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COMPOSICIÓN DE LA DISOLUCIÓN DEL SUELO

COMPOSICIÓN DE LA DISOLUCIÓN DEL SUELO. COMPOSICIÓN DE LA DISOLUCIÓN DEL SUELO. Suelos agrícolas: Ca 2+ , Mg 2+ , K + , NO 3 - , Cl - y SO 4 2- , pH Suelos ácidos: Al Suelos alcalinos: Na + , CO 3 2- Estabilidad mineral Si Suelos superficiales poco alterados DOC.

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COMPOSICIÓN DE LA DISOLUCIÓN DEL SUELO

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Presentation Transcript

  1. COMPOSICIÓN DE LA DISOLUCIÓN DEL SUELO

  2. COMPOSICIÓN DE LA DISOLUCIÓN DEL SUELO • Suelos agrícolas: • Ca2+, Mg2+, K+, NO3-, Cl- y SO42-, pH • Suelos ácidos: • Al • Suelos alcalinos: • Na+, CO32- • Estabilidad mineral • Si • Suelos superficiales poco alterados • DOC

  3. COMPONENTES MINORITARIOS Metales trazasuelos contaminados Dependen: pH S.O.M Condiciones redox

  4. ESPECIACIÓN • Hidrólisis • Formación de pares iónicos • Formación de complejos

  5. H H H H Mn+ Mn+ O O H+ H Ln- O e- H Hidrólisis

  6. 4+ 2+ O OH 2 Al Al Al O Hidrólisis Al(H2O)63+ + H2O  AlOH(H2O)52+ + H+ AlOH(H2O)52+ + H2O  Al(OH)2(H2O)4+ + H+ Al(OH)2(H2O)4+ + H2O  Al(OH)3(H2O)30 + H+ Al(OH)3(H2O)30+ H2O  Al(OH)3(H2O)2- + H+

  7. Hidrólisis

  8. Reacción pK0 Cr(H2O)63+ CrOH(H2O)52+ + H+ 3.9 CrCl(H2O)52+ CrCl(H2O)42+ + H+ 5.2 Cr(CN)5(H2O)2- Cr(CN)5OH3- + H+ 9.0 Complejos y pares iónicos Reacciones de complejación del Cr en la disolución del suelo

  9. Reacción pK Ca2+ + H2PO4- CaH2PO4+ -1.40 Ca2+ + H2PO4- CaHPO40 + H+ 4.46 Ca2+ + H2PO4- CaPO4- + 2H+ 13.09 Ca2+ + SO42- CaSO40 -2.31 Ca2+ + Cl- CaCl+ 1.00 Ca2+ + 2Cl- CaCl20 0.00 Complejos y pares iónicos Equilibrios de complejación del Ca en la disolución del suelo

  10. El pH del suelo

  11. pH del suelo H+ marca el comportamiento del suelo desde el punto de vista químico y biológico pH = -log [H+ ] pH + pOH = 14

  12. FUENTES DE ACIDEZ

  13. NO2 SO2 Atmósfera Suelo SO2 + H2O + ½ O2  2H+ + SO22- 2NO2 + H2O + ½ O2  2H+ + 2NO32- COOH  R-COO- + H+ OH  R-O- + H+ CO2 +H2O  H+ + HCO3-  2H+ + CO32- NH3 + 2O2  H+ + NO3- + H2O SH2 + 2O2  2H+ + SO42- H  H+ K Na Ca Al  Al3+ + H2O  Al(OH)2+ + H+ Al(OH)2+ + H2O  Al(OH)2+ + H+ Al(OH)2+ + H2O  Al(OH)3 + H+

  14. LA LLUVIA ÁCIDA H+ NH4+ Na+ Ca2+ Mg2+ K+ SO42- NO3- Cl- • Suelos forestales y de pradera • Lavado de los cationes alcalinos y alcalinotérreos • Disminución del pH • Solubilización de metales tóxicos como el Al. • Reducción de la actividad de los microorganismos • Disminución de la productividad

