El intercambio iónico es un proceso reversible mediante el cual la fase sólida del suelo retiene iones de la solución y libera otros iones, estableciendo un nuevo equilibrio. La capacidad de intercambio iónico (CIC) depende de las propiedades de los coloides del suelo y de los iones, y puede determinarse mediante métodos que extraen cationes a diferentes pH. La CIC mide la capacidad de retención de cationes y afecta la fertilidad y clasificación de los suelos.

1. INTERCAMBIO IÓNICO
El intercambio iónico es un proceso
reversible, estequiométrico y rápido
mediante el cual la fase sólida retira y
retiene algunos iones de la solución del
suelo, al tiempo que le entrega cantidades
equivalentes de otros, para establecer un
nuevo equilibrio entre las 2 fases
Se da por atracción electrostática entre la
superficie cargada de un coloide y un ión
con carga contraria y se llama adsorción
Daniel F. Jaramillo J. Profesor Titular. Universidad Nacional de Colombia. Medellín.

2. FACTORES QUE CONTROLAN EL
INTERCAMBIO IÓNICO
PROPIEDADES DEL CAMBIADOR (COLOIDE):
• Cantidad y Tipo de arcilla y de materia orgánica activa del suelo
• Superficie específica que presenten los coloides
• Densidad de carga de los coloides
PROPIEDADES DEL IÓN:
• La carga del ión: iones con carga mayor son retenidos con mayor
firmeza por los cambiadores del suelo, cuando tienen igual tamaño
• El tamaño del radio hidratado del ión: al aumentar la cantidad de
moléculas de agua que rodean el ión disminuye la fuerza de la
retención que ejerce sobre él el coloide
• El tamaño del radio cristalográfico del ión: a mayor tamaño del ión
deshidratado, mayor es la fuerza con la cual es retenido el ión
• La concentración del ión: según la ley de acción de masas, aquel ión
que se encuentre en mayor cantidad, será el que se retendrá
preferencialmente en el suelo
Daniel F. Jaramillo J. Profesor Titular. Universidad Nacional de Colombia. Medellín.

3. CIC
• Capacidad que posee un suelo de adsorber
cationes. Es equivalente a la carga negativa del
suelo
• Los cationes que son sometidos a esta retención
quedan protegidos contra los procesos de
lixiviación
• Se expresa en cmol (+) kg-1 de suelo o en meq (100
g de suelo)-1
• Depende de la cantidad y tipo de coloides que tiene
el suelo:
CIC del suelo = CIC Ar + CIC M.O.
Daniel F. Jaramillo J. Profesor Titular. Universidad Nacional de Colombia. Medellín.

4. DETERMINACIÓN DE LA CIC
DEL SUELO
• Característica:
La CIC tiene una fuerte dependencia del pH del suelo.
• Condiciones de pH para hacer la determinación de la CIC del suelo:
A pH 8.2, útil para suelos alcalinos.
A pH 7, para suelos que presentan una reacción entre ligeramente
ácida y ligeramente alcalina, muy adecuada para suelos con carga
permanente.
Al pH del suelo para aquellos suelos que son ácidos y cuya carga
es predominantemente variable.
• Etapas de la determinación:
Etapa de saturación del suelo con soluciones salinas de un
determinado catión.
Etapa de lavado del exceso de la solución saturadora.
Etapa de determinación del catión indicador extraído del suelo.
Daniel F. Jaramillo J. Profesor Titular. Universidad Nacional de Colombia. Medellín.

5. DETERMINACIÓN DE LA CIC
DEL SUELO
A pH 8.2:
método del acetato de sodio 1 M a pH 8.2
método por suma de cationes: bases extraídas con
acetato de amonio 1 N y neutro mas acidez extraída
con cloruro de bario-trietanolamina a pH 8.2
A pH 7:
método del acetato de amonio 1 N y neutro
método del acetato de cobre 0.1 M y neutro
Al pH del suelo:
Método de la CICE: bases extraídas con acetato de
amonio 1 N y neutro mas acidez intercambiable
extraída con KCl 1 N
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6. DETERMINACIÓN DE LA CIC DEL
SUELO
NH4OAc 1N pH 7 NaCl 10%
Mg2+ K+ H+ NH4+ NH4+ NH4+
− − − NH4+ − − −
Fe3+ − − Al3+ NH4+ − − NH4+
− − − −
Ca2+ − − NH4+ − −
− − − − Na+ − − − NH4+
− NH4+ −
Mg2+ − − − − NH4+
− − − − NH4+ NH4+ − − − −
− −
H+ − NH4+ − NH4+
K+ − − Fe3+ − − NH4+
− Al3+ − NH4+
NH4+ NH4+ NH4+
Mg2+ K+ Ca2+ Mg2+
H+
Fe3+ Na+ Al3+
Fe3+
Al3+ K+ H+
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7. DETERMINACIÓN DE LA CIC
DEL SUELO
Na+ Na+ Na+
Na+ − − −
Na+ − − Na+
− −
Na+ − −
− − − − Na+
Na+ −
− − Na+
− − − −
−
Na+ − Na+
− − Na+
− Na+
Na+ Na+
NH4+ NH4+
NH4+
NH4+ NH4+
NH4+
NH4+ NH4+ NH4+
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8. CARACTERIZACIÓN DE LA CIC
DE ALGUNOS COLOIDES
CIC [ cmol (+) kg-1 de arcilla ] CICV
COLOIDE (% DE LA CIC
A pH 8.2 CICE CICV
TOTAL)
Montmorillonita 118 112 6 5.1
Vermiculita 85 85 0 0
Illita 19 11 8 42.1
Haloisita 18 6 12 6.7
Caolinita 4 1 3 75
Gibsita 5 0 5 100
Goetita 4 0 4 100
Alofano 51 10 41 80.4
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9. CIC de diferentes coloides
comunes en suelos
CIC [ cmol (+) kg-1 de material ]
COLOIDE RANGO DE VALORES VALOR PROMEDIO
Vermiculita 100 - 150 125
Montmorillonita 80 - 120 100
Ilita 20 - 40 30
Clorita 10 - 50 30
Caolinita 3 - 15 9
Haloisita 5 - 10 7.5
Sesquióxidos de Fe y Al
3 - 10 6.5
amorfos
Alofano 10 - 150 80
Coloide orgánico 100 - 300 200
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10. CIC DE UN MOLLISOL DE CLIMA
CÁLIDO SECO
CIC 7 CICE CICV CICV (% )
30 18
15 16
25
13,23 14
cmol (+) kg de suelo
20 12
10
-1
(%)
15
8,04 8
10 6
4
5
2
0 0
Ap A Ab
HORIZONTE
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11. CIC DE UN ANDISOL DE CLIMA
FRÍO HÚMEDO
CIC 7 CICE CICV CICV (% )
94,91 99,34 98,95 100
60
cmol (+) kg de suelo
50 80
40 60
-1
(%)
30
40
20
20
10
0 0
Ap AB Bw
HORIZONTES
Daniel F. Jaramillo J. Profesor Titular. Universidad Nacional de Colombia. Medellín.

