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CATIONES EN EL SUELO ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Introducción ,[object Object],[object Object]
Introducción ,[object Object],[object Object]
1. CAMBIO IÓNICO ,[object Object]
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1.1Teorías del intercambio iónico   ,[object Object],[object Object],[object Object]
1.2 Capacidad de cambio de cationes Es el más importante, y mejor conocido.  En el suelo son varios los materiales que pueden cambiar cationes. Los principales cambiadores son las arcillas y la materia orgánica (los dos materiales presentan propiedades coloidales). Las causas de la capacidad de cambio de cationes de las arcillas son:   Sustituciones atómicas dentro de la red:
Existencia  de  bordes  (superficies descompensadas).
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Las causas de la capacidad de cambio de materia orgánica son:   ,[object Object],[object Object],En cuanto a los  factores  que hacen que un suelo tengan una determinada capacidad de cambio de cationes son varios. -Tamaño de las partículas. Cuanto más pequeña sea la partícula, mas grande será la capacidad de cambio. -Naturaleza de las partículas. La composición y estructura de las partículas influirá en las posibilidades de cambio de sus cationes. Así la capacidad de  cambio catiónico (CCC) de algunos de los materiales más comunes en los suelos los representamos en la siguiente tabla.
CCC de algunos de los materiales más comunes en los suelos: Como vemos la naturaleza del cambiador confiere mayor a menor capacidad de cambio. Cada 1% de arcilla puede repercutir en medio miliequivalente en la capacidad de cambio de cationes del suelo. Si en vez de arcilla nos referimos a la materia orgánica, cada 1% puede repercutir en 2 miliequivalentes más (miliequivalente / 100gr = cmol(+)Kg-1).     Naturaleza de la partícula   CCC, meq/100g   Cuarzo y feldespatos   1-2   Óxidos e hidróx. Fe y Al   4   Caolinita   3-15   ilita y clorita   10-40   Montmorillonita   80-150   Vermiculita   100-160   Materia orgánica   300-500
2.-PRINCIPALES FACTORES DE LOS QUE DEPENDE EL CONTENIDO DE CATIONES EN  EL SUELO 2.1-Tipo de roca  Dependiendo de la naturaleza de los materiales el suelo va a evolucionar de forma diferente. Por ejemplo, los suelos formados sobre rocas graníticas se caracterizan por su elevado contenido en silicio y aluminio y su bajo contenido en elementos alcalinos ( Na y K) y en alcalinotérreos ( Ca y Mg), las  rocas sedimentarias y magmáticas son ricas en iones ácidos (Al3+, H+), en cambio la degradación de rocas calizas, son ricas en iones básicos(Ca2+, Mg2+, K+,  Na+), esto influye muy directamente sobre el PH de los suelos.  La presencia, también, de aire y agua capacitada por la porosidad del perfil, van a dar una concentración de grupos hidroxilo (OH-) y de cationes (H+), muy determinativos en el carácter ácido o básico del suelo.
2.2-Factor biótico  Los residuos de la actividad orgánica son de naturaleza ácida. 2.3-pH   En un estudio químico del suelo nos daremos cuenta que a parte de la zona estructural del suelo o substrato, existen los elementos nutritivos o abonos en forma de sales minerales más o menos solubles, la parte soluble en contacto con el agua (H2O) se encuentra disociada en dos iones. Lo que quiere decir que   en el suelo no hay   sales, sino  iones:  aniones y cationes. CATIONES - ANIONES Ca  ++  Calcio PO 4 ---  Fosfato Mg ++  Magnesio SO 4  –  Sulfato K +  Potasio CO 3  Carbonato NH 4 +   Amonio NO 3 -  Nitrato Na +  Sodio CL 0  Cloruro Todos los microelementos Y H +  Hidrógeno El complejo arcilloso-húmico (substrato) puede fijar diversos cationes básicos, así como los cationes hidrógeno (H+), siendo éstos retenidos más fuertemente por el complejo. La presencia, en mayor o menor cantidad de iones H+ con relación a los iones básicos, determina la reacción o acidez del suelo que se representa por el PH. , Éste valor varía teóricamente entre 0 a 14, pero en la práctica, entre 4,5 a 8,5.
