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• gamica1216

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INTERCAMBIO CATIONICO Los cristales de arcilla pueden cambiar los cationes adsorbidos en su película superficial; por ejemplo, una arcilla hidrogena (con cationes H+) puede transformarse en sódica, si se hace que circule a través de su masa, agua con sales de sodio en disolución. En realidad lo que ocurre es un intercambio de cationes entre agua y las películas adsorbidas por las partículas minerales, algunas veces en reacción rápida. Los cationes intercambiables más usuales son: Na+, K+, Ca++,Mg++, H+ y (NH4). Las coalinitas son menos susceptibles de intercambiar sus cationes que las montmorillonitas y las ilitas poseen la propiedad en grado intermedio. La capacidad de intercambio crece con el grado de acidez de los cristales, es decir es mayor si el pH del suelo es menor; la actividad catiónica se hace notable, en general, para valores del pH menores que 7. La capacidad de intercambio también crece con la velocidad y concentración de la solución que circule por la masa de suelo. Las propiedades mecánicas de una arcilla pueden cambiar al variar los cationes contenidos en sus complejos de adsorción, pues a diferentes cationes ligados corresponden distintos espesores de la película adsorbida, lo que se refleja sobre todo en las propiedades de plasticidad y resistencia del suelo. Por esta razón el intercambio catiónico forzado se ha usado y se usa para tratar suelos con fines de mejorar su comportamiento mecánico.

Micela: Denominada también complejo arcillo – húmico, son los coloides orgánicos (humus) e inorgánicos (arcillas e hidróxidos), que constituyen el complejo de cambio. Se le considera como un anión, cuyas superficies se encuentran cargadas negativamente.

En el siguiente cuadro se presentan valores de la Capacidad de Intercambio Catiónico de algunos tipos de arcillas y del humus.

Catión de Cambio:

Es aquel catión que está adsorbido por la Micela, y que puede intercambiarse con los cationes de la Solución Suelo, sin que la Micela se descomponga o lo haga sólo en pequeña escala.

Los cationes de cambio se hallan adsorbidos con diferente grado de energía. La fuerza de adsorción se halla en función del tamaño del catión, de su cantidad, de su valencia y de su grado de hidratación entre otros. Una probable secuencia de fuerza de adsorción de los cationes por la Micela sería la siguiente:

H>Micro elementos>Ca>Mg>NH4>K>Na Micro elementos: Zn, Mn, Fe, Cu

Los cationes intercambiables predominantes en Suelos Neutros y alcalinos con el Ca, Mg, K y Na a los cuales se les denominan Bases Cambiables.

En suelos ácidos las posiciones de intercambio son ocupadas parcialmente por el Al y el H, lo cual hace variar significativamente las características del Complejo de Cambio y del suelo en su integridad. Anión de Cambio:

Algunos suelos se caracterizan por retener no solamente cationes sino también aniones. Generalmente en los suelos con pH ácido el complejo Arcillo – húmico exhibe cargas positivas, las cuales originan procesos de Intercambio Aniónico.

Teorías del intercambio iónico

Existen tres teorías que tratan de explicar el porqué de este proceso. - Red cristalina. Considera las partículas de los minerales como sólidos iónicos. Los iones de los bordes están débilmente retenidos por lo que pueden abandonar la estructura y pueden cambiarse con los de la solución del suelo. - Doble capa eléctrica. Considera el contacto entre el sólido y la fase líquida como un condensador plano. Entre el metal (el sólido) y el electrólito (la disolución) existe una diferencia de potencial que atrae a los iones de la solución del suelo.

Se forma una doble capa eléctrica formada por los iones del sólido y los atraídos en la solución. - Membrana semipermeable. La interface sólido-líquido actúa como una membrana semipermeable que deja pasar los iones de la solución y a los de la superficie de las partículas pero no a los del interior de los materiales.

Básicamente las tres teorías son compatibles y simplemente se trata de enfoques distintos:

- Iones débilmente retenidos para la teoría cristalina.

