Prop. f q 2 pdf de rak

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

INTERCAMBIO IINTERCAMBIO IÓÓNICONICO

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


FACTORES QUE CONTROLAN EL FACTORES QUE CONTROLAN EL INTERCAMBIO IINTERCAMBIO IÓÓNICONICO

PROPIEDADES DEL CAMBIADOR (COLOIDE):• Cantidad y Tipo de arcilla y de materia orgánica activa del suelo• Superficie específica que presenten los coloides• Densidad de carga de los coloides

PROPIEDADES DEL IÓN:• La carga del ión: iones con carga mayor son retenidos con mayor

firmeza por los cambiadores del suelo, cuando tienen igual tamaño• El tamaño del radio hidratado del ión: al aumentar la cantidad de

moléculas de agua que rodean el ión disminuye la fuerza de la retención que ejerce sobre él el coloide

• El tamaño del radio cristalográfico del ión: a mayor tamaño del ión deshidratado, mayor es la fuerza con la cual es retenido el ión

• La concentración del ión: según la ley de acción de masas, aquel ión que se encuentre en mayor cantidad, será el que se retendrápreferencialmente en el suelo


CIC• Capacidad que posee un suelo de adsorber cationes. Es equivalente a la carga negativa del suelo

• Los cationes que son sometidos a esta retención quedan protegidos contra los procesos de lixiviación

• Se expresa en cmol (+) kg-1 de suelo o en meq (100 g de suelo)-1

• Depende de la cantidad y tipo de coloides que tiene el suelo:

CIC del suelo = CIC Ar + CIC M.O.


DETERMINACIDETERMINACIÓÓN DE LA CIC N DE LA CIC DEL SUELODEL SUELO

• Característica: La CIC tiene una fuerte dependencia del pH del suelo.

• Condiciones de pH para hacer la determinación de la CIC del suelo:A pH 8.2, útil para suelos alcalinos.A pH 7, para suelos que presentan una reacción entre ligeramente ácida y ligeramente alcalina, muy adecuada para suelos con carga permanente.Al pH del suelo para aquellos suelos que son ácidos y cuya carga es predominantemente variable.

• Etapas de la determinación:Etapa de saturación del suelo con soluciones salinas de un determinado catión.Etapa de lavado del exceso de la solución saturadora.Etapa de determinación del catión indicador extraído del suelo.



A pH 8.2:� método del acetato de sodio 1 M a pH 8.2� método por suma de cationes: bases extraídas con acetato de amonio 1 N y neutro mas acidez extraída con cloruro de bario-trietanolamina a pH 8.2

A pH 7:� método del acetato de amonio 1 N y neutro � método del acetato de cobre 0.1 M y neutro

Al pH del suelo:� Método de la CICE: bases extraídas con acetato de amonio 1 N y neutro mas acidez intercambiable extraída con KCl 1 N


DETERMINACIDETERMINACIÓÓN DE LA CIC DEL N DE LA CIC DEL SUELOSUELO

Mg2+ K+

Al3+

Na+

Fe3+

NH4+

H+

Ca2+

Al3+

Mg2+

Fe3+H+

K+

NH4+

−

−

−

− −

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−−

NH4OAc 1N pH 7

NH4+

NH4+

NH4+

−

−

−

− −

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−−

NH4+

NH4+

NH4+

NH4+NH4

+

NH4+

NH4+

NH4+

NH4+

NH4+

NH4+

NH4+

NH4+

NH4+

Fe3+

H+Mg2+

Al3+

K+ Ca2+

Fe3+ Na+

K+

Mg2+

Al3+

H+

NaCl 10%



Na+

Na+

−

−

−

− −

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−−

Na+

Na+

Na+

Na+Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

NH4+

NH4+

NH4+

NH4+

NH4+

NH4+

NH4+

NH4+

NH4+


CARACTERIZACICARACTERIZACIÓÓN DE LA CIC N DE LA CIC DE ALGUNOS COLOIDESDE ALGUNOS COLOIDES

CIC [ cmol (+) kg-1 de arcilla ] COLOIDE

A pH 8.2 CICE CICV

CICV (% DE LA CIC

TOTAL) Montmorillonita 118 112 6 5.1 Vermiculita 85 85 0 0 Illita 19 11 8 42.1 Haloisita 18 6 12 6.7 Caolinita 4 1 3 75 Gibsita 5 0 5 100 Goetita 4 0 4 100 Alofano 51 10 41 80.4