12. APLICACIONES DE LA CIC DEL
SUELO
• CARACTERIZAR LA CARGA DEL SUELO:
CICV = CIC 7 − CICE
• CARACTERIZAR LA FERTILIDAD DEL SUELO:
(C + )
Saturación con ( C + ) = x 100
CIC7 ó CICE
• CLASIFICACIÓN DE SUELOS
Daniel F. Jaramillo J. Profesor Titular. Universidad Nacional de Colombia. Medellín.

13. CIA
• Capacidad que posee un suelo de adsorber
aniones intercambiables y es equivalente a la
carga positiva del mismo
• Es importante en suelos con altos contenidos
de sesquióxidos de Fe y Al y en suelos
tropicales fuertemente intemperizados, sobre
todo a pH bajo
• Afecta algunos nutrientes para la planta como
NO3- y SO42- y facilita la contaminación de
suelos con algunos pesticidas, como el 2,4,5-T y
el 2,4-D, así como algunos metales pesados
como el Cr y el As
Daniel F. Jaramillo J. Profesor Titular. Universidad Nacional de Colombia. Medellín.

14. ADSORCIÓN ESPECÍFICA O
SELECTIVA
• Se da con cationes y con aniones. No son
intercambiables
• Los coloides de carga variable son los
responsables de ella
• En los coloides del suelo se han observado
preferencias en la adsorción de los iones que
definen las series liotrópicas
• Las series liotrópicas tienen validez sólo para
determinados rangos de pH en cada coloide
Daniel F. Jaramillo J. Profesor Titular. Universidad Nacional de Colombia. Medellín.

15. ADSORCIÓN ESPECÍFICA
CATIÓNICA
• Los sesquióxidos de Fe, Al y Mn son los
principales responsables
• Metales alcalinos y metales pesados Zn,
Co y Cd
• Acumulación de Mn, Cu, Co, Ni, Zn, Pb,
Cr, V
• Controla disponibilidad y toxicidad de
iones metálicos para la planta
Al3+ (H+) > Ca2+ > Mg2+ > K+ ≅ NH4+ > Na+
Daniel F. Jaramillo J. Profesor Titular. Universidad Nacional de Colombia. Medellín.

16. ADSORCIÓN ESPECÍFICA
ANIÓNICA
• En suelos de carga variable y en suelos
oxídicos
• Determina la retención de fosfatos,
sulfatos y silicatos
• Determina la fijación de fosfatos
H2PO4- > HPO42- > SeO42- ≅ HMoO4- ≅ F- > SO42- > Cl- > NO3-
Daniel F. Jaramillo J. Profesor Titular. Universidad Nacional de Colombia. Medellín.

17. LA DOBLE CAPA DIFUSA - DCD
• Modelos para explicar la distribución de los
iones alrededor de las superficies cargadas
electrostáticamente de los coloides del suelo
• El espesor de la DCD define la distancia hasta
la cual actúan las fuerzas de retención del
coloide sobre los iones del suelo: espacio que
tiene el suelo para acumular los iones
intercambiables
• Iones que quedan por fuera de la DCD
constituyen la solución externa o solución del
suelo y son los iones solubles que están
disponibles para la planta o para ser lixiviados
Daniel F. Jaramillo J. Profesor Titular. Universidad Nacional de Colombia. Medellín.

18. LA DCD
Daniel F. Jaramillo J. Profesor Titular. Universidad Nacional de Colombia. Medellín.

19. ESPESOR DE LA DCD
Daniel F. Jaramillo J. Profesor Titular. Universidad Nacional de Colombia. Medellín.