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Disponibilidad de los nutientes en función del pH del suelo: En la imagen se muestra la disponibilidad de los distintos nutrientes para distintos valores del pH del Suelo (a mayor grosor de las bandas, más asimilables son). En cualquier caso, cabe señalar que tales  gráficos son orientativos y generalmente basados en el comportamiento de las plantas de mayor interés agropecuario.
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[object Object],Sin embargo, como ya mentamos, cuando el pH excede valores de 8 o es inferior a 6, la actividad microbiana se ve entorpecida, disminuyendo tanto la liberación de amonio como su oxidación a nitrato, por lo que disminuye la concentración de las formas asimilables de este elemento.
Los sistemas radiculares de las Plantas pueden ser dañados bajo ambientes iónicos muy ácidos (pH inferior a 5) en diversas especies.  Las enmiendas de carbonato cálcico son los sistemas más económicos y ampliamente usados con vistas a corregir tal acidez del suelo. Empero bajo pH extremadamente ácidos (inferiores a 3) pueden surgir problemas con tales prácticas.  Del mismo modo cuando el pH supera el umbral de 9 pueden aparecer efectos directos del OH- o HCO3-, sobre la absorción de fósforo, hierro, molibdeno y otros nutrientes y oligoelementos. 
2.4-Clima   Donde las precipitaciones son intensas se produce un lavado de bases en el suelo, y por precolación se van llevando los elementos que le dan alcalinidad, tendiendo el suelo a la acidez. En zonas áridas, no existen lavados y los suelos son alcalinos   El agua de lluvia  contienen una pequeña cantidad de gas carbónico y es capaz de disolver la caliza existente en el suelo, de  tal forma que el calcio es  arrastrado a capas más profundas en forma de bicarbonato de calcio.
2.5-Vegetación   ,[object Object],[object Object],Un  mecanismo que influye en la acidificación de los suelos es la actividad radicular, más concretamente la absorción de nutrientes. Todas las plantas sin excepción, coníferas o no, nativas o exóticas, agrícolas o forestales, extraen del suelo cationes básicos (Ca++, K+, Mg ++) para emplearlos en la producción de biomasa. Durante el proceso de absorción de estos nutrientes el balance de cargas al interior de la raíz debe mantenerse, de modo que cuando se absorben Ca++, K+ y/o Mg++, se liberaran a la solución del suelo H+ para restablecer, al interior de la raíz, el balance eléctrico (Bohn et al., 1985). Los H+ liberados entran en solución del suelo incrementando su concentración y  aumentando la acidez.
3.-OTROS FACTORES QUE AFECTAN A LOS CATIONES DEL SUELO   3.1-Hidrólisis del aluminio  Responsable por la acidificación de los suelos es el proceso de la hidrólisis del aluminio(Al). El proceso se inicia con el ion aluminio trivalente (Al+3) al que se le van neutralizando sus cargas positivas gracias a la hidrolización del agua (H2O ↔ H+ + OH-). Durante este proceso, el ion Al+3, una vez removido de la superficie de las arcillas, reacciona con el agua presente en el suelo dando como resultado compuestos hidratados de Al así como iones libres de H+ que al ser liberados a la solución del suelo incrementan la acidez. La presencia en solución de los diferentes tipos de iones de Al está determinada por el pH del suelo. El ion Al+3 que se encuentra solo representa a valores de pH inferiores a 4,7.  
3.2- Nitrificación   Dado que las plantas solo se nutren de elementos químicos que se encuentren en el suelo en forma iónica, los complejos compuestos orgánicos ricos en nitrógeno (N) deben sufrir alteraciones hasta llegar a su expresión química más simple, la forma mineral. El proceso de conversión de amonio (NH4+) a nitrato (NO3 -) se conoce como nitrificación.    (2NH4 + + 3O2 􀁊 2NO3 - + 4 H+ + H2O + energía)   Como subproducto de este proceso se producen iones H+ que contribuyen a aumentar la acidez del suelo.