CIC de diferentes coloides CIC de diferentes coloides comunes en sueloscomunes en suelos

CIC [ cmol (+) kg-1 de material ] COLOIDE RANGO DE VALORES VALOR PROMEDIO

Vermiculita 100 - 150 125 Montmorillonita 80 - 120 100 Ilita 20 - 40 30 Clorita 10 - 50 30 Caolinita 3 - 15 9 Haloisita 5 - 10 7.5 Sesquióxidos de Fe y Al amorfos

3 - 10 6.5

Alofano 10 - 150 80 Coloide orgánico 100 - 300 200


CIC DE UN MOLLISOL DE CLIMA CIC DE UN MOLLISOL DE CLIMA CCÁÁLIDO SECOLIDO SECO

8,04

13,23

15

0

5

10

15

20

25

30

Ap A Ab

HORIZONTE

cmol (+

) kg-1

de suelo

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

(%)

CIC 7 CICE CICV CICV (% )


CIC DE UN ANDISOL DE CLIMA CIC DE UN ANDISOL DE CLIMA FRFRÍÍO HO HÚÚMEDOMEDO

94,91 99,34 98,95

0

10

20

30

40

50

60

Ap AB Bw

HORIZONTES

cmol (+

) kg-1

de suelo

0

20

40

60

80

100

(%)

CIC 7 CICE CICV CICV (%)


APLICACIONES DE LA CIC DEL APLICACIONES DE LA CIC DEL SUELOSUELO

• CARACTERIZAR LA CARGA DEL SUELO:

• CARACTERIZAR LA FERTILIDAD DEL SUELO:

• CLASIFICACIÓN DE SUELOS

CICE7CICCICV −=

100xCICEó7CIC

)C()C(conSaturación

+

+=


CIACIA• Capacidad que posee un suelo de adsorber aniones intercambiables y es equivalente a la carga positiva del mismo

• Es importante en suelos con altos contenidos de sesquióxidos de Fe y Al y en suelos tropicales fuertemente intemperizados, sobre todo a pH bajo

• Afecta algunos nutrientes para la planta como NO3

- y SO42- y facilita la contaminación de

suelos con algunos pesticidas, como el 2,4,5-T y el 2,4-D, así como algunos metales pesados como el Cr y el As


ADSORCIADSORCIÓÓN ESPECN ESPECÍÍFICA O FICA O SELECTIVASELECTIVA

• Se da con cationes y con aniones. No son intercambiables

• Los coloides de carga variable son los responsables de ella

• En los coloides del suelo se han observado preferencias en la adsorción de los iones que definen las series liotrópicas

• Las series liotrópicas tienen validez sólo para determinados rangos de pH en cada coloide


ADSORCIADSORCIÓÓN ESPECN ESPECÍÍFICA FICA CATICATIÓÓNICANICA

• Los sesquióxidos de Fe, Al y Mn son los principales responsables

• Metales alcalinos y metales pesados Zn, Co y Cd

• Acumulación de Mn, Cu, Co, Ni, Zn, Pb, Cr, V

• Controla disponibilidad y toxicidad de iones metálicos para la planta

AlAl3+3+ (H(H++) ) > Ca> Ca2+2+ > Mg> Mg2+2+ > K> K++ ≅≅≅≅≅≅≅≅ NH4NH4++ > > NaNa++


ADSORCIADSORCIÓÓN ESPECN ESPECÍÍFICA FICA ANIANIÓÓNICANICA

• En suelos de carga variable y en suelos oxídicos

• Determina la retención de fosfatos, sulfatos y silicatos

• Determina la fijación de fosfatos

HH22POPO44-- > HPO> HPO44

22-- > > SeOSeO4422--≅≅≅≅≅≅≅≅ HMoOHMoO44--

≅≅≅≅≅≅≅≅ FF-- > SO> SO4422-- > Cl> Cl-- > NO> NO33

--


LA DOBLE CAPA DIFUSA LA DOBLE CAPA DIFUSA -- DCD DCD • Modelos para explicar la distribución de los iones alrededor de las superficies cargadas electrostáticamente de los coloides del suelo

• El espesor de la DCD define la distancia hasta la cual actúan las fuerzas de retención del coloide sobre los iones del suelo: espacio que tiene el suelo para acumular los ionesintercambiables

• Iones que quedan por fuera de la DCD constituyen la solución externa o solución del suelo y son los iones solubles que están disponibles para la planta o para ser lixiviados


LA DCDLA DCD


ESPESOR DE LA DCDESPESOR DE LA DCD

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