del suelo puede tener dos orígenes: carga permanente o fija y carga variable o pH dependiente. En los minerales arcillosos predomina la carga fija o permanente, mientras que en los complejos húmicos, la variable o pH dependiente.
1) Carga fija o permanente: permanente: Es propio de las arcillas silicatadas del suelo. Se produce por sustitución isomórfica. La consecuencia de la sustitución isomórfica es la generación de una carga fija negativa que se traslada a la superficie activa de las arcillas. Es por ello que la carga de los suelos es preferencialmente negativa y el intercambio es preferencialmente Intercambio de Cationes, llamado capacidad de intercambio catiónica (CIC). 2) Carga variable o pH - dependiente. Es originada por hidrólisis de los grupos terminales, -OH de Si, Fe Fe y Al, en arcillas y por restos carbonilos (R-C=O), carboxilos (R-CO=OH) (R-CO=OH) y alcoholes (R-C-OH), de las sustancias húmicas.
CATIONES Y CAPACIDAD DE INTERCAMBIO DE CATIONES (CIC). La capacidad de intercambio catiónico es una medida importante de la fertilidad a la productividad potencial de los suelos. La CIC es una medida de la cantidad de cationes que pueden ser absorbidos o retenidos por un suelo. Las partículas de arcilla y la materia orgánica del suelo tienen carga negativa neta. Esto significa que los cationes (iones con carga eléctrica positiva) son atraídos y retenidos sobre la superficie de estos materiales del suelo. Los cationes de la solución del suelo están en equilibrio dinámico con los cationes absorbidos sobre la superficie de la arcilla y la materia orgánica. Los suelos contienen cantidades variables y clases diferentes de arcilla y materia orgánica, de modo que la CIC total varía ampliamente. La materia orgánica tiene una CIC alta, por lo que los suelos con un alto contenido de materia orgánica presentan por lo general una CIC mayor que la de los suelos con un bajo contenido de materia orgánica. La cantidad relativa de cada uno de los cationes que son absorbidos en la superficie de las partículas de arcilla está estrechamente relacionada con propiedades importantes del suelo. Los suelos altamente ácidos exhiben un alto porcentaje de iones hidrógeno adsorbido, mientras que los suelos que poseen un pH favorable de 6 a 8 tienen un alto porcentaje de iones calcio en esa condición. Los suelos con alto contenido de iones sodio presentan un estado de dispersión y resisten la infiltración del agua, en tanto que los que poseen un alto porcentaje de iones calcio están bien agregados y exhiben altos caudales de infiltración. Los suelos minerales con una CIC alta tienden a ser más fértiles que los que poseen una CIC baja. La probabilidad de que los nutrientes se pierdan por lixiviación es baja, por lo que el suelo posee una mayor capacidad para almacenarlos y suministrarlos a los cultivos. La CIC varía ampliamente (Tabla). La gama de valores dentro de cierta clase de textura se debe en parte a diferencias en el contenido de materia orgánica. La CIC es la suma total de los cationes intercambiables de un suelo. Cuanto mayor es la CIC mayor es la cantidad de cationes que éste puede retener. El CIC Se expresa en miliequivalentes por cada 100 grs de suelo seco y se escribe meq/100 grs meq/100 grs meq/100 grs . Los minerales de arcilla presentan usualmente valores de CIC entre 10 y 150 meq/100 grs. La materia orgánica presenta valores entre 200 y 400 meq/100 grs. Cationes de mayor importancia con relación al crecimiento de las plantas son:
Calcio (Ca++) Magnesio (Mg++) Potacio (K +) Amonio (NH4) Estos son nutrientes y se encuentran involucrados directamente con el cr ecimiento de las plantas. El sodio (Na+) y Hidrógeno (H +), tienen un pronunciado efecto en la disponibilidad de los nutrientes y la humedad.
CAPACIDAD DE INTERCAMBIO DE ANIONES (CIA). Los suelos también pueden adsorber aniones, aunque en la mayoria de los suelos la cantidad de aniones adsorbidos es menor que la de cationes, por lo que el balance da una capacidad neta de adsorcion de cationes Se produce a través del desarrollo de cargas positivas en arcillas y sustancias orgánicas del suelo. Es en cantidad, significativamente menor que la CIC. -1 En suelos normales la CIA llega a valores de 0.2 - 2 cmolc kg . 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. Aniones intercambiables: los
32principales son PO 4 , SO4 , NO3 y Cl , también aniones
orgánicos como citrato y elementos de menor concentración como boratos y molibdatos.
MECANISMOS DEL INTERCAMBIO.
3. CONCLUSIONES
4. BIBLIOGRAFÍA http://www.smart-fertilizer.com/articulos/Capacidad-Intercambio-Cationico
Húmicos
1. La concentración de la solución: es la más importante; al aumentar la actividad del catión en la solución, aumenta el desplazamiento de cationes hacia el complejo de cambio (acción de masa). 2. La característica del catión: depende de la valencia del catión, los cationes polivalentes son adsorbidos en más cantidad, también depende del estado de oxidación que provoca cambios en su valencia y del grado de hidratación en donde los cationes más hidratados son menos adsorbidos al complejo. 3. Grado de afinidad intercambiador-catión: Se manifiesta en casos muy específicos, alterando las características anteriores. El intercambiador da preferencia a un catión específico.