  15. LA LLUVIA ÁCIDA • Suelos agrícolas • Sin efecto • NH4+ + 2O2 NO3- + 2H+ + H2O

  16. SUELOS DE MINAS Y ÁCIDO SULFATO • superficie de minas de carbón • planicies marinas de inundación en áreas templadas y tropicales FeS2 + 15/4 O2 + 7H2O  Fe(OH)3 + 2H2SO4

  17. SUELOS DE MINAS Y ÁCIDO SULFATO

  18. HIDRÓLISIS CARGA MEDIA carga media

  19. Aluminol H2O Silanol H+ O OH Al Si ARCILLAS Centro ácido de Lewis

  20. A B C centro ácido de Lewis Hidroxilos superficiales O Fe H ARCILLAS

  21. ARCILLAS Suelos muy ácidos H, Fe, Al Unidos por enlaces covalentes a los bordes de cristales de la arcilla difícilmente pasa a la disolución del suelo. Sólo en lugares de intercambio de carga permanente de los silicatos en equilibrio con el presente en la disolución del suelo.

  22. ARCILLAS Suelos moderadamente ácidos Parte de los iones hidrógeno, unidos a lugares de carga variable, se pueden liberar más fácilmente Contribuyen con los retenidos en los lugares de carga permanente a la concentración de protones en la disolución del suelo.

  23. ARCILLAS Suelos neutros y alcalinos La mayoría de las cargas dependientes del pH, se han transformado en disponibles para el intercambio de cationes Hidrógeno sustituido por calcio, magnesio y otras bases

  24. OTRAS FUENTES DE ACIDEZ Reacciones redox 4Fe2+ + O2 + 10H2O  4Fe(OH)3 + 8H+

  25. OTRAS FUENTES DE ACIDEZ

  26. FUENTES DE ALCALINIDAD

  27. Ca2+ Ca2+ H+ Ca2+ H+ complejo de cambio complejo de cambio + 2H2O + 2OH- Ca2+ Ca2+ Ca2+ Ca2+

  28. SALES SOLUBLES Suelos salinos y sódicos (Aridisoles) Acumulación de CaCO3; MgCO3, Na2SO4; NaCl Los cationes correspondientes saturan el complejo de cambio.

  29. SALES SOLUBLES Si en el suelo predominan los carbonatos, el pH final es como mucho 8.5, pH de equilibrio de la reacción de disolución del carbonato de Ca CaCO3 + H2O  Ca2+ + CO2 + 2OH-

  30. pH de los suelos calizos Interfase líquido-sólido Interfase gas-líquido CO2 CO2 H2CO3HCO3-CO32- CaCO3 OH- H2O H+ Ca2+ pH = -2/3 log PCO2+ B pH = -2 log [Ca2+] + C

  31. pH de los suelos salinos Sales de ácidos fuertes y de bases fuertes: Sulfatos, cloruros, nitratos de calcio, magnesio y sodio pH del orden de 8.5 Sales de ácidos débiles Carbonatos de sodio, potasio magnesio pH por encima de 8.5 hasta 10 aproximadamente.

  32. pH de los suelos salinos HCO3- y CO32- reaccionan con el ión H3O+ para fijar un protón: HCO3- + H3O+ H2CO3 + H2O CO32- + 2H3O+ H2CO3 + 2H2O Alc = [HCO3-] + 2[CO32-] + 2[OH-] - [H+] Alc = [Na+] + [K+] + 2[Ca2+] + 2[Mg2+] - [Cl- ] - 2[SO42-] pH = log Alc - log PCO2 + 7.82

  33. PODER DE AMORTIGUACIÓN

  34. PODER DE AMORTIGUACIÓN resistencia que presenta el suelo a modificar su pH cuando se le añaden ácidos o bases. permite mantener el pH dentro de límites muy estrechos, evitando modificaciones radicales que afectarían negativamente a los microorganismos y plantas y al propio suelo

  35. PODER DE AMORTIGUACIÓN Depende de: • Disolución del suelo • Disolución de minerales del suelo • Superficies de carga permanente • Superficies de carga variable

  36. PODER DE AMORTIGUACIÓN • Disolución del suelo Ácidos disueltos Ácidos fuertes capacidad tampón alta a concentraciones altas mínima a valores de pH de alrededor de 7, mayor a valores más bajos (<3) Ácidos débiles Carbonatos M.O. Capacidad tampón dependiente de la concentración y pK de disociación Máxima pK-1<pH<pK+1

