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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
Tabla Periódica de los Elementos
Familias o grupo
periodos
Bloques
(Z = p = e)
(A = p + n)
Importancia de ciertos elementos en
el sistema
suelo - planta - agua - atmósfera
¿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
¿Cómo esta constituido el suelo?
Materia Orgánica
Componentes inorgánicos
(minerales)
Constitución aproximada del suelo
Esquema vertical del suelo
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
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).
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
Ubicación en la Tabla Periódica de los elementos que
constituyen los minerales
O
Minerales primarios
olivino
piroxenos
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
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.
Tabla Periódica de los Elementos
Estos tetraedros pueden permanecer aislados o se
pueden agrupar de diferente manera.
Silicatos
imagen tridimensional en http://web.visionlearning.com/silica_molecule.html
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
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
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-
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.
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.
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
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
Representación de una porción de esta estructura.
fórmula mínima: SiO2
Estructura Cristalina del Cuarzo
Estructurasdelos
Silicatos
Aniones asociados Ciclocilicatos
V VI
VII
VII
IV
Clasificación de las partículas por tamaño
Clasificación de las partículas por tamaño
Minerales primarios
Minerales secundarios
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
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:
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
¿Que importancia tiene la existencia de esa densidad de
carga negativa en las arcillas?
Cationes adsorbidos
ArcillasArcillas
¿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
¿Que sucede en el sistema suelo - planta?
arcillas
arcillas
Materia
orgánica
raíz
Solución
del suelo
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.
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
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.
¿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)
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.
Macronutrientes
P
N
K
S
Ca
Mg
Ubicación de los macronutrientes
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.
Nitrógeno (N)
Molécula de clorofila
Nitrógeno (N)
Síntoma visual de deficiencia de N
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.
Fósforo en la membrana plasmática
Fosfolípidos
Auto-organización de los lípidos en un medio polar: bicapa lipídica a la
izquierda y una micela a la derecha.
Fosfolípidos
Fósforo en la estructura
de los ácidos nucleicos
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.
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)
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.
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.
Deficiencia de Ca en manzanos (bitter pit)
Magnesio (Mg)
Mg en la estructura de la clorofila
Micronutrientes
Cu ZnFe
B
Cl
Mn
Mo
Ni
Ubicación de los micronutrientes
Micronutrientes
Hierro (Fe2+)
Manganeso (Mn2+)
Cobre (Cu2+)
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Boro (H3BO3)
Molibdeno (MoO4
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Nutrientes esenciales
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Co, I, Se
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tóxicos : As, Cd, Pb, Cu, Zn
Elementos Traza
Elementos esenciales
para todas las especies
vegetales
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
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Molibdeno (MoO4
2-) constituyente de la nitratoreductasa
Boro (H3BO3) metabolismo de azúcares y formación
del tubo polínico
Cloro (Cl-) regulación osmótica, previene enfermedades
radicales
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Fe en el grupo hemo de la hemoglobina
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
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
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
Fertilizantes forforados y potásicos
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
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Cloruro de cinc
Nitrato de cinc
Quelatos
Zn SO4. H2O
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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
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
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
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Superfosfato triple
Origen de los fertilizantes
Yacimiento de roca fosfórica
Fertilizantes fosforados
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
Importancia
de ciertos elementos y sustancias
en situaciones de contaminación ambiental
Lluvia ácida
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
+ →
Lluvias ácidas
óxidos de nitrógeno
compuestos de azufre
ácido nítrico,
ácido sulfúrico
Lluvia
ácida
pH ≤ 5
lluvias con pH ≤ 5
¿ 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.
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:
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
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Eutrofización
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.
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penetre hasta el fondo del ecosistema.
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Importancia agronómica y ambiental de ciertos elementos de la Tabla periódica

  • 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
  • 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
  • 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).
  • 12. Ubicación en la Tabla Periódica de los elementos que constituyen los minerales O
  • 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
  • 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.
  • 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.
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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.
  • 80. Norte del Mar Caspio