propiedades quimicas - Universidad Nacional de Colombia : Sede

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)
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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.
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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
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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.