3.3-Lluvia ácida   Efectos de la lluvia ácida en el suelo y la vegetación :   Aumenta la acidez del agua de ríos y lagos, lo que causa daños a la vida acuática, tanto piscícola (peces de ríos) como vegetal. También incrementa la acidez de los suelos, lo que se traduce en cambios en la composición de los mismos, generando lixiviación (lavado) de nutrientes importantes para las plantas, tales como: calcio, nitrógeno, fósforo, etc, y movilizando metales tóxicos como el cadmio, níquel, manganeso, plomo, mercurio, cromo, etc, que de esta forma se introducen también en las corrientes de agua así como en la cadena trófica.   La vegetación expuesta directamente a la lluvia ácida sufre no sólo las consecuencias del deterioro del suelo, sino también un daño directo que puede llegar a ocasionar quema de follaje y caída de hojas y frutos
Dinámica de la lluvia ácida Independientemente de su origen, ya sea industrial o natural, los gases contaminantes que de la tierra suben a la atmósfera, después de un cierto tiempo y durante la época de invierno precipitan formando lo que se conoce como lluvia ácida. Dependiendo de la dirección y velocidad de los vientos así será el área de afectación que generen. También sehabla de deposición seca, cuando el contaminante precipita sin lluvia, es decir, lo hace por su propio peso.
Definiciones Humus : materia orgánica en descomposición que se encuentra en el suelo y procede de restos vegetales y animales muertos. La composición química del humus varía porque depende de la acción de organismos vivos del suelo, como bacterias, protozoos, hongos y ciertos tipos de escarabajos. El humus es una materia homogénea,amorfa, de color oscuro e inodora. Los productos finales de la descomposición del humus son sales minerales, dióxido de carbono y amoníaco. Solución del suelo . Agua del suelo junto los nutrientes disueltos en ella. Ión . Átomo o grupo de átomos que ha ganado o perdido electrones. Catión . Ión de carga positiva. Anión . Ión de carga negativa. Complejo arcilloso-húmico (complejo coloidal).  Son pequeñas partículas de humus y arcilla que están en suspensión en la solución del suelo, que por acción del calcio se coagulan formando una masa gelatinosa, formando así el C. A-H., que determina la fertilidad del suelo. Tiene carga negativa.  Disociación . Los compuestos químicos de la solución del suelo se disocian en cationes y aniones. Por ejemplo, el nitrato sódico se disocia en el anión nitrato y catión sodio.
[object Object],[object Object],Adsorción de cationes . El complejo arcilloso-húmico   tiene carga negativa, por lo que atrae y  retiene cationes (carga +) sobre su superficie. Los cationes adsorbidos se encuentran en un intercambio continuo y rápido con los cationes libres de la solución del suelo.
Intercambio de cationes : Es la sustitución de cationes del complejo arcilloso-húmico.  Capacidad de intercambio catiónico.(C.I.C.):   Es la suma total de los cationes adsorbidos por el C. A-H, que pueden ser intercambiados por otros cationes de la solución del suelo. Se expresa en meq / 100 g. de suelo Suelos con C.I.C. < 5 meq / 100 g  son suelos pobres, arenosos, poco aptos para la vida de las plantas Suelos con C.I.C. > 30 meq / 100g  son suelos excesivamente arcillosos, con problemas de permeabilidad y estructura Suelos salinos : Un suelo es salino cuando tiene un exceso de sales solubles, cuyos iones en la solución del suelo impiden o dificultan el desarrollo normal de las plantas. Se consideran sales solubles las que están compuestas por los siguientes iones: Cationes: calcio, magnesio, sodio, potasio Aniones: cloruro, sulfato, bicarbonato, carbonato

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Cationes En El Suelo 2008

  • 1.
  • 2.
  • 3.
  • 4.
  • 5.
  • 6.
  • 7. 1.2 Capacidad de cambio de cationes Es el más importante, y mejor conocido. En el suelo son varios los materiales que pueden cambiar cationes. Los principales cambiadores son las arcillas y la materia orgánica (los dos materiales presentan propiedades coloidales). Las causas de la capacidad de cambio de cationes de las arcillas son: Sustituciones atómicas dentro de la red:
  • 8. Existencia de bordes (superficies descompensadas).
  • 9.
  • 10.
  • 11.
