Intercambio iónico del suelo
Intercambio iónico del suelo, cationico y anionico
Intercambio
iónico del suelo
El intercambio iónico del
suelo es un proceso físico-químico complejo. La capacidad del suelo para
intercambiar iones tiene algunas consecuencia importante, entre las que
destacan las siguientes:
ü El
suelo puede regular la disponibilidad de nutrientes para las plantas.
ü El
intercambio iónico interviene en los procesos de floculación / dispersión de
las arcillas.
ü El
suelo puede retener elementos contaminantes o tóxicos, de manera que su efecto
sobre el sistema se ve reducido.
Cambio
iónico del suelo
Desde muy antiguo se sabía
que al pasar una disolución a través de un material pulverulento se perdía
parte de la concentración de la disolución. Por ejemplo era muy conocido el
hecho de que los suelos pueden extraer sales y colorantes de una solución. Hoy
día estas reacciones se justifican por un intercambio de iones entre la
solución y el material sólido.
Se define el cambio iónico
como los procesos reversibles por los cuales las partículas sólidas del suelo
adsorben iones de la fase acuosa liberando al mismo tiempo otros iones en
cantidades equivalentes, estableciéndose el equilibrio entre ambas fases.
Según
el tipo de iones que se intercambien,
Cambio
de cationes: Suelo-M + X+ ----->
Suelo-X + M+
Cambio
de aniones: Suelo-N + Y-
-----> Suelo-Y +
N-
Es proceso dinámico que se
desarrolla en la superficie de las partículas. Como los iones adsorbidos quedan
en posición asimilable constituyen la reserva de nutrientes para las plantas.
Las causas que originan el
intercambio iónico son los desequilibrios eléctricos de las partículas del
suelo. Para neutralizar las cargas se adsorben iones, que se pegan a la
superficie de las partículas. Quedan débilmente retenidos sobre las partículas
del suelo y se pueden intercambiar con la solución del suelo.
Cuanto más superficie
tenga el material y más desequilibrada se encuentre, más iones se fijaran.
Teorías del
intercambio iónico
Existen
tres teorías que tratan de explicar el porqué de este proceso.
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.
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.
ü Membrana semipermeable La interfase 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.
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:
ü Enlaces de Van der Waals.
Importancia de la capacidad de cambio cationes
ü Controla
la disponibilidad de nutrientes para las plantas: K+, Mg++, Ca++, entre otros.
ü Interviene
en los procesos de floculación - dispersión de arcilla y por consiguiente en el
desarrollo de la estructura y estabilidad de los agregados.
ü Determina
el papel del suelo como depurador natural al permitir la retención de elementos
contaminantes incorporados al suelo.
Cambio
anionico
Los suelos ácidos de zonas
tropicales, los suelos desarrollados a partir de materiales volcánicos (ricos
en alófanas), o los suelo ricos en cargas variables (Ph-dependientes) poseen
cierta capacidad de intercambio aniones con la solución del suelo, lo que se
conoce como capacidad de intercambio anionico (CIC).
La caolinita puede
presentar cierta carga positiva en las zonas de rotura de la lámina cristalina,
lo que permite la adsorción de aniones presentes en la solución del suelo. La
adsorción de aniones como el PO43, Y EL S042 y otros puede afectar a la
nutrición de las plantas, para las que no se hallaran inmediatamente disponibles.
- Hay dos tipos de
aniones: monoatómicos y poli
atómicos
ü Aniones monoatómicos
ü Aniones poli atómicos
Se pueden considerar como procedentes de una molécula que ha ganado electrones, o de un ácido que ha
perdido protones.
Tipos de
iones
Cationes: son aquellos que
se encuentran cargados positivamente.
Aniones: son aquellos que
se encuentran cargados negativamente.
Conclusiones
Desde entonces se ha continuado la investigación y el desarrollo en nuevas estructuras poliméricos (macro porosas, poli acrílicas, tipo gel) dando lugar a una serie de modernas resinas de intercambio iónico, cuyo empleo en el campo de las aplicaciones industriales ha sido enorme.
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