El documento describe las propiedades de algunos elementos inorgánicos importantes en ecosistemas agroambientales. Explica que los suelos están compuestos por materia orgánica, minerales primarios y secundarios. Los minerales primarios incluyen cuarzo, feldespatos y micas, mientras que los secundarios incluyen arcillas como caolinita y montmorillonita. También describe los grupos de silicatos y la importancia de macronutrientes como nitrógeno, fósforo, potasio, azufre, calcio y mag

1. Propiedades de algunos elementos
Relación entre la estructura y las propiedades de
algunas sustancias inorgánicas de importancia en
ecosistemas agroambientales.
Lic Silvana Torri
Cátedra de Química General e Inorgánica
Departamento de Recursos Naturales y Ambiente
Facultad de Agronomía – UBA
torri@agro.uba.ar

2. Tabla Periódica de los Elementos

3. Familias o grupo
periodos
Bloques

4. (Z = p = e)
(A = p + n)

5. Importancia de ciertos elementos en
el sistema
suelo - planta - agua - atmósfera

6. ¿Por qué interesa estudiar el suelo?
El suelo presenta importantes funciones económicas y
medioambientales:
Proporciona un hábitat para distintos organismos
Sirve de sustrato para la producción de cultivos
Es un regulador ambiental a través de su capacidad
de amortiguación
Forma parte de los ciclos de la materia.
Amortigua los cambios climáticos.
Actúa de soporte de viviendas e infraestructura

7. ¿Cómo esta constituido el suelo?
Materia Orgánica
Componentes inorgánicos
(minerales)
Constitución aproximada del suelo

8. Esquema vertical del suelo

9. albita NaAlSi3O8
carbonato de calcio CaCO3
carbonato de magnesio MgCO3
cuarzo (fórmula mínima: SiO2)
dióxido de manganeso MnO2
dióxido de titanio TiO2
epidota 4CaO3(AlFe)2O3.6SiO2.H2O
geotita FeO(OH)
magnetita Fe3O4
ortoclasa KAlSi3O8
Minerales más abundantes presentes en el suelo

10. Componentes inorgánicos del suelo
Minerales primarios
provienen de la meteorización del material
parental, no han sufrido cambios químicos y se
acumulan principalmente en las fracciones de
arena y limo.
Minerales secundarios
resultan de la recombinación de los productos de
descomposición de los minerales primarios. Es
decir: se formaron a partir de un cambio químico
del mineral primario (ejemplo: arcillas).

11. Cuarzo
Moscovita
Biotita
Feldespatos
Ortoclasa
Microclina
Albita
Anfíboles
Tremolita
Piroxenos
Enstatita
Diopsida
Rodonita
Olivino
Epídota
Turmalina
Zircón
Rutilo
SiO2
KAl2(AlSi3O10)(OH)2
K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)(OH)2
KAlSi3O8
KAlSi3O8
NaAlSi3O8
Ca2Mg5Si8O22(OH)2
MgSiO3
CaMg(Si2O6)
MnSiO3
(Mg,Fe)2SiO4
Ca2(Al,Fe)3Si3O12(OH)
(Na,Ca)(Al,Fe3+,Li,Mg,)3Al6(BO3)3(Si6O18)(OH)4
ZrSiO4
TiO2
Minerales primarios

12. Ubicación en la Tabla Periódica de los elementos que
constituyen los minerales
O

13. Minerales primarios
olivino
piroxenos

14. Caolinita
Montmorillonita
Vermiculita
Chlorita
Alófana
Imogolita
Goethita
Hematita
Maghemita
Ferrihidrita
Bohemita
Gibbsita
Pirolusita
Birnesita
Dolomita
Calcita
Yeso
Si4Al4O10(OH)8
Mx(Al,Fe2+,Mg)4(Si,Al)8O20(OH)4 (M= catión entre capas)
(Al,Fe2+,Mg)4(Si,Al)8O20(OH)4
[MAl(OH)6](Al,Mg)4(Si,Al)8O20(OH,F)4
Si3Al4O12.nH2O
Si2Al4O10.5H2O
FeOOH
-Fe2O3
-Fe2O3
Fe10O15.9H2O
-AlOOH
Al(OH)3
-MnO2
-MnO2
CaMg(CO3)2
CaCO3
CaSO4.2H2O
Minerales secundarios

15. Los silicatos son la base de numerosos minerales
que tienen como estructura básica un átomo de
silicio coordinado tetraédricamente a cuatro
átomos de oxígeno, constituyendo el anión SiO4
4-
Silicatos
Son los minerales primarios más abundantes de la
corteza terrestre.
Todos los silicatos están compuestos por Si y O,
acompañados de otros elementos, entre los que
destacan Al, Fe, Mg o Ca.

16. Tabla Periódica de los Elementos

17. Estos tetraedros pueden permanecer aislados o se
pueden agrupar de diferente manera.
Silicatos
imagen tridimensional en http://web.visionlearning.com/silica_molecule.html

18. Grupo de los Nesosilicatos
Están constituidos por tetraedros
aislados , enlazados por diferentes
cationes, que dan a lugar a diversos
minerales.
Su fórmula general es SiO4
4-
olivino

19. Grupo de los Sorosilicatos
Constituido por grupos de dos tetraedros que comparten
uno de sus vértices Su fórmula general es Si2O7
6-
Estos grupos se unen a través de
cationes que, según su naturaleza,
dan lugar a diferentes minerales.
hemimorfita

20. Grupo de los Ciclosilicatos
Estructura en forma de anillo, producto de la unión cíclica
de tetraedros. Se pueden presentar como anillos de
3 miembros (Si3O9)6-, 4-miembros (Si4O12)8- y 6 miembros
(Si6O18)12-

21. Tourmaline var. Elbaite (Cyclosilicates)
Na(Li, Al)3Al6(BO3)3Si6O18(OH)4
Tourmaline var. Elbaite -Basic Sodium
Aluminum Lithium Cyclosilicates
Na(Al1.5,Li1.5)Al6(BO3)3[Si6O18](OH)4.

22. Grupo de los inosilicatos
Según los cationes que saturan
las cargas, se originan diferentes
minerales.
asbesto
Su estructura está constituida por largas cadenas de
tetraedros que pueden ser simples o dobles.

23. Estructura laminar donde la unión de los tetraedros
origina redes planas.
Son estructuras de difícil alteración. A este grupo
pertenecen las micas, y las arcillas (minerales secundarios
formados en el suelo).
mica
Grupo de los Filosilicatos

24. Estructura tridimensional: todos los átomos de oxígeno
de los tetraedros se encuentran unidos, sin quedar
ninguno libre. Ejemplos: cuarzo y feldespatos.
Grupo de los Tectosilicatos

25. Representación de una porción de esta estructura.
fórmula mínima: SiO2
Estructura Cristalina del Cuarzo

26. Estructurasdelos
Silicatos
Aniones asociados Ciclocilicatos
V VI
VII
VII
IV

27. Clasificación de las partículas por tamaño

28. Clasificación de las partículas por tamaño
Minerales primarios
Minerales secundarios

29. Octaedros de Al
(AlO6)9-
Se originan a partir de la meteorización de feldespatos, micas y
piroxenos .
Están formadas por láminas de tetraedros de Si, formando una
red hexagonal.
Arcillas

30. arcilla tipo 1:1 (tipo caolinitas)
arcilla tipo 2:1, lo que indica 2
láminas tetraédricas de Si y 1 lámina
octaédrica de Al en el medio (tipo
esmectitas)
Según como se combinen estas láminas, se originan
distintos tipos de arcilla:

31. Es la sustitución de un ion en la red cristalina por otro de
tamaño similar, de manera que no hay alteración de la
estructura cristalina.
¿Que es la sustitución isomórfica?
en la capa tetraédrica, el Si4+ puede ser sustituido por Al3+
en la capa octaédrica, el Al3+ puede ser sustituido por
Fe2+, Fe3+, Mg2+, Ni2+, Zn2+ o Cu2+.
La sustitución isomórfica origina la existencia de una
densidad de carga negativa en la superficie de las arcillas

32. ¿Que importancia tiene la existencia de esa densidad de
carga negativa en las arcillas?
Cationes adsorbidos
ArcillasArcillas

33. ¿Que importancia tiene la existencia de esa densidad de
carga negativa en las arcillas?
Cationes en la
solución del suelo
Arcillas
Solución del suelo
Arcillas

34. ¿Que sucede en el sistema suelo - planta?
arcillas
arcillas
Materia
orgánica
raíz
Solución
del suelo

35. Por lo tanto …
La fracción mineral del suelo está formada por
minerales primarios y secundarios, muchos de los
cuales corresponden al grupo de los silicatos.
Según su tamaño, las partículas minerales se clasifican
en arena, limo y arcilla.
Las arcillas son minerales secundarios, formados por la
combinación de tetraedros de silicio u octaedros de
aluminio, y presentan una densidad de carga negativa
en su superficie.
El porcentaje de arena, limo o arcilla define las
características del suelo ( textura).
La arena y el limo son minerales primarios.

36. Estado de agregación ideal del suelo
agua adsorbida por las
partículas del suelo
agregados estructurales
suelo saturado con agua
DRENAJE
espacio de aire
pelo radicular

37. Bioelementos
De los 112 elementos químicos conocidos, sólo unos pocos son
suficientes para organizar la materia viva.
carbono (C)
hidrógeno (H)
oxígeno (O)
nitrógeno (N)
fósforo (P)
azufre (S)
representan alrededor del 99%
de la masa de la mayoría de las
células
Los elementos químicos presentes en los organismos vivos reciben
el nombre de bioelementos.

38. ¿Cuándo un elemento es considerado nutriente esencial ?
 cuando la ausencia del elemento resulte en un desarrollo
anormal o que impida completar su ciclo de vida
 cuando la función de dicho elemento en el metabolismo
vegetal no puede ser remplazada por otro elemento
 cuando el elemento ejerce su efecto en forma directa en el
crecimiento o metabolismo, o en forma indirecta
reduciendo la absorción de otros nutrientes.
(Arnon y Scout, 1939)

39. Nutrientes vegetales
Hay 14 elementos que son esenciales para la realización del
ciclo de vida de la planta.
Los macronutrientes se requieren en grandes cantidades:
N, P, K, S, Ca y Mg
(El C, H y O, son suministrados por el agua y el dióxido de
carbono del aire y no se incluyen en la nutrición mineral. )
Los micronutrientes se requieren en concentraciones muy
bajas: Cu, Fe, Mn, Ni, Zn, Mo, B, Cl.

40. Macronutrientes

41. P
N
K
S
Ca
Mg
Ubicación de los macronutrientes

42. Forma parte de las proteínas, coenzimas, nucleótidos y
clorofila. Se encuentra relacionado con todos los procesos de
crecimiento y desarrollo vegetal.
Nitrógeno (N)
Es el cuarto elemento de mayor concentración vegetal
después del carbono, hidrógeno y oxígeno
En el suelo se encuentra en mayor proporción formando parte
de la materia orgánica del suelo
Suele ser limitante para los cultivos.
Se absorbe como NO3
- o NH4
+ desde la solución del suelo.

43. Nitrógeno (N)
Molécula de clorofila

44. Nitrógeno (N)
Síntoma visual de deficiencia de N

45. Participa en todas las reacciones energéticas del metabolismo,
en los procesos anabólicos y de transferencia de las
características hereditarias.
Fósforo (P)
Forma parte de los ácidos nucleicos, adenosin-fosfatos
(AMP, ADP, ATP) y piridin nucleótidos (NAD, NADP)
En el suelo se encuentra formando parte de la materia
orgánica del suelo o en formas inorgánicas.
Se absorbe como HPO4
2- o H2PO4
- desde la solución del suelo.

46. Fósforo en la membrana plasmática

47. Fosfolípidos

48. Auto-organización de los lípidos en un medio polar: bicapa lipídica a la
izquierda y una micela a la derecha.
Fosfolípidos

49. Fósforo en la estructura
de los ácidos nucleicos

50. Regula la apertura y cierre de estomas (turgencia).
Potasio (K)
actúa como activador de numerosos enzimas, como acético
tiokinasa, aldolasa, piruvato kinasa, succinil-CoA sintetasa,
ATPasas, etc.
En el suelo se encuentra en mayor proporción formando parte
de las arcillas (illitas)
Se absorbe como ión K+ desde la solución del suelo.

51. El potasio mantiene el balance hídrico
cierre
de estomas
apertura
de estomas
Potasio (K)
El potasio mantiene el balance hídrico
Las células guardianas controlan la transpiración de la planta, a
través de la apertura y cierre de los estomas
Regula el contenido hídrico y permite el ajuste a las condiciones
climáticas (resistencia a la sequía)

52. Es parte de coenzimas (biotina, pirofosfato de tiamina, coenzima
A), proteínas azufradas, ésteres de sulfato (colina), falvonóides,
lipídeos, glucosinolatos, polisacarídeos, sulfónicos y compuestos
reducidos.
Azufre (S)
Participa en la síntesis de proteínas (aminoacidos como
cistina, cisteína y metionina).
La mayor proporción de S en el suelo se encuentra en formas
orgánicas.
Se absorbe como ión SO4
2- desde la solución del suelo.

53. Juega un rol importante en la formación de agregados del
suelo.
Calcio (Ca)
En las plantas actúa como componente estructural de las
paredes y membranas celulares y como cofactor de varios
enzimas.
En el suelo se encuentra en mayor proporción formando parte
de los componentes minerales
Se absorbe como ión Ca2+ desde la solución del suelo.

54. Deficiencia de Ca en manzanos (bitter pit)

55. Magnesio (Mg)
Mg en la estructura de la clorofila

56. Micronutrientes

57. Cu ZnFe
B
Cl
Mn
Mo
Ni
Ubicación de los micronutrientes

58. Micronutrientes
Hierro (Fe2+)
Manganeso (Mn2+)
Cobre (Cu2+)
Cinc (Zn2+)
Boro (H3BO3)
Molibdeno (MoO4
-)
Cloro (Cl-)
Níquel (Ni)
Nutrientes esenciales
para ciertos vegetales
Na, Si, Co
Nutrientes esenciales
para animales
Co, I, Se
Nutrientes funcionales
Cd, Pb, Si, V
Elementos potencialmente
tóxicos : As, Cd, Pb, Cu, Zn
Elementos Traza
Elementos esenciales
para todas las especies
vegetales

59. Importancia metabólica
Hierro (Fe2+) síntesis de clorofila y proteínas
Manganeso (Mn2+) síntesisde vitamina C y clorofila
Cobre (Cu2+) fotosíntesis y reducción de nitratos
Cinc (Zn2+) síntesis de hormonas (auxinas) y
formación del grano de polen.
Molibdeno (MoO4
2-) constituyente de la nitratoreductasa
Boro (H3BO3) metabolismo de azúcares y formación
del tubo polínico
Cloro (Cl-) regulación osmótica, previene enfermedades
radicales
Níquel (Ni2+) interviene en el metabolismo de la urea

60. Fe en el grupo hemo de la hemoglobina

61. Fertilizantes
Son sustancias que contienen elementos o compuestos
químicos nutritivos para los vegetales, en forma tal que
pueden ser absorbidos por las plantas en forma inmediata o
en el mediano plazo.
Se los utiliza para incrementar la productividad de los
cultivos, reponer lo que el cultivo exporta y propender al
mejoramiento sanitario de las plantas

62. Fertilizantes
Componentes principales N, P y K
En el marbete de los fertilizantes se indica el grado
equivalente, que es la composición de N P K expresado
como % N, % P2O5 y % K2O
Ejemplo: 6 - 12 - 8
6% de N, 12% de P2O5 y 8 % de K2O

63. Fertilizantes nitrogenados
Nombre Fórmula
Nitrato de amonio NH4NO3
urea CO(NH2)2
Nitrato de sodio NaNO3
Nitrato de calcio Ca(NO3)2
Nitrato de potasio KNO3
Sulfato de amonio (NH4)2SO4
Fosfato de amonio (NH4)3PO4

64. Fertilizantes forforados y potásicos

65. Fertilizantes más comunes utilizados para
micronutrientes
Micronutriente Fuente Fertilizante % micronutriente
Fe Sulfato ferroso
Quelatos
FeSO4.7 H2O
NaFeEDTA
NaFeHEDTA
19
5 - 14
5 - 9
Mn Sulfato de manganeso
Carbonato de manganeso
Cloruro de manganeso
Óxido de manganeso
Quelatos
Mn SO4. H2O
MnCO3
MnCl2.4H2O
MnO2
MnEDTA
24 - 26
31
28
63
5 – 12
Zn Sulfato de cinc monohidratado
Sulfato de cinc heptahidratado
Cloruro de cinc
Nitrato de cinc
Quelatos
Zn SO4. H2O
Zn SO4. 7 H2O
ZnCl2
Zn(NO3)2 . 6H2O
Na2ZnEDTA
NaZnHEDTA
36
23
47
21
14
9
B Ácido bórico
Solubor
bórax
H3BO3
Na2B8O13.4H2O
Na2B4O7.10H2O
17.5
20.5
11.3

66. El proceso Haber es empleado industrialmente para obtener
amoníaco:
N2+ 3H2 → 2NH3
La urea se sintetiza a traves de la siguiente reacción:
CO2 + 2NH3 → CO(NH2)2 + H2O
Fertilizantes nitrogenados : origen sintético
Origen de los fertilizantes

67. Fertilizantes fosforados: origen natural
El fosfato presente en el mineral fluorapatita Ca5(PO4)3F está
poco disponible para las plantas
La fluorapatita es tratada con ácido sulfúrico (SPS) o fosfórico
(SPT) para obtener los llamados superfosfatos:
2Ca5(PO4)3F + 7 H2SO4 + 3 H2O 2HF + 10 Ca(H2PO4)2.H2O + CaSO4
Superfosfato simple
2Ca5(PO4)3F + 14 H3PO4 + 10 H2O 2HF + 10 Ca(H2PO4)2.H2O
Superfosfato triple
Origen de los fertilizantes

68. Yacimiento de roca fosfórica
Fertilizantes fosforados

69. Casi el 90% de las reservas estimadas se encuentran en cinco
países: Marruecos (primer exportador mundial), China, Sudáfrica,
Jordania y Estados Unidos.
Fertilizantes fosforados: yacimientos

70. Importancia
de ciertos elementos y sustancias
en situaciones de contaminación ambiental

71. Lluvia ácida

72. El CO2 reacciona con el agua dispersa en el ambiente,
generando H2CO3
La biósfera y otras fuentes naturales (volcanes) emiten CO2 a
la atmósfera
En ambientes no contaminados la lluvia presenta valores de
pH = 5,6 unidades.
Acidez natural del agua de lluvia
+ →

73. Lluvias ácidas
óxidos de nitrógeno
compuestos de azufre
ácido nítrico,
ácido sulfúrico
Lluvia
ácida
pH ≤ 5
lluvias con pH ≤ 5

74. ¿ Cómo se origina la lluvia ácida ?
(CH3)2S / H2S + O2 → SO2
SO2 + OH· → HOSO2·
HOSO2· + O2 → HO2· + SO 3
SO3 + H2O → H2SO4
La lluvia ácida se forma cuando la humedad en el aire se combina
con los óxidos de nitrógeno y el dióxido de azufre emitidos por
fábricas, centrales eléctricas y vehículos que queman carbón o
productos derivados del petróleo.
O2 + 2NO → 2NO2
3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO
La emisión de estos precursores es función de la actividad
socioeconómica de cada región.

75. Sensibilidad de los suelos según su material original
incrementa la acidificación de los
suelos
favorece la disponibilidad de
componentes tóxicos
Efecto de las lluvia ácida:

76. Lixiviación de nitratos
Nitratos en el suelo
Absorción de nitratos
por raíz
Fertilización con
nitratos
Pérdidas de nitratos por
lixiviación
Acuífero
Agua para
consumo
Grieta
Capa freática
1 metro

77. Eutrofización

78. En ecología el término eutrofización indica el enriquecimiento en
nutrientes de un ecosistema.
Eutrofización
Su uso más extendido se refiere específicamente al aporte más o
menos masivo de nutrientes inorgánicos en un ecosistema
acuático.
Consecuencias:
Se produce un enturbiamiento del agua que impide que la luz
penetre hasta el fondo del ecosistema.
Como consecuencia en el fondo no es posible la fotosíntesis,
productora de oxígeno libre, produciendo mortandad de especies.

79. Eutrofización

80. Norte del Mar Caspio