PROPIEDADES QUÍMICAS DEL SUELO

DEFINICIONES • Ión: Átomos o moléculas que pierden o ganan electrones por lo cual adquieren una determinada carga; si ganan adquieren carga negativa: aniones (Cl-, NO3-); si pierden adquieren carga positiva: cationes (Na+, NH4+). • Los principales cationes en el suelo: H+, K+, Na+, NH4+, Ca2+, Mg2+, Mn2+, Cu2+, Zn2+, Al3+, Fe3+, Si4+. • Los aniones más frecuentes en el suelo: OH-, NO3-, Cl-, HCO3-, H2PO4-, H2BO3-, F-, SO42-, CO32-, HPO42-, MoO42-, SeO42-. • Equivalente: Es el peso atómico o iónico, en gramos, dividido por el número de oxidación del átomo o del ión correspondiente; ej. peso de un equivalente de Ca2+: 40 (peso atómico) ÷ 2 (número de oxidación) = 20 g. Daniel F. Jaramillo J. Profesor Titular. Universidad Nacional de Colombia. Medellín.

SOLUCIONES • Una solución es una mezcla homogénea de • • •

moléculas, átomos o iones de dos o más sustancias diferentes Molaridad (M): número de moles de soluto que hay en un litro de solución Normalidad (N): equivalentes de soluto que hay disueltos en un litro de solución Partes por millón (ppm): para expresar bajas concentraciones; ellas implican que hay un determinado número de partes de soluto por un millón (106) de partes de solución Daniel F. Jaramillo J. Profesor Titular. Universidad Nacional de Colombia. Medellín.

LOS COLOIDES DEL SUELO • Tamaño < 0.001 mm de diámetro • Alta superficie específica • Carga eléctrica que les confiere una alta reactividad • • • •

química. En el suelo: partículas de tamaño arcilla y compuestos húmicos. Responsables de la actividad físico-química Los coloides del suelo pueden poseer dos tipos de carga: Permanente o Variable Las arcillas 2:1 y 2:1:1 aportan carga permanente y negativa Las arcillas 1:1, los óxidos de Fe, Al y Mn aportan carga variable, tanto negativa como positiva y el humus aporta carga variable, principalmente negativa. Daniel F. Jaramillo J. Profesor Titular. Universidad Nacional de Colombia. Medellín.

CARGA PERMANENTE • Carga que está presente siempre en el coloide, debido a que la adquiere durante su proceso de formación.

• Se produce mediante sustitución isomórfica, el cual consiste en reemplazar el catión central de las unidades estructurales básicas de los filosilicatos (tetraedros y octaedros) por otros cationes de tamaño similar.

• Predomina en los silicatos laminares 2:1 y 2:1:1, estando prácticamente ausente en los 1:1 y en los demás coloides del suelo.

• Es característica de suelos de los órdenes Vertisol y Mollisol y de buena parte de los Alfisoles. Daniel F. Jaramillo J. Profesor Titular. Universidad Nacional de Colombia. Medellín.

CARGA PERMANENTE Al2 Si4 O10 (OH)2 ION Al 2 Si 4 O 10 (OH) 2

CARGA UNITARIA DEL ION 3+ 4+ 21TOTAL

CARGA TOTAL POR ION 6+ 16+ 202-

CARGA TOTAL POR MEDIA CELDA 22+ (carga por cationes) 22- (carga por aniones) 0 (carga neta por media celda)

Al1.5 Mg0.5 Si4 O10 (OH)2 ION Al 1.5 Mg 0.5 Si 4 O 10 (OH) 2

CARGA UNITARIA CARGA TOTAL DEL ION POR ION 3+ 4.5+ 2+ 1+ 4+ 16+ 22012TOTAL

CARGA TOTAL POR MEDIA CELDA

21.5+ (carga por cationes) 22- (carga por aniones) 0.5- (carga neta por media celda)

Daniel F. Jaramillo J. Profesor Titular. Universidad Nacional de Colombia. Medellín.

CARGA VARIABLE • Se desarrolla cuando cambian las condiciones • • • • •

ambientales del medio en el cual se encuentra el coloide. La propiedad que más afecta la carga variable es el pH: carga dependiente del pH. Es posible generar cargas positivas o negativas: punto de carga cero (PCC ó PZC): valor de pH en el cual las partículas sólidas del suelo de carga superficial variable, no tienen carga neta. Si el pH del medio > PCC, los coloides generarán cargas negativas y, si el pH < PCC, producirán cargas positivas. Predomina en los minerales silicatados de tipo 1:1, en los sesquióxidos de Fe y de Al, en los aluminosilicatos no cristalinos y en los coloides orgánicos. Es dominante, en general, en los órdenes Oxisol, Ultisol, Andisol y Espodosol; en Colombia también es frecuente en los Inceptisoles y Entisoles. Daniel F. Jaramillo J. Profesor Titular. Universidad Nacional de Colombia. Medellín.

PRODUCCIÓN CARGA VARIABLE Si – O -1 | O -½ | Al | OH -½ _____________ -2

←+ 2OH −

Si – OH | OH +½ | Al | OH -½ _____________ 0

pH > PCC

pH = PCC

R – COO- - 1 R – O-

-1

pH > PCC

R – COOH 0 ←+ OH

R – OH

0

pH = PCC

+ H+→

Si – OH | OH +½ | Al | OHL LH + ½ ______________ +1 pH < PCC

No produce carga + + H+ →

No produce carga + pH < PCC

Daniel F. Jaramillo J. Profesor Titular. Universidad Nacional de Colombia. Medellín.

PCC DE ALGUNOS COLOIDES COLOIDE Gibsita Goetita Hematita Ferrihidrita Alofano Caolinita TiO2 MnO2 Esmectita SiO2

PCC 9.5 8.1 7.5 6.9 6.5 4.6 4.5 4 2.5 2 Daniel F. Jaramillo J. Profesor Titular. Universidad Nacional de Colombia. Medellín.

IMPORTANCIA DE LA CARGA DE LOS COLOIDES








Evita el lavado de iones del suelo Favorece un buen abastecimiento nutricional para las plantas Propicia la fijación de algunos aniones como fosfatos Propicia la retención de iones que pueden llegar a ser tóxicos para las plantas y/u otros organismos como Cu, Pb, Ni, Cd, Co, V, Se y Mo Afecta procesos como migración de iones, dispersión, floculación, hinchamiento y contracción Daniel F. Jaramillo J. Profesor Titular. Universidad Nacional de Colombia. Medellín.