CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATINICOIng .Msc. Luis Bendez Diaz

CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIONICOSu Utilidad en la explotacin del suelo y adicin de nutrientes .Los cationes son los iones y molculas con carga positiva de los nutrientes : Calcio (Ca) , magnesio (Mg) , potasio (K) , sodio (Na) , hidrgeno (H) y amonio (NH4) . Las partculas de arcilla, son los componentes de carga negativa del suelo . Dichas partculas (arcilla) atraen ,retienen y desprenden partculas de nutrientes con carga positiva (cationes ) . Las partculas de materias orgnicas poseen tambin una carga negativa por lo cual atraen cationes de carga positivas. Las partculas de arena no tienen reactividad .

La capacidad de intercambio catinico ( CIC ) , es la capacidad del suelo para retener o intercambiar cationes . La fuerza de la carga positiva de un catin vara permitiendo que un catin reemplace a otro en una partcula del suelo con carga negativa . C.I.C. DE LAS RACES Los grupos carboxilos ( - COOH) de las sustancias ppticas son los responsables de la > proporcin (70 % - 90 % ) de la CIC de las races . Esto da lugar a un proceso de absorcin de iones que es pasivo ,ya que es externo y diferentes de la entrada del in al interior de las races (proceso activo y metablico ) . Las plantas con mayor CIC absorben preferentemente cationes bivalentes , con respecto a los monovalentes . Este mecanismo es de hasta 3 % de la absorcin total .

Esta propiedad le permite a las races absorber nutrientes del suelo directamente por contacto ( Intercepcin radicular ). Importante en sp. con asociacin simbitica ( micorrizas ).

Es posible estimar el CIC de un suelo ? Si , conociendo la composicin del mismo . Por ejemplo : 4 % de Materia orgnica 0.04 x 200 = 8.0 meq . 15 % Montmorillonita 0.15 x 80 = 12.0 meq. 5 % de Illita 0.05 x 80 = 1.5 meq.

ALGUNAS APLICACIONES PRACTICAS Suelos con CIC entre 11 y 50

Suelos con CIC entre 1 y 10

Alto contenido de arcilla Se requiere mas cal para corregir el pH . Mayor capacidad para retener nutrientes a una profundidad dada . Ramificaciones fsicas de un suelo con alto contenido de arcilla . Alta capacidad de retencin de agua .

Alto contenido de arena . Mayor lixiviacin de N y K . Se requiere menos cal para corregir el pH . Ramificaciones fsicas de un suelo con mucha arena . Baja capacidad de retencin de agua

C.I.C. DE LOS SUELOSIntercambio Inico : Proceso reversible por el cual un catin o anin absorbido sobre la fase slida , es intercambiado por otro que se encuentra en la solucin suelo , manteniendo as el equilibrio que es dinmico . Intercambio Catinico : Es el intercambio de cationes entre a la fase slida y ala solucin del suelo .Este depende del tipo de arcilla ( 2:1 ; 1:1 ; xidos e hidrxidos ) - a < pH < C.I.C. -A < pH > C.I.A. Montmorillonita C.I.A < 5 meq. / 100 gr. Caolinita C.I.A = 43 meq./ 100 gr.

COMO SE ORIGINAN LAS CARGAS DEL SUELO ? La principal fuente del origen de las cargas en el suelo es la Sustitucin Isomrfica , en las arcillas de tipo 2: 1 . Cargas permanentes : Son las cargas (-) existentes en la cara de los coloides inorgnicos , que poseen similar tamao , pero carga menor .( Al+++ por Si+++ ; Mg++ por Al+++ ; etc . ) Cargas no permanentes : Se originan por prdida de H+ (deprotohacin ) de diferentes grupos o radicales existentes en las caras exteriores de los coloides orgnicos e inorgnicos .

CAOLINITACapa Octadrica Capa TetradricaOH OH OH OH OH OH OH OH OH 6 OH 4 Al 4 O y 2 OH 4 Si 6O

Al 4Si4O10 (OH) 8

MONTMORILLONITATetradro Octadro TetradroOH OH OH OH OH 6O 4 Si 4 O y 2 OH 4 Al 4 O y 2 OH 4 Si 6O

Al 2 Si4O10 (OH) 2 x 2 = Al 4 Si8 O20 ( OH) 4

TETRAEDRO DE SILICIO

Silicio Oxgeno

OCTAEDRO DE ALUMINIO

Fierro,Aluminio,Magnesio Hidroxilos

.

.

COMBINACIONES DE ARCILLAS Y SUS DIFERENTES CAPASINTERCAPA O plane Si plane O , OH plane Al , Mg plane O , OH plane Si plane O plane

TETRAEDRO

OCTAEDRO TETRAEDRO

CAPA

Absorcin de cationes y aguaO plane Si plane O , OH plane Al , Mg plane O , OH plane Si plane O plane

INTERCAPA

TETRAEDRO

OCTAEDRO TETRAEDRO

CAPA

INTERCAPA

CRISTAL O MICELA

UNIDAD ESTRUCTURAL

FORMA

TIPO DE CAMBIO

RADIO INICO

SI ++++TETRAEDRO

0.42 0.51

Al +++ AL+++ MgPR O + +

0.51 0.66 0.74

OCTAEDRO

Fe ++

ABSORCIN DE CATIONES POR HUMUS COLOIDALOCOO OCOO OCOO OCOO OCOO Cargas negativas Ca2+

H+ K+ Mg 2+ H+ NH4+ H+ Na+ Absorcin de cationes

Unidad central de humus coloidal

OH (Los grupos de hidrxiods fenlicos estan formados por anillos aromticos ) Otros -OH y el grupo carboxilo (-COOH) estn unidos a tomos de carbono.

Absorcin de cationesEn las regiones hmedas , los cationes de calcio , aluminio y el hidrgeno son mas numerosos que en regiones ridas , donde el calcio magnesio , y potasio y el sodio predominan. Un coloide complejo o simple se puede presentar en cada regin .Ca2+ Ca2+ Al3+ H+

Mg 2+ MICELA K+

MICELA

Na+

(en regiones hmedas )

(en regiones ridas )

Minerales arcillosos de silicatos en microfotografa

Superficie de la raizH-

NO

3

NO4+

NO4+ K+

ClayK+

Suelo aireadoCa 2+

OH HCO

-

Ca 2+ H2PO4Ca 2+ Ca 2+

3

MateriaNO3-

OrgnicaMg 2+ CO32-

Diagrama Del IntercambioH2CO3-

HROH NO H2PO43

Ca 2+ HCO3Mg 2+ HCO3Ca2+

MineralOrgnico en el suelo

Caliza CaCO3 MgCO3HCO3-

Cargas negativas de una partcula de arcillaCa++ NH4+ Mg++ H+ K+ Ca++ Ca++ Na+ Ca++ Mg++ H+ Ca++ Ca++ Ca++ Mg++ Ca++ K+ H+ Ca++

Ca++

Ca++ NO3Mg+ +

K+

H+ OH -

AGUAMg++ H+

Mg++

SO42-

Na+ H+

Cl -

AIRE

VISTA ESQUEMTICA DEL INTERCAMBIO CATINICO

CIC 25Mas arcillas , mas posiciones Para retener cationes

CIC 5Contenido bajo de arcillas Menos posiciones para retener cationes

H+ Ca ++ Mg++ NH4+ Na + K+ H+ H+ H+ARENA 50 CIC (arcilla) ARCILLA GAMA COMUN DE CIC 0 CIC (arena)

K+

EN EL SUELOILLA ARC

LOS POLOS OPUESTOS SE ATRAEN+

LOS POLOS IDENTICOS SE REPELEN

ARCI LL A

NIO MO A

NH 4

ARCI LL A

NIT RA TO

NO 33

RIA ATE M ICA GN OR

Ca ++ CAL CIO

I LLA ARC

O ASI POT

K

+

O FAT FOS

Po 4

3

COMPOSICIN QUMICA DE ALGUNOS MINERALES DE ARCILLA ENCONTRADOS EN EL SUELO MINERAL Si O2 Al2 O3 Mg O K2 O Fe2 O3 Fe O Ca O Na2 O H2 O+ H2 O CAOLINITA 45.80 39.55 0.14 0.03 0.57 0.18 0.41 13.92 0.17 ILLITA 56.91 18.55 2.07 5.10 4.99 0.26 1.59 0.43 5.98 2.86 MONTMORI- VERMICULILLONITA TA 51.14 19.76 3.22 0.04 0.83 1.62 0.11 7.99 14.81 34.04 15.37 22.58 0.00 8.01 0.00 0.00 19.93 -

CARACTERSTICAS IMPORTANTES DE LAS ARCILLAS ESTRUCTURA UNION ENTRE ESPACIO ENTRE CAPAS CRISTALINA CAPAS 1:1 No expandible HidrgenoCAOLINITA

MINERAL

7.2 10

A A

2:1 No expandible PotasioILLITA MONTMORILLONITA

Expandible

Van der waals

9.6 21.4 A 14 15 A

VERMICULITA

2:1 parcialmente Magnesio expandible

CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATINICO DE LAS ARCILLAS Y HUMUSCAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATINICO (Meq./ 100 gr.). REPRESENTATIVA RANGO USUAL

CAOLINITA ILLITA MONTMORILLONITA VERMICULITA ALFANO MICAS

10 45 80 150 100 200

3 - 5 40 - 50 60 - 100 100 - 200 80 - 200 100 - 300

CARGAS NETAS DE LAS ARCILLAS A DIFERENTES pH8 7 pH 6 5 4 20 0 -20 -40 -60 -80 -100 -120 CARGA NETA DE LA RACILLA ( meq. / 100 gr.) Alofano Caolinita Illita monmorillonita

CONTENIDOS DE ARENA Y CIC DE DIFERENTES SERIES DE SUELOS UBICADAS DE W A E EN EL SUR DE SANTA F

Serie SuelosSanta Ana (hapludol ntico) Santa Isabel (hapludol tpico ) Maggiolo (Argiudol tpico) Venado tuerto (A. tpico ) Pergamino (Ar. tpico )

Prof. ParmeSue.(cm.) tros 61 98 Arena CIC Arena CIC Arena CIC Arena CIC Arena CIC

A A1 48.1 18.4 39.0 15.0 46.3 14.1 14.1 22.3 12.3 21.1

B1

HORIZONTES AC B2 B3 54.7 14.4 38.8 16.5 46.0 15.2 40.2 16.1 50.1 13.0 25.3 18.4 17.5 24.1

C C 63.7 18.8 41.8 13.9 55.3 11.4 33.8 13.6 23.1 25.3

74 115 160

19.1 19.7 12.9 18.6

19.9 21.1 11.2 32.0

ABSORCIN DE IONES POR LA PLANTARAIZ

H+ + H Ca ++ Mg++ + + H + Ca H+ H+ + 2 K

PARTCULA

1

K+ Mg++

DE SUELOIN EN SOLUCIN

PARED CELULAR

INTERFACE

K+ 3 Ca ++ H+ K+ K+ Ca+ +

CARGA NEGATIVA

+ + + + Ca ++ Ca Ca

5

K+

4

HOH

SOLUCIN DEL SUELO 1 2 3 4 5Intercambio por contacto entre H + sobre la raz y el K+ del suelo Intercamnbio del H+ dela raz por el K+ del a solucin Difusin del in Calcio desde la zona de alta concentracin a una de baja concentracin Flujo masal de K+ en el agua a travs de la raz Extensin de la raz dentro de una zona que contiene el in .

K+

FIN