- Desequilibrios eléctricos para la teoría de la doble capa eléctrica.

- Diferentes concentraciones para la teoría de la membrana semipermeable.

Sustitución iónica

Un segundo origen de cargas negativas superficiales aportadas por los cristales de arcilla, es la sustitución de un átomo por otro dentro de la red cristalina.

Importancia de la capacidad de cambio

- Controla la disponibilidad de nutrientes para las plantas: K+, Mg++, Ca++, entre otros.

- Interviene en los procesos de floculación - dispersión de arcilla y por consiguiente en el desarrollo de la estructura y estabilidad de los agregados.

- Determina el papel del suelo como depurador natural al permitir la retención de elementos contaminantes incorporados al suelo.

Variabilidades en la determinación del CIC:

Según Rhoades, la Capacidad de Intercambio Catiónico de los suelos y la cantidad de cationes cambiables son dependientes del método utilizado para su determinación. Así, es obvio que la CIC no es una propiedad del suelo independiente de las condiciones bajo las cuales se mide, por lo cual, se obtendrán resultados diferentes con métodos diferentes.

Idealmente, el método a utilizar es uno que pueda medir la capacidad de los suelos de adsorber cationes de una solución acuosa con el mismo pH, fuerza iónica, constante dieléctrica y composición como la que presentan los suelos en el campo, debido a que la CIC varía (sobre todo en suelos tropicales) con estos parámetros.

La CIC de los suelos es dependiente del método utilizado para su determinación.

Por consiguiente, se han propuesto numerosos extractantes y metodologías para su determinación, teniendo todos ellos muchos problemas asociados con las diversas propiedades químicas del suelo. Por esta razón, las determinaciones de la CIC, generalmente están basadas en soluciones y condiciones de referencia, puesto que deben regularizarse para obtener datos y valores de significancia, los cuales puedan ser aplicados e interpretados de manera coherente.

Los factores que influyen en los procesos de intercambio catiónico son: a.- Composición de la solución externa:

Esto va de acuerdo a la valencia y al radio de hidratación de los cationes presentes en la solución intermicelar. Bajo condiciones experimentales se ha encontrado que la fuerza de adsorción de cationes trivalentes (Al, Mn, Fe), resulta mayor que la de los divalentes y los monovalentes. Esto se explica considerando las leyes de Donnan en que los iones divalentes se encuentran en la fórmula del intercambio catiónico bajo su raíz cuadrada y los trivalentes bajo su raíz cúbica.

b.- Concentración de la solución intermicelar:

La influencia de la concentración externa es tal, que al aumentar su concentración crece la cantidad de cationes adsorbidos y que cuanto más se diluye, mayor es la proporción de los cationes divalentes adsorbidos. c.- Selectividad del complejo de cambio:

Es la preferencia que un cambiador puede mostrar por determinados cationes. Se han encontrado así, las siguientes secuencias de selectividad.

Ilita Al > K > Ca > Mg > Na

Caolinita Ca >Mg>K > Al > Na

Montmorillonita Ca > Mg > H > K > Na

Materia orgánica Mn > Ba >Ca > Mg >NH4 > k > Na

d.- Reacción del suelo:

Esta produce un efecto múltiple sobre los procesos de intercambio catiónico. Además de determinar las características de las cargas (positivas o negativas) que se presentan en el complejo coloidal de cambio anfótero, determina la cantidad de cargas denominadas dependientes del pH. A mayor pH aumenta el número de cargas negativas.

La distribución de las bases cambiables y del Al y Mn depende también del pH. A mayor acidez, mayor es la participación de Al y Mn dentro del complejo de cambio y menor la participación de las bases (Ca, Mg, K, Na).

BIBLIOGRAFÍA MECANICA DE SUELOS, JUAREZ BADILLO Y RICO RODRIGUEZ WWW.AMAZONIAFORESTAL.BLOGSPOT.MX