Fisicoquimica II

1. PROPIEDADES FÍSICO - QUÍMICAS
DE LOS SUELOS

2. ACIDEZ DEL SUELO

3. Acidez activa y acidez titulable
iAcidez Activa: medida de la actividad de
iones H+; o sea, el pH
iAcidez titulable: cantidad de base (álcali)
necesaria para titular un suelo hasta un valor
de pH determinado
También llamada Acidez potencial
Concepto general: suelo como ácido débil
⇒ cede H+ a la solución

4. Acidez titulable
Componentes:
Acidez intercambiable: Al intercambiable
Acidez no intercambiable

5. Situaciones de estudio
iSuelos sin aluminio
iSuelos con aluminio

6. Suelos sin aluminio
H CIC pH 7.
H
Cargas Cargas
H
Ac.no Interc.
no dep. H
operat. pH
pH del H
suelo
H
Cargas
CIC pH suelo
dep. Ca
pH
Cargas
Mg
operat.
pH del Cargas
BT
suelo perm. K
Na
5.5 6.0 6.5 7.0

7. Relaciones entre parámetros
iCIC pH suelo = BT
i% SB pH suelo = 100* (BT/ CIC pH suelo ) = 100%
iAc. Titulable pH 7 = Ac. No Intercambiable
iCIC pH 7 = BT + Ac. Titulable pH 7

8. Suelos con aluminio
H CIC pH 7.
H
Cargas Cargas
H
Ac.no Interc.
no dep. H
operat. pH
pH del H
suelo
H
Cargas
CIC pH suelo
dep.
Al Ac. Intercambiable
pH
Cargas Ca
operat.
pH del Cargas Mg
suelo perm. BT
K
Na
5.5 6.0 6.5 7.0

9. Relaciones entre parámetros
iCIC pH suelo = BT + Ac. Intercambiable
i% SB pH suelo = 100* (BT/ CIC pH suelo ) < 100%
iAc. Titulable pH 7 = Ac. Intercamb. + Ac. No Intercamb.
iCIC pH 7 = BT + Ac. Titulable pH 7

10. Influencia del pH en la CIC de los suelos
220 Efecto del pH en la CIC
200
180 Coloide
CIC, cmol(+) kg-1
160 orgánico
140
120 smectita
100 Cargas
80 dep.del
60 pH
40
20
0
4.0 5.0 6.0 7.0 8.0
pH

11. COMPOSICIÓN DE CATIONES
INTERCAMBIABLES DE LOS SUELOS
• Regiones húmedas a templadas:
Ca (80%) > Mg (10-15%) > K + Na (5-10%)
Uruguay: Ca: 0.5-30 cmol kg-1
Mg: 0.3-10 cmol kg-1
K: 0.1-1.5 cmol kg-1
• texturas finas: altos niveles de bases
• texturas medias y finas: Ca/Mg ≈ 5
• texturas gruesas: < prop. Ca
> prop. Mg y cationes alcalinos
relaciones Ca/Mg <5
aparición de Al
• suelos alcalinos: > prop. de Na y Mg

12. Métodos para determinar la CIC
1) CIC a pH del suelo
uso de sal neutra: KCl, BaCl2
2) CIC a pH 7
representa neutralidad ácido-base
uso de sal buffereada: acetato de amonio 1M buffereado a
pH 7
3) CIC a pH 8.2
los suelos se encuentran saturados en bases cuando se
han equilibrado con CaCO3 a la ppCO2 de la atmósfera
uso de sal buffereada a pH 8.2: BaCl2 trietanolamina

13. Resultados de los métodos
- se obtienen diferentes valores de CIC para el
mismo suelo
- es necesario establecer a qué pH fue
realizada la determinación

14. Métodos para determinar la Acidez
Potencial
1) Acidez Intercambiable
uso de sal neutra: KCl, BaCl2
2) Acidez Titulable a pH 7
uso de sal buffereada: acetato de bario 0.5M
buffereado a pH 7

15. Acidez intercambiable
Fenómeno involucrado: hidrólisis de cationes
iCationes que se hidrolizan y contribuyen a la
acidez: Al+3 y (Fe+3)
Al(H2O)6+++ + H2O → Al(H2O)5OH++ + H3O+
H+ + H2O

16. Suelos donde es importante la
acidez intercambiable
ipH < 5
iUruguay:
- suelos arenosos ácidos de Tacuarembó y
Rivera (30-55% de la CIC saturada con Al)
- algunos suelos ácidos de basamento cristalino
- suelos arenosos ácidos de otras zonas del
país: Dptos. Cerro Largo, Durazno

17. Hidrólisis del aluminio
Ocurre con el aumento del pH
Al(H2O)6+++ + H2O → Al(H2O)5OH++ + H3O+
Al(H2O)5OH++ + H2O → Al(H2O)4(OH)2+ + H3O+
Al(H2O)4(OH)2+ + H2O → Al(H2O)3(OH)3 + H3O+
precipitado

18. Formación de polímeros de aluminio
• Dos o más moléculas de los polímeros se unen
• Ocurre desde pH 4.2 donde comienza la
hidrólisis
• Primera forma: dímero
2Al(H2O)5OH++ → Al2(H2O)8(OH)2+4 + 2H2O+

19. Problemas determinados por el aluminio
• Es fuente de acidez desde pH 4.2 donde
comienza la hidrólisis, hasta pH 9.5
• Bloqueo de posiciones de intercambio: químico y
físico
• Es un ion tóxico para las plantas
• Reduce la disponibilidad de nutrientes: fósforo

20. Poder buffer
• Curvas de titulación de suelo son diferentes a
curvas de titulación en agua
• Posiciones dependientes del pH: ceden o toman H+
según su concentración en la solución
⇒ coloides de suelo tienen comportamiento ácido-
base: poder buffer
• Características que lo determinan:
- arcilla: tipo y cantidad
- materia orgánica
- polímeros de aluminio

21. caolinita
pH
“illita”
smectita
humus
cmol de OH agregados

22. Poder buffer
9
8 Suelo A Suelo B
7
pH
6
5
4
0 5 10 15
álcali agre gado, cmol/kg
(Ext. McBride, 1994)

23. pH del suelo
• Definición: logaritmo negativo de la actividad del
ion H+
pH = -log(H+)
• Importancia: -clasificación de suelos
- estudios de génesis
- fertilidad de suelos

24. pH del suelo
Ejemplos:
pH < 5.2
- posible presencia de Al intercambiable
- alta capacidad de fijación de fósforo
- baja disponibilidad de molibdeno
pH > 6.5
- baja disponibilidad de nutrientes Fe, Zn, B

25. Determinación del pH del suelo
Métodos potenciométricos:
electrodo de actividad específica para ión H+
Rango de valores para suelos del Uruguay:
4.0 - 8.5

26. Factores que hacen variar el pH
• En la determinación de laboratorio
- relación suelo:solución: 1:2.5; 1:1; pasta
- solución utilizada: agua, sales
- potencial de contacto
• En el campo
- efecto de la lluvia
- producción de N-NO3-
- aumento de p.p.CO2
• Uruguay: medida con H2O
medida con KCl

27. Desarrollo de la acidez del suelo
• Procesos de lixiviación
lavado de bases > que reposición de fase sólida
⇒ suelo se acidifica
• Procesos de hidrólisis
• Producción de ácidos por actividad biológica y
excresiones radiculares
• Procesos de nitrificación
• Oxidación de pirita: (suelos tiomórficos de otros
países)

28. Cationes intercambiables (cmolc kg-1) en
tres suelos de Uruguay
Litoral oeste
Horiz. pH Ca Mg K Na Al
A 6.4 23.3 1.8 1.1 0.3 -
Bt 6.7 31.3 1.7 1.0 0.4 -
Suelo ácido
H o r iz . pH Ca Mg K Na Al SB
A 5 .1 1 .8 0 .5 0 .2 0 .2 1 .4
Bt 5 .0 1 .9 1 .2 0 .2 0 .2 4 .8
Suelo alcalino
H o r iz . pH Ca M g K N a A l SB
A 6 .9 2 .6 1 .9 0 .3 0 .2 --
Bt 9 .2 2 .6 1 0 .4 0 .6 8 .6 --

29. Valores de CIC de suelos del Uruguay
SUELO CIC (cmol/kg)
ArFr y FrAr
Balneario Jaureguiberry 1
Tres Bocas 5,3
Tacuarembó 5,3
Algorta 9,8
Angostura 5
Fr y FrL
Alférez 12,8
Arroyo Blanco 15,0
Kiyú 18,6
La Charqueada 15,4
FrAc y Ac
Cuchilla de Corralito 31,3
Cuchilla de Santa Ana 21,9
Fray Bentos 27,3
Itapebí-Tres Arboles 35,8
San Manuel 25,8
CRSU, 1976