  37. PODER DE AMORTIGUACIÓN • Disolución mineral Al(OH)3 + 3H+ Al3+ + 3 H2O H+ + Ca(OH)+  Ca2+ + H2O Al(H2O)63+ + H2O  AlOH(H2O)52+ + H+ lixiviación

  38. PODER DE AMORTIGUACIÓN • Disolución mineral gibbsita, caolinita, esmectitas, illitas, feldespatos Mayor capacidad si contienen Ca2+, Mg2+, Na+ y K+ Mayor capacidad cuanto más solubles

  39. PODER DE AMORTIGUACIÓN • Superficies de carga permanente intercambio de cationes entre la superficie y la disolución del suelo. Depende de: Tipo y concentración de iones en la superficie y en la disolución Tipo, características estructurales y afinidad relativa de la superficie por los distintos iones. Las arcillas saturadas de H son inestables

  40. A B C Aluminol centro ácido de Lewis Hidroxilos superficiales Centro ácido de Lewis H2O Silanol O Fe H+ O OH Al Si H PODER DE AMORTIGUACIÓN • Superficies de carga variable intercambio de iones entre la superficie y la disolución del suelo. protonación y desprotonación de los grupos hidroxilo, óxido o H2O expuestos a la superficie de los oxohidróxidos o de los bordes de los minerales de arcilla

  41. PODER DE AMORTIGUACIÓN • Superficies de carga variable Punto isoeléctrico (iep) pH al cual se absorben cantidades iguales de H+ y de OH- Igual afinidad por los H+ que por los OH- iep  7, Mayor afinidad por los H+ iep > 7 Menor afinidad por los H+ iep<7

  42. PODER DE AMORTIGUACIÓN • Superficies de carga variable pH < iep adsorción de H+ aumenta con la fuerza iónica y la carga de los iones de la disolución del suelo. pH>iep adsorción de OH- aumenta con la fuerza iónica y la carga de los iones de la disolución del suelo.

  43. OO MOH + F- MF- O O MOH MO OH O + HPO42- OP MOH2+ M O O- PODER DE AMORTIGUACIÓN • Superficies de carga variable Intercambio ligando (anión-anión) Superficie normalmente más negativa

  44. PODER DE AMORTIGUACIÓN • Superficies de carga variable Punto cero de carga (pzc) el pH al cual la carga neta de la superficie es cero La capacidad tampón de una superficie de carga variable es mínima en el pzc y aumenta conforme nos alejamos de él, La amortiguación depende de la diferencia entre el pH de la disolución y el pzc.

  45. PODER DE AMORTIGUACIÓN • Superficies de carga variable curva de carga tras adicionar potasa pzse carga neta curva de carga inicial del suelo punto de efecto salino cero (pzse) pH al cual la adsorción no varía con la fuerza iónica

  46. PODER DE AMORTIGUACIÓN • Superficies de carga variable La materia orgánica La amortiguación por materia orgánica en la fase sólida es similar a su comportamiento en la disolución del suelo. Su capacidad depende del pH del suelo y de si se acumula como ácido o su base conjugada.

  47. RANGO DE pH DE LOS SUELOS

  48. pH del Suelo Neutralidad Acidez Alcalinidad Acidez Mode- rada Muy fuerte Mode- rada Muy fuerte Ligera Fuerte Fuerte Ligera pH de las turbas ácidas rango de pH de los suelos minerales de las regiones húmedas rango de pH de los suelos minerales de las regiones áridas suelos altamente alcalinos

  49. pH del Suelo El pH y el grado de saturación de los suelos varían de forma limitada en función de las estaciones del año. Suelos con vegetación permanente su valor medio refleja un estado de equilibrio característico del perfil. pH ± 1 Producción de iones H+ durante la humificación se compensa con el aporte de iones básicos (procesos de alteración y de los ascensos biológicos). Suelos agrícolas puede que no exista compensación por la extracción de bases por las cosechas.

  50. TIPOS DE ACIDEZ DEL SUELO

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