  • 12. CCC de algunos de los materiales más comunes en los suelos: Como vemos la naturaleza del cambiador confiere mayor a menor capacidad de cambio. Cada 1% de arcilla puede repercutir en medio miliequivalente en la capacidad de cambio de cationes del suelo. Si en vez de arcilla nos referimos a la materia orgánica, cada 1% puede repercutir en 2 miliequivalentes más (miliequivalente / 100gr = cmol(+)Kg-1).     Naturaleza de la partícula   CCC, meq/100g   Cuarzo y feldespatos   1-2   Óxidos e hidróx. Fe y Al   4   Caolinita   3-15   ilita y clorita   10-40   Montmorillonita   80-150   Vermiculita   100-160   Materia orgánica   300-500
  • 13. 2.-PRINCIPALES FACTORES DE LOS QUE DEPENDE EL CONTENIDO DE CATIONES EN EL SUELO 2.1-Tipo de roca Dependiendo de la naturaleza de los materiales el suelo va a evolucionar de forma diferente. Por ejemplo, los suelos formados sobre rocas graníticas se caracterizan por su elevado contenido en silicio y aluminio y su bajo contenido en elementos alcalinos ( Na y K) y en alcalinotérreos ( Ca y Mg), las rocas sedimentarias y magmáticas son ricas en iones ácidos (Al3+, H+), en cambio la degradación de rocas calizas, son ricas en iones básicos(Ca2+, Mg2+, K+, Na+), esto influye muy directamente sobre el PH de los suelos. La presencia, también, de aire y agua capacitada por la porosidad del perfil, van a dar una concentración de grupos hidroxilo (OH-) y de cationes (H+), muy determinativos en el carácter ácido o básico del suelo.
  • 14. 2.2-Factor biótico Los residuos de la actividad orgánica son de naturaleza ácida. 2.3-pH En un estudio químico del suelo nos daremos cuenta que a parte de la zona estructural del suelo o substrato, existen los elementos nutritivos o abonos en forma de sales minerales más o menos solubles, la parte soluble en contacto con el agua (H2O) se encuentra disociada en dos iones. Lo que quiere decir que en el suelo no hay sales, sino iones: aniones y cationes. CATIONES - ANIONES Ca ++ Calcio PO 4 --- Fosfato Mg ++ Magnesio SO 4 – Sulfato K + Potasio CO 3 Carbonato NH 4 + Amonio NO 3 - Nitrato Na + Sodio CL 0 Cloruro Todos los microelementos Y H + Hidrógeno El complejo arcilloso-húmico (substrato) puede fijar diversos cationes básicos, así como los cationes hidrógeno (H+), siendo éstos retenidos más fuertemente por el complejo. La presencia, en mayor o menor cantidad de iones H+ con relación a los iones básicos, determina la reacción o acidez del suelo que se representa por el PH. , Éste valor varía teóricamente entre 0 a 14, pero en la práctica, entre 4,5 a 8,5.
  • 15.
  • 16. Disponibilidad de los nutientes en función del pH del suelo: En la imagen se muestra la disponibilidad de los distintos nutrientes para distintos valores del pH del Suelo (a mayor grosor de las bandas, más asimilables son). En cualquier caso, cabe señalar que tales gráficos son orientativos y generalmente basados en el comportamiento de las plantas de mayor interés agropecuario.
  • 17.
  • 18.
  • 19. Los sistemas radiculares de las Plantas pueden ser dañados bajo ambientes iónicos muy ácidos (pH inferior a 5) en diversas especies. Las enmiendas de carbonato cálcico son los sistemas más económicos y ampliamente usados con vistas a corregir tal acidez del suelo. Empero bajo pH extremadamente ácidos (inferiores a 3) pueden surgir problemas con tales prácticas. Del mismo modo cuando el pH supera el umbral de 9 pueden aparecer efectos directos del OH- o HCO3-, sobre la absorción de fósforo, hierro, molibdeno y otros nutrientes y oligoelementos. 
  • 20. 2.4-Clima Donde las precipitaciones son intensas se produce un lavado de bases en el suelo, y por precolación se van llevando los elementos que le dan alcalinidad, tendiendo el suelo a la acidez. En zonas áridas, no existen lavados y los suelos son alcalinos   El agua de lluvia contienen una pequeña cantidad de gas carbónico y es capaz de disolver la caliza existente en el suelo, de tal forma que el calcio es arrastrado a capas más profundas en forma de bicarbonato de calcio.
  • 21.
  • 22. 3.-OTROS FACTORES QUE AFECTAN A LOS CATIONES DEL SUELO 3.1-Hidrólisis del aluminio Responsable por la acidificación de los suelos es el proceso de la hidrólisis del aluminio(Al). El proceso se inicia con el ion aluminio trivalente (Al+3) al que se le van neutralizando sus cargas positivas gracias a la hidrolización del agua (H2O ↔ H+ + OH-). Durante este proceso, el ion Al+3, una vez removido de la superficie de las arcillas, reacciona con el agua presente en el suelo dando como resultado compuestos hidratados de Al así como iones libres de H+ que al ser liberados a la solución del suelo incrementan la acidez. La presencia en solución de los diferentes tipos de iones de Al está determinada por el pH del suelo. El ion Al+3 que se encuentra solo representa a valores de pH inferiores a 4,7.  
  • 23. 3.2- Nitrificación Dado que las plantas solo se nutren de elementos químicos que se encuentren en el suelo en forma iónica, los complejos compuestos orgánicos ricos en nitrógeno (N) deben sufrir alteraciones hasta llegar a su expresión química más simple, la forma mineral. El proceso de conversión de amonio (NH4+) a nitrato (NO3 -) se conoce como nitrificación.   (2NH4 + + 3O2 􀁊 2NO3 - + 4 H+ + H2O + energía)   Como subproducto de este proceso se producen iones H+ que contribuyen a aumentar la acidez del suelo.
  • 24. 3.3-Lluvia ácida Efectos de la lluvia ácida en el suelo y la vegetación :   Aumenta la acidez del agua de ríos y lagos, lo que causa daños a la vida acuática, tanto piscícola (peces de ríos) como vegetal. También incrementa la acidez de los suelos, lo que se traduce en cambios en la composición de los mismos, generando lixiviación (lavado) de nutrientes importantes para las plantas, tales como: calcio, nitrógeno, fósforo, etc, y movilizando metales tóxicos como el cadmio, níquel, manganeso, plomo, mercurio, cromo, etc, que de esta forma se introducen también en las corrientes de agua así como en la cadena trófica.   La vegetación expuesta directamente a la lluvia ácida sufre no sólo las consecuencias del deterioro del suelo, sino también un daño directo que puede llegar a ocasionar quema de follaje y caída de hojas y frutos
  • 25. Dinámica de la lluvia ácida Independientemente de su origen, ya sea industrial o natural, los gases contaminantes que de la tierra suben a la atmósfera, después de un cierto tiempo y durante la época de invierno precipitan formando lo que se conoce como lluvia ácida. Dependiendo de la dirección y velocidad de los vientos así será el área de afectación que generen. También sehabla de deposición seca, cuando el contaminante precipita sin lluvia, es decir, lo hace por su propio peso.
  • 26. Definiciones Humus : materia orgánica en descomposición que se encuentra en el suelo y procede de restos vegetales y animales muertos. La composición química del humus varía porque depende de la acción de organismos vivos del suelo, como bacterias, protozoos, hongos y ciertos tipos de escarabajos. El humus es una materia homogénea,amorfa, de color oscuro e inodora. Los productos finales de la descomposición del humus son sales minerales, dióxido de carbono y amoníaco. Solución del suelo . Agua del suelo junto los nutrientes disueltos en ella. Ión . Átomo o grupo de átomos que ha ganado o perdido electrones. Catión . Ión de carga positiva. Anión . Ión de carga negativa. Complejo arcilloso-húmico (complejo coloidal). Son pequeñas partículas de humus y arcilla que están en suspensión en la solución del suelo, que por acción del calcio se coagulan formando una masa gelatinosa, formando así el C. A-H., que determina la fertilidad del suelo. Tiene carga negativa. Disociación . Los compuestos químicos de la solución del suelo se disocian en cationes y aniones. Por ejemplo, el nitrato sódico se disocia en el anión nitrato y catión sodio.
  • 27.
  • 28. Intercambio de cationes : Es la sustitución de cationes del complejo arcilloso-húmico. Capacidad de intercambio catiónico.(C.I.C.): Es la suma total de los cationes adsorbidos por el C. A-H, que pueden ser intercambiados por otros cationes de la solución del suelo. Se expresa en meq / 100 g. de suelo Suelos con C.I.C. < 5 meq / 100 g son suelos pobres, arenosos, poco aptos para la vida de las plantas Suelos con C.I.C. > 30 meq / 100g son suelos excesivamente arcillosos, con problemas de permeabilidad y estructura Suelos salinos : Un suelo es salino cuando tiene un exceso de sales solubles, cuyos iones en la solución del suelo impiden o dificultan el desarrollo normal de las plantas. Se consideran sales solubles las que están compuestas por los siguientes iones: Cationes: calcio, magnesio, sodio, potasio Aniones: cloruro, sulfato, bicarbonato, carbonato