Explicación para la existencia de la Serie Liotrópica (Adaptado de

Explicación para la existencia de la Serie Liotrópica (Adaptado de Havlin, 1992)
Ión
Radio (Ao )
Area (Ao2 )
Densidad de
carga (carga/Ao2 )
Al+3
0.50
5.31
0.56
Ca+2
0.99
22.2
0.09
Mg+2
0.65
12.31
0.16
NH4 +
1.33
25.35
0.04
Na+
0.95
22.23
0.05
H+
-
Razonamiento;
1. La densidad de carga afecta el grado de hidratación (cantidad de moleculas de agua asociadas
al catión). A mayor densidad de carga, mayor hidratación (esto es valido solo para catiónes
de la misma valencia).
2. Para monovalentes, Na+ es el ión que se hidrata con mayor facilidad. Para divalentes Ca+2
tiene un radio hidratado menor.
3. La facilidad de adsorción y desorción de un catión es una función de la carga del catión y
cuan cercano este puede llegar a los sitios de intercambio (negativos). El agua de hidratación
aumenta la distancia entre los iones y los sitios de intercambio.
4. La serie liotrópica esta basada primero en la valencia del catión. Cationes trivalentes son
mas fuertemente atraidos que los divalentes. Los divalentes son mas fuertemente atraidos
que los monovalentes. Distinciones entre iones de la misma valencia se hace en base a el
grado de hidratación (paso 2).
Por lo tanto el orden de retención de cationes a los coloides es de: Al+3 > H+ > Ca+2 > Mg+2 >
NH4 + = K > Na+
5. El ion hidronio (H+), al ser monovalente y altamente hidratado debería estar cerca del Na en
el orden de adsorción. La realidad es que H+ no se hidrata como debería y se puede entonces
mover con mayor facilidad (o ser retenido con mayor fuerza) a los sitios de intercambio.
Definiciones de equivalencia y peso equivalente
Peso atómico: peso en gramos de 6.02 x 1023 atomos de una sustancia
?
1 mol de una sustancia equivale a 6.02 x 1023 atomos, moleculas, iones, compuestos
etc.. Por lo tanto las unidades de un mol son en gramos por mol (g/mol).
Peso equivalente : peso en gramos de 6.02 x 1023 cargas de una sustancia
?
Cantidad (masa) de una sustancia (ej. catión, anión, compuesto) que reacciona con ó
desplasa un gramo de hidrogeno (H+), el cual es igual al numero de Avogadro de
cargas (+ ó -).
1 equivalente de una sustancia equivale a 6.02 x 1023 cargas. Por lo tanto las unidades de peso
equivalente son en gramos por equivalente (g/eq).
Observe que las definiciones de peso atómico y peso equivalente son muy similares.
peso atómico
= gramos por 6.02 x 1023 atomos, iones o moleculas
peso equivalente
= gramos por 6.02 x 1023 cargas (+ ó -)
El uso del termino equivalencia en química de suelos ó fertilidad de suelos es una forma
conveniente de expresar las cantidades de iones intercambiables in suelos. En problemas de
intercambio cationico los conceptos de peso atómico y peso equivalente están relacionados.
peso equivalente de A = (peso atomico de A / valencia de A). Por ejemplo:
Elemento
Peso atómico
valencia
Peso equivalente
(g/mol)
(+ ó -)
(g/eq)
Ca+2
40
2
20
+
K
39
1
39
Al+3
27
3
9
Si un suelo tiene 1 mol de iones de Ca+2 (6.02 x 1023 iones), entonces hay 12 x 1023 cargas,
porque cada ion de Ca+2 tiene 2 cargas. La definición del peso equivale nte dice que 1
equivalente de Ca+2 pesa 20 g (20g/eq ó 20 g / 6.02 x 2023 cargas). Recordar también que 1 mol
de Ca+2 pesa 40 g (40g/mol ó 40 g / 6.02 x 1023 iones).
El uso de equivalentes para expresar concentraciones o cantidades de nutrimentos en suelos es
conveniente por la naturaleza de las reacciones de intercambio. Si Ca +2 remplaza a K+ en los
sitios de intercambio, entonces cada catión de Ca +2 puede reemplazar dos cationes de K+,
pero 1 equivalente de Ca +2 reemplaza 1 equivalente de K+ o cualquier otro catión.
El peso equivalente de compuestos se determina conociendo la reacción el cual está envuelto el
compuesto. Por ejemplo:
CaCO3 + 2HCl =======> Ca+2 + 2Cl- + H2 O + CO2
¿Cuál es el peso equivalente de CaCO3 en esta reacción?
1 mol de CaCO3 neutraliza 2 moles de HCl, por lo tanto (100 g/mol) / (2 cargas/mol) = 50