CATIONES EN CATIONES EN SUELOSSUELOS

Vanesa CarbajosaNatalia DíezRaquel JuanLaureana de Prado

1.1. CONCEPTOSCONCEPTOS GENERALESGENERALES.Los procesos de intercambio iónico son

reversibles e ilimitados. Tienen una decisiva influencia en:

-Las propiedades físico-químicas del suelo.

-La alimentación de las plantas que crecen en ese suelo.

-La mayor o menor acidez del suelo.

- El modo de ser retenidos los nutrientes que se agregan.

Intercambio iónico: Proceso reversible por el cual las partículas sólidas del suelo o coloides adsorben iones de la fase acuosa y desorben cantidades equivalentes de otros iones, estableciéndose un dinámico entre ambas fases.

Según el tipo de iones que se intercambien:Cambio de cationes: Suelo-M   +   X+   ----->   Suelo-X   +   M+Cambio de aniones: Suelo-N   +   Y-    ----->    Suelo-Y   +   N-

Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC ó CCC):Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC ó CCC): Es Es una medida de la cantidad de cationes fácilmente una medida de la cantidad de cationes fácilmente

intercambiables que neutralizan la carga negativa de intercambiables que neutralizan la carga negativa de los minerales de arcilla y humus existentes en el suelo.los minerales de arcilla y humus existentes en el suelo.

meq/100 g de suelomeq/100 g de suelocmoles+/kg de suelo cmoles+/kg de suelo

Ionización de coloidesIonización de coloides-Cambiadores--Cambiadores-

Arcillas:Arcillas:

Arcilla-OH + OHArcilla-OH + OH-- Arcilla-OH Arcilla-OH-- + H+ H22OO

Humus:Humus:

Humus-OH Humus-OH ++ OH OH-- Humus-O Humus-O-- ++ H H22OO

Humus-COOH Humus-COOH ++ OH OH-- Humus-COO Humus-COO-- ++ H H22OO

Hidróxidos:Hidróxidos:

Fe(OH)3 Fe(OH)3 + + OHOH-- Fe(OH) Fe(OH)44--

2. RESPONSABLES DE LA CIC EN 2. RESPONSABLES DE LA CIC EN LOS SUELOSLOS SUELOS

FACTORES

CAMBIADORESCATIONES DE

CAMBIO

DENSIDAD DE CARGA

ESTRUCTURA CARGARADIO

EFECTIVOSUPERFICIE ESPECÍFICA

CONCENTRACIÓN

CIC DE ARCILLAS Y HUMUSCIC DE ARCILLAS Y HUMUSCompuestoCompuesto Media (meq/100 g de Media (meq/100 g de

suelo)suelo)Intervalo (meq/100 g Intervalo (meq/100 g de suelo)de suelo)

HumusHumus 200200 100-300100-300

AlófanaAlófana 150150 50-20050-200

IlitaIlita 3030 20-4020-40

CIC< de 10 meq/100g en suelos arenosos

CIC > de 40 meq/100g en suelos arcillosos con mucha materia orgánica

FACTORES

CAMBIADORESCATIONES DE

CAMBIO

DENSIDAD DE CARGA

ESTRUCTURA CARGARADIO

EFECTIVOSUPERFICIE ESPECÍFICA

CONCENTRACIÓN

Cationes de cambioCationes de cambioUnión catión-coloideUnión catión-coloide: por fuerzas: por fuerzas

electroestáticas que dependen de laelectroestáticas que dependen de la

distancia de la carga del catión a ladistancia de la carga del catión a la

superficie del coloide.superficie del coloide.

CATIÓN HIDRATACIÓN FIJACIÓNCATIÓN HIDRATACIÓN FIJACIÓN

¡EXCEPCIÓN! --> H+ ¡EXCEPCIÓN! --> H+

Radio efectivo= radio catión + radio Radio efectivo= radio catión + radio aguaagua

Poder de fijaciónPoder de fijación Según la carga:Según la carga:

AlAl3+3+ > Ca > Ca2+2+, Mg, Mg2+2+ > K > K++, Na, Na++, NH, NH44++,, HH++

– Tomando en cuenta el Tomando en cuenta el radio efectivoradio efectivo, el poder de , el poder de fijación real:fijación real:

AlAl3+3+ > Ca > Ca22, H, H++ > Mg > Mg2+ 2+ > K> K++, NH, NH44+ + > Na> Na++

Los efectos de concentración y dilución afectarán al equilibrio coloide-disolución:

[ ] Fijación

3. PORCENTAJE DE SATURACIÓN 3. PORCENTAJE DE SATURACIÓN DE BASESDE BASES

Bases de cambio: Bases de cambio: CaCa2+2+, Mg, Mg2+2+, K, K++, Na, Na++

Σ Bases = Saturación de bases (S)Σ Bases = Saturación de bases (S)

Σ Cationes ácidos = Insaturación Σ Cationes ácidos = Insaturación ((HH++, Al, Al3+3+))

T = CICT = CIC

V % = (S/T) X 100V % = (S/T) X 100V %V % SueloSuelo

< 40%< 40% DesaturadoDesaturado

40% - 40% - 50% 50%

Ligeramente Ligeramente saturadosaturado

50% - 50% - 80% 80%

Medianamente Medianamente saturadosaturado

> 80%> 80% SaturadoSaturado

Los principales cationes que se fijan Los principales cationes que se fijan en los suelos son: en los suelos son: CaCa2+2+, Mg, Mg2+2+, K, K++, Na, Na++ y Hy H++, Al, Al3+3+.. También son importantes También son importantes los cationes: los cationes: FeFe2+2+, Mn, Mn2+2+, Zn, Zn2+2+, Cu, Cu2+2+ y y NHNH44

++..

Saturación de bases aproximada Saturación de bases aproximada según pHsegún pH

pH del suelopH del suelo % de saturación de % de saturación de basesbases

3.93.9 00

4.54.5 00

5.35.3 2525

6.26.2 5050

7.17.1 7575

7.57.5 9090

8.08.0 100100

Factores que regulan el contenido de Factores que regulan el contenido de cationes del suelocationes del suelo

FACTORES INTRÍNSECOSFACTORES INTRÍNSECOS

Roca madre:Roca madre:- - Graníticas Graníticas Alto contenido de Alto contenido de SiSi4+4+ y Al y Al3+ 3+ Pobres en Pobres en cationes básicoscationes básicos- Calizas Calizas Ricas en Ricas en cationes básicoscationes básicos- Areniscas Areniscas HH++, Al, Al3+3+

CIC de las arcillasCIC de las arcillas

Materia orgánica:Materia orgánica:- Ácidos fúlvicos (pH bajo)Ácidos fúlvicos (pH bajo)- Ácidos húmicos (pH alto)Ácidos húmicos (pH alto)

Tamaño de los poros y capacidad de retenciónTamaño de los poros y capacidad de retención

4. Relaciones numéricas entre 4. Relaciones numéricas entre cationescationes

Porcentaje de Sodio Cambiable Porcentaje de Sodio Cambiable <15% <15% - Si el % es - Si el % es superior es posible que haya infiltración pobre y también superior es posible que haya infiltración pobre y también toxicidad para las plantas.toxicidad para las plantas.

Para evitar Para evitar interferencias iónicasinterferencias iónicas entre el cambiador y la entre el cambiador y la planta es preciso que haya estos % de cationes en el planta es preciso que haya estos % de cationes en el coloide de cambio:coloide de cambio:-Ca-Ca2+2+: 60%-80%: 60%-80%-Mg-Mg2+2+: 10%-20%: 10%-20%-K-K++: 3%-6%: 3%-6%-Na-Na++: <3%: <3%

CaCa2+ 2+ // MgMg2+ 2+ = 5= 5 KK++/Mg/Mg2+ 2+ = 0,2= 0,2

Técnica para el cálculo del CIC y de Técnica para el cálculo del CIC y de las bases de cambio de un suelolas bases de cambio de un suelo

۩ Reemplazamiento de los cationes con BaReemplazamiento de los cationes con Ba2+2+. . ۩ 2º reemplazamiento con Mg2º reemplazamiento con Mg2+2+ Parte disuelta y parte fijada. Parte disuelta y parte fijada.

۩ Meq añadidos – meq sobrantes = Meq añadidos – meq sobrantes = CIC CIC

۩ Espectrometría de absorción y emisión atómicaEspectrometría de absorción y emisión atómica