Suelos

Edafología. Geología. Ph. Partículas orgánicas e inorgánicas. Meteorización. Ácidos. Bases. Hidrólisis. Neutralización. Suelo. Acidez áctiva, potencial y aparente. Humus. Arcillas. Aluminosilicatos. Sales. Tierra. Plantas. Organismos. Encalado

  • Enviado por: Jedaquiji
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INTRODUCCION

El pH, es la concentración de iones hidrógeno, por razones de comodidad y según fue propuesto por Sórensen, se expresa como el logaritmo común de la reciproca de la concentración de dichos iones:

pH = -log [H+] = log 1 /(H+)

el símbolo pH indica el potencial de iones hidrógeno o exponente de hidrógeno. Al ser una ecuación sencilla y fácil de aplicar se ha adoptado mundialmente para expresar la cantidad de iones hidrógeno si necesidad de recurrir a métodos y formulas mas complejas y complicadas.

A medida que aumenta hay disminución de acidez y así también si hay aumento en pH la solución es mas alcalina cada vez. Se debe tener presente que la concentración de iones hidrógeno es una función logarítmica por lo que un valor de pH corresponde a una concentración de iones hidrógeno mas grande que la que se continua, esto puede ser un poco confuso por lo que mencionamos un ejemplo:

Un pH de 4 contiene diez veces mas hidrógeno que una concentración con pH = 5 y este diez veces mas que un pH = 6 y así sucesivamente.

La solución que contenga un gramo de iones hidrógeno por litro será normal y tendrá un pH = 0

'Suelos'

ACIDO: sustancia que tiende a dar protones (H+) a otra sustancia

BASE: cualquier sustancia que tiende a recibir protones

Con la definición de pH dada anteriormente, la escala toma valores desde cero, un ácido fuerte es el que tenga un pH de 1, hasta 14, por lo tanto la base mas fuerte tiene un pH de 14, el punto medio del pH es 7, que representa soluciones con un pH neutro, ni ácidas ni básicas.

El pH de una disolución puede medirse mediante una valoración, que consiste en la neutralización del ácido (o base) con una cantidad determinada de base (o ácido) de concentración conocida, en presencia de un indicador (un compuesto cuyo color varía con el pH). También se puede determinar midiendo el potencial eléctrico que se origina en ciertos electrodos especiales sumergidos en la disolución

Hidrólisis:

Cuando una base es neutralizada por un ácido hasta el punto de equivalencia, los productos de la reacción son una sal y agua, de acuerdo con la reacción de neutralización:

BOH + HA ------ BA + H2O

En la que B y A significan un catión y un anión, respectivamente así dado esto, también hay algunos casos en los que; a expensas del agua, la sal formada regenera hasta cierto grado el ácido y la base. Este fenómeno es la hidrólisis que es lo contrario a la neutralización.

En general todas las sales formadas por ácidos y bases fuertes, tienen un grado de disociación elevado, por lo que no se hidrolizan; sus soluciones tendrán un pH igual a 7 así que serán neutras.

Indicadores de neutralización

Es una reacción volumétrica de neutralización, dentro de la neutralización es fundamental conocer con exactitud el punto en el cual la cantidad del ácido ha neutralizado a la cantidad equivalente de la base; el punto llamado neutro corresponde siempre a un pH = 7, sino que puede ser también mayor o menor según la sal formada tienda a hidrolizarse, este valor del pH dependerá de la concentración de la solución y de los iones y de la base.

EL pH Y EL SUELO

El pH es quizá la característica del suelo mas comúnmente medida. El pH en suelos ácidos comúnmente es de 4 a 6.5 unidades. Valores mas debajo de 4 se obtienen solamente cuando los ácidos libres están presentes. Valores arriba de 7 indican alcalinidad aun así es posible que apreciables cantidades de acidez del suelo, refiriéndonos a términos de capacidad amortiguadora o carga dependiente del pH, puede existir en suelos alcalinos.

El pH generalmente se mide empleando un potenciómetro, el cual indica los cambios en el potencial de la solución a través de dos electrodos, uno indicador y otro de referencia, cuya respuesta a los cambios se registran en un voltímetro. El electrodo de referencia, tiene un potencial estable, el cual no cambia; y el electrodo indicador responde al ión hidrogeno. Se han inventado muchos electrodos sensibles al pH, el que se usa de manera corriente es el electrodo de membrana de vidrio, pues este funciona a través de una reacción de intercambio iónico, por lo cual no esta sujeto a la acción de agentes reductores u oxidantes, y su respuesta al medio es mas rápida. Esta constituido de la siguiente manera: es un bulbo de paredes finas, hecho de un vidrio especial sensible a la actividad del ión hidrógeno, dicho bulbo es unido al fondo de un tubo de vidrio ordinario; dicho tubo contiene una solