ya

1. 1
11
PROPIEDADESPROPIEDADES
FISICOQUIMICASFISICOQUIMICAS
““ComoComo lala fotosíntesisfotosíntesis y lay la
respiraciónrespiración,, probablementeprobablemente
ningúnningún procesoproceso en laen la
Naturaleza esNaturaleza es tan vitaltan vital parapara lala
vidavida vegetal y animalvegetal y animal como elcomo el
intercambiointercambio dede ionesiones,, entreentre
laslas partículaspartículas dede suelosuelo yy laslas
raícesraíces dede laslas plantasplantas.”.”
Brady

2. 2
22
Actividad fisicoquímica deActividad fisicoquímica de
los suelos depende de:los suelos depende de:
Tipo y superficie específica de lasTipo y superficie específica de las
partículaspartículas
Desarrollo de cargas eléctricasDesarrollo de cargas eléctricas
N° de partículas gN° de partículas g-1-1
Superficie específicaSuperficie específica
(cm(cm22
gg-1-1
))
aa mfmf
AA
((coloidescoloides))

3. 3
33
Coloides del sueloColoides del suelo
TamañoTamaño..
Se clasifican en:Se clasifican en:
•• Inorgánicos:Inorgánicos:
•• Orgánicos:Orgánicos:
un coloide hidratado = micelaun coloide hidratado = micela
Tipos de carga desarrolladaTipos de carga desarrollada
Carga permanenteCarga permanente
Carga variableCarga variable
La carga neta o total del suelo es la sumaLa carga neta o total del suelo es la suma
algebraica de sus cargas positivas y negativasalgebraica de sus cargas positivas y negativas

4. 4
44
Sustitución isomórficaSustitución isomórfica
AlAl++++++
AlAl+3+3
TetraedroTetraedro
OctaedroOctaedro
MgMg++++
Sustitución isomórficaSustitución isomórfica
AlAl++++++ porpor SiSi++++++++ enen tetraedrostetraedros
MgMg++++, Fe, Fe++++ porpor AlAl++++++ enen octaedrosoctaedros

5. 5
55
Bordes quebradosBordes quebrados
Coloide orgánicoColoide orgánico
(ionización de grupos)(ionización de grupos)
Hidroxilo: [-OH]Hidroxilo: [-OH]
Carboxilo: [-COOH]Carboxilo: [-COOH]
Fenoles: [-CFenoles: [-C66HH44OH]OH]
Aminas: [- NHAminas: [- NH22]]
Metaoxilo: [-OCHMetaoxilo: [-OCH33]]

6. 6
66
pHpH
pH del suelo
-
0
+
cargacarga variable (variable (dependiente deldependiente del
pH)pH)
Carga
permanente
(SI)

7. 7
77
CaracterísticasCaracterísticas dede cargacarga
Carga negativaCarga negativa CargaCarga
positivapositiva
ColoideColoide TotalTotal Constante VariableConstante Variable
((cmolcmolcc/kg/kg) (%)) (%) (%)(%) ((cmolcmolcc/kg/kg))
OrgánicoOrgánico 200200 1010 9090 00
EsmectitaEsmectita 100100 9595 55 00
CaolinitaCaolinita 88 5 95 25 95 2
GibsitaGibsita 44 0 100 50 100 5
Carga dependiente delCarga dependiente del pHpH
O -
CO O -
O -
CO O -
O -
CO O -
O -
CO O -
H um us
O -
COOH
OH
CO O -
OH
COOH
O -
COOH
H um us
pH = 5,2 pH = 6,8

8. 8
88
CargaCarga dede unun suelo volcánicosuelo volcánico
CargasuperficialCargasuperficial
pH del suelopH del suelo
Carga negativaCarga negativa
Carga positivaCarga positiva
Carga netaCarga neta
Punto de carga ceroPunto de carga cero
ADSORCIONADSORCION ≠≠ ABSORCIONABSORCION ≠≠ FIJACIONFIJACION

9. 9
99
Hidratación de coloide
+ Catión
Molécula de agua
Partícula de
arcilla
Capa de agua
adsorbida
+
+
+
+
+
Iones comunes en los suelos

10. 10
1010
Material parental/ElementosMaterial parental/Elementos
(fondo geoquímico)(fondo geoquímico)
Roca Igneas Sedimentarias
Elemento Ultramáfica Máfica Intermedia Acida Acida Sedimentos Esquistos Areniscas Calcáreas
(volcánica) arcilloso
B, ppm 1-5 50-20 9-25 10-30 15-25 120 130 30 20-30
Si, % 19.0-20.5 23-24 26.0-29.1 31.4-34.2 30.8-33.6 24-5-27-5 24.0-27.5 31.15-36.8 2.4-4.0
As, ppm 15-1.0 0-6-2,0 1.0-2.5 1-0-16 1.5-2.5 13 5-13 1-0-1.2 1.0-14
Se, PPM 0.02-0.05 0.01-0.05 0.02-0.05 101-0.05 0.02-0.05 0,4--0.6 0.6 0.05-0.08 0.03-0.10
F, ppm 50-100 300-500 500-1200 520-850 300-700 500-800 500.800 50-270 50-350
Br, ppm 0,2-1.0 0.5-3.0 1-4 0-3-46 0.2-1.0 5-10 6-10 1-5 6
I, ppm 0.01-0.50 0.08-0.50 03-0,5 0.2-0.5 0.1_0.,5 1.0-2.2 2-6 05-1.51 0.5_3.0( )
Li, ppm 0.5-9 6-20 20-80 25-40 15-45 60 50-75 10-40 5-20
Rb, ppm 0.1-2 20-45 100 150 100-200 120-200 140-160 45 5-30
Sr, ppm 2-20 140-460 300-600 60-300 90-400 300-450 300 20-140 450-600
Ti, % 0.03-0.30 O~90-1.38 0,35-0.80 0.12-0.34 0.27 0-38-0.46 0,44-146 0.15-0.35 0.03-0.04
V, ppm 40-100 200-250 30-100 40-90 70 80-130 100-130 10-60 10-45
Mo, ppm 0.2-0.3 1.0-1.5 0.6-1.0 1.0-2.0 2.0 2.0-2.6 03-2.6 0.2-0.8 0.16-0,40
Mn, ppm 850-1500 1200-2000 500-1200 350-600 600-1200 400-800 500-850 100-500 200-1000
Fe, % 9.4-10.0 5.6-8-7 33-5.9 1.4-2.7 2.6 3.34.7 43-4-8 1.0-3.0 0,4-1.0
Coppm 100-200 35-50 1-10 1-7 15 14-20 11-20 0.3-10 0,1-3.0
Ni, ppm 1400-2000 130-160 5-55 5-15 20 40-90 50-70 5-20 7-20
Cu, ppm 10-40 60-120 15-80 10-30 5-20 40-60 40 0-5-2.0 2~10
Zn, ppm 40-60 80-120 40-100 40-60 40-100 80-120 80-120 15-30 10-25
Al % 0.45-2.0 7~8-8.8 8.8 7.2-8.2 6.9-8.1 7.2-10.0 7.8-8.6 2.5-4.3 0.43-1-30
ELEMENTOS asociados a minerales
primarios
Mineral
primario
Elementos
principales
Elementos accesorios
Olivino
Hornblenda
Augita
Biotita
Apatita
Anortita
Andesina
Oligoclasa
Albita
Ortoclasa
Muscovita
Ilmenita
Magnetita
Turmalina
Mg, Fe, Si
Mg, Fe, Ca, Al,Si
Ca, Mg, Al, Si
K, Mg, Fe, Al, Si
Ca, P, F
Ca, Al, Si
Ca, Na, Al, Si
Na, Ca, Al, Si
Na, Al, Si
K, Al, Si
K, Al, Si
Fe, Ti
Fe
Ca, Mg, Fe, B, Al, Si
Ni, Co, Mn, Li, Zn, Cu, Mo
Ni, Co, Mn, Sc, Li, Zn, Cu, Ga, V
Ni, Co, Mn, Sc, Li, V, Zn, Pb, Cu, Ga
Rb, Ba, Ni, Co, Sc, Li, Mn, V, Zn, Cu, Ga
Pb, Sr
Sr, Cu, Ga, Mn
Sr, Cu, Ga, Mn
Cu, Ga
Cu, Ga
Rb. Ba, Sr, Cu, Ga
F, Rb, Ba, Sr, Ga, V
Co, Ni, Cr, V
Zn, Co, Ni, Cr, V
Li, F, Ga

11. 11
1111
Nutrientes (elementos esenciales)Nutrientes (elementos esenciales)
CriteriosCriterios dede EscencialidadEscencialidad
((ArnonArnon)
FósforoFósforo (P)(P)
PotasioPotasio (K)(K)
NitrogenoNitrogeno (N)(N)
MacronutrienteMacronutriente
PrimarioPrimario
AzufreAzufre (S)(S)
MagnesioMagnesio (Mg)(Mg)
CalcioCalcio (Ca)(Ca)
MacronutrienteMacronutriente
SecundarioSecundario
MolibdenoMolibdeno (Mo)(Mo)
BoroBoro (B)(B)
CloroCloro (Cl)(Cl)
CobreCobre (Cu)(Cu)
ManganesoManganeso (Mn)(Mn)
Zinc (Zn)Zinc (Zn)
HierroHierro (Fe)(Fe)
MicronutrienteMicronutriente
C, H y OC, H y O

12. 12
1212
Elemento Planta (Mov.) Suelos Forma de absorción.
N Nitrógeno Si Si NO-
3,NO2
-,NH4
+
P Fósforo No Si HPO4
=,H2PO4
-,H3PO4
K Potasio No Si K+
S Azufre Si Si(no) SO4
=,SO2(hojas)
Ca Calcio No No Ca++
Fe(Hierro) No(ps) No Fe+++,Fe++
Mg Magnesio No (ps) Si/No Mg++
B(Boro) Si No H3BO3°
Mn Manganeso No No Mn++, Mn+++
Cl(Cloro) Si Si Cl–
Cu Cobre No (ps) No Cu++
Zn(Zinc) No(ps) No Zn++
Mo Molibdeno Si/No(ps) No MoO4
=
Na Sodio No(ps) Si Na+
C Carbono CO2
H Hidrógeno H2O
O Oxígeno H2O (ps) poco soluble
CONCENTRACION DE ELEMENTO ESENCIAL
Deficiente Optimo Tóxico Letal
Tolerable Tóxico Letal

13. 13
1313
+ +
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+ +
+
+
+
+
++
+
++ +
++ +
+
++
+
+
+
+
+
+
+
+
+
coloide
Imanes
-
-
+
-
Atracción
Repulsión
En Suelos
Coloide
Cu+
Coloide
K+
Potasio
Coloide
NO3
-
Nitrato
+
-
+ +

14. 14
1414
ADSORCIONADSORCION::
Según la naturaleza de las fuerzas
que intervienen en la unión y según la
sustancia, se habla de:
Intercambio iónico
Quimisorción
Sorción física
K+
K+
K+
Ca+2
+ Ca+2
Al+3
+ 3K+
K+
K
+
+ 2K+
+ Al3+
ColoideColoide ColoideColoide

15. 15
1515
ColoideColoide
K+
H
+
H
+
H
+
H
+
K+
K+
K+
K+
K+
H
+
K+
K+
Ca+
NH4
+
Ca+
Ca+
Ca+
Ca+
Ca+
Ca+
NH4
+
NH4
+
NH4
+
NH4
+
NH4
+
NO 3
-
NO 3
-
NO 3
-
NO 3
-
PO 4
-
PO 4
-
PO 4
-
PO 4
-
PO 4
-
PO 4
-
PO 4
-
PO 4
-
PO 4
-
AL MENOS 3 TEORÍAS DELAL MENOS 3 TEORÍAS DEL
INTERCAMBIO IÓNICOINTERCAMBIO IÓNICO
RED CRISTALINA
DOBLE CAPA DIFUSA
MEMBRANA SEMIPERMEABLE

16. 16
1616
Doble capa difusaDoble capa difusa
AniónCatión
Distancia desde la partícula
Coloide Solución suelo
Densidadiónica
Radioiónico(Å)Radioiónico(Å)
ValenciaValencia
Aniones solublesAniones solubles
CationesCationes
fuertementefuertemente
hidratadoshidratados
solublessolubles
Oxidos e hidróxidosOxidos e hidróxidos
anfotéricosanfotéricos
facilmentefacilmente
precipitadosprecipitados
CationesdébilmenteCationesdébilmente
hidratadossolubleshidratadossolubles

17. 17
1717
ExpresiónExpresión deldel intercambiointercambio enen
suelossuelos
CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIONICOCAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIONICO
((cationcation exchange capacityexchange capacity))
CantidadCantidad total detotal de cationescationes intercambiablesintercambiables queque
unun material omaterial o suelosuelo puedepuede adsorberadsorber aa unun
determinadodeterminado pH.pH.
Eventualmente al desarrollarse cargaEventualmente al desarrollarse carga
positiva se habla depositiva se habla de
CAPACIDAD DE INTERCAMBIO ANIONICOCAPACIDAD DE INTERCAMBIO ANIONICO
Carga dependiente del pH
CIA, Capacidad de Intercambio aniónico
CIC, Capacidad de Interambio catiónico
Carga total
CIA, CIC
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
pH de la suspensión
CIACIC
(cmolc/kg)(cmolc/kg)

18. 18
1818
CapacidadCapacidad dede intercambiointercambio catiónicocatiónico
CICCIC
cmolcmol(+) kg(+) kg-1-1
== meqmeq/100 g/100 g
númeronúmero dede cargascargas !!!!!!
nono númeronúmero dede ionesiones
OxidosOxidos de Al yde Al y
FeFe
ArcillasArcillas
silicatadassilicatadas
Humus (M.O)Humus (M.O)
CargaCarga
positivapositiva
CargaCarga
negativanegativa
TipoTipo dede
coloidecoloide
200 cmolc/kg 0 cmolc/kg
≈100 cmolc/kg 0 cmolc/kg
4 cmolc/kg 5 cmolc/kg
CICCIC dependedepende de:de:
CantidadCantidad dede arcillaarcilla y M.Oy M.O
TipoTipo de mineral dede mineral de arcillaarcilla presentepresente

19. 19
1919
SueloSuelo
CalculandoCalculando CICCIC
1 mol de carga:1 mol de carga:
1 mol de cationes monovalentes1 mol de cationes monovalentes
1/2 mol de cationes divalentes1/2 mol de cationes divalentes
1/3 mol de cationes trivalentes1/3 mol de cationes trivalentes

20. 20
2020
Regla generalRegla general
CIC = (% M.O x 200) + (% Arcilla x 50)
CIC de minerales de arcilla: 3 a 150!
CIC de arcillaCIC de arcilla
(cmolc/kg)
CaolinitaCaolinita 3-153-15
IllitaIllita y cloritay clorita 10-4010-40
HalloisitaHalloisita 5-505-50
Esmectitas (Esmectitas (MontmorrillonitaMontmorrillonita)) 80-15080-150
VermiculitaVermiculita 100-150100-150
Alofana (Alofana (suelos volcánicossuelos volcánicos)) < 100< 100
S.Húmicas (S.Húmicas (humatos>huminas>fulvatoshumatos>huminas>fulvatos)) 300-500300-500
M.OM.O 150-500150-500
oxidos e hidróx. Fe y Al 4
CIC de otrosCIC de otros
Limo de cuarzoLimo de cuarzo < 0,01< 0,01
CuarzoCuarzo 1-21-2
FeldespatosFeldespatos 1-21-2

21. 21
2121
Mineral Condición CIC Potencial Superficie
secundario Tipo de unión / [cmol/kg] hinchamiento específica
interlaminar [m2/g]
carece de
Caolinita 1 : 1 superficie 3 - 15 casi 5 - 20
(no-expandible) interlaminar; nada
fuerte unión
muy débil
Montmorillonita 2 : 1 unión, gran 80 - 150 alto 700-800
(expandible) expansión
debil unión
Vermiculita 2 : 1 gran 100 -150 alto 500 –700
(expandible) expansión
pérdida parcial
Mica hidratada 2 : 1 de K, fuerte 10 - 40 bajo 50 – 200
(no-expandible) unión
CIC yCIC y texturatextura
Clase texturalClase textural CICCIC
((cmolcmolcc/kg)/kg)
ArenosaArenosa 2-32-3
FrancoFranco arenosaarenosa 3-103-10
FrancaFranca 11-1611-16
FrancoFranco limosalimosa 13-2613-26
Arcillosa y arcilloArcillosa y arcillo limosalimosa 4-584-58

22. 22
2222
CálculoCálculo
CICCICsuelosuelo == ΣΣ (% Ai x CIC(% Ai x CICAiAi) + (%M.O x CIC) + (%M.O x CICMOMO))
CICCIC vsvs..intensidadintensidad de meteorizaciónde meteorización
2:12:1
1:11:1 Oxidos FeOxidos Fe
& Al& Al
CIACIACICCIC
MeteorizaciónMeteorización
Carga(Carga(cmolcmolcc/kg)/kg)

23. 23
2323
CationesCationes adsorbidos :adsorbidos : zonazona
H+
Al+3
H+
H+
Ca+2
K+
HúmedaHúmeda AridaArida
CationesCationes adsorbidosadsorbidos
“cationes
de reacción
ácida”
“cationes de
reacción
básica”
OrdenOrden
HH
SS

24. 24
2424
Saturación básicaSaturación básica (SB)(SB)
ΣΣ (Ca, Mg, Na, K)(Ca, Mg, Na, K)
SB(%)= ————————— 100SB(%)= ————————— 100
ΣΣ (cationes)(cationes)
ΣΣ (Ca, Mg, Na, K)(Ca, Mg, Na, K)
SB(%)= ————————— 100SB(%)= ————————— 100
CICCIC
Acidez del sueloAcidez del suelo
ActivaActiva
PotencialPotencial

25. 25
2525
Ca+
+
Mg++
K+
H+
Al+++NH4
+
Ca+
+
Ca+
+
Ca+
+
Ca+
+
Ca+
+
Ca+
+
Al+++
Mg++
Mg++
Al+++
H+
K+
H+
H+ H+
H+
H+
H+
Cantidad:
Acidez
Potencial
Intensidad:
Acidez
Activa
pH
Tamponamiento
TamponamientoTamponamiento
SueloSuelo tiendetiende aa impedirimpedir cambioscambios de pHde pH
SiSi hay >hay > arcillaarcilla y M.O >y M.O > tamponamientotamponamiento
pH
Enmiendaaplicada
Franco arcillosaFranco arcillosa
CIC = 25 cmolCIC = 25 cmolcc/kg/kg
Franco limosa
CIC = 15 cmolc/kg
Franco arenosaFranco arenosa
CIC = 10 cmolCIC = 10 cmolcc/kg/kg
Arenosa
CIC = 5 cmolc/kg
aa
FaFa
FLFL
FAFA

26. 26
2626
Fe2+
Fe3+
Bacteria reductora
del Metal
Compuestos
Orgánicos
e-
Reacción Redox
catalizada por bacteria
Procesos Redox en Suelos
Respiración
Aeróbica
Respiración
Anaeróbica
Ferm entación
O2 > H2O
Corg > CO2
Reducción denitrato
(Desnitrificación)
Reducción M n /Fe
Reducción deSulfato
(Form ación deH 2S)
Form ación de Metano
NO3
- > N2
Corg > HCO3
-
MnO2 > Mn2+
Corg > HCO3
-
Fe3+ > Fe2+
Corg > HCO3
-
SO4
2- > H2S
Corg > HCO3
-
Corg > CH4
Corg > CO2
O xidación
Reacciones

27. 27
2727
Potencial redox (Eh) crítico
en solución a pH7
PotencialRedox,Eh(mV)
-400
-200
0
200
400
600
800
1000
H2O NO3
-
N2
O2
MnO2
Mn2+
Fe(OH)3
Fe
2+
Mn
2+
NO3
-
O2
SO4
2-
H2S
CO2
CH4 H2O
H2
Descomposición del agua
Descomposición del agua
Reducción Anaeróbicaen suelos
Teórica en
Soluciones
Medida en la
Solución
Suelo
Reacciones entre Metales y el suelo
Precipitación
y
Disolución
Intercambio
iónico
y
Adsorción
Reacción
Redox
de complejo
Formación
Acido-Base
Reacción
Transferencia
de masa
Concentración
del metal en la
Solución suelo

28. 28
2828
Expresiones de sodicidadExpresiones de sodicidad
Porcentaje de sodio intercambiable (PSI)Porcentaje de sodio intercambiable (PSI)
[Na][Na]
PSI=PSI= ———————— x 100 (%)x 100 (%)
CICCIC
Relación de adsorción de sodio (RAS)Relación de adsorción de sodio (RAS)
[Na][Na]
RAS=RAS= ————————————
√√ (Ca +Mg)/2(Ca +Mg)/2
TiposTipos dede suelo segúnsuelo según
salinidadsalinidad
CE (dS mCE (dS m-1-1))
44
1515
PSIPSI
(%)(%)
00
00
SueloSuelo
“normal”“normal”
SueloSuelo
sódicosódico
SueloSuelo
salinosalino
SueloSuelo
salino-sódicosalino-sódico

29. 29
2929
HabilitaciónHabilitación dede suelo segúnsuelo según
salinidadsalinidad
CE (dS mCE (dS m-1-1))
44
1515
PSIPSI
(%)(%)
00
00
EnmiendaEnmienda
++
lavadolavado
EnmiendaEnmienda
++
lavadolavado
LavadoLavado
SalinoSalino SódicoSódico
Salino-sódicoSalino-sódico

30. 30
3030
HabilitaciónHabilitación dede suelo segúnsuelo según
salinidadsalinidad
CE (dS mCE (dS m-1-1))
44
1515
PSIPSI
(%)(%)
00
00
CaCOCaCO33/CaO/CaSO/CaO/CaSO44
++
lavadolavado
CaCOCaCO33/CaO/CaSO/CaO/CaSO44
++
lavadolavado
LavadoLavado
Sales Solubilidad máxima
(g L-1)
MgSO4 363,0
Na2SO4 504,0
CaSO4 2,5
NaCl 453,0
MgCl2 618,0
Na2CO3 693,0
Na H CO3 272,0
CaCO3 0,8
MgCO3 0,8

31. 31
3131
Solubilidades en
agua a 20°C
g L-1
CaCO3 0,01
MgCO3 0,10
CaSO4.2H2O 2,40
Na2CO3 71,00
KNO3 150,00
Na2SO4.7H20 195,00
MgSO4 262,00
Ca(HCO3) 2 262,00
NaCl 360,00
MgSO4.7H20 710,00
NaNO3 921,00
MgCl2.6H2O 1.670,00
CaCl2.6H2O 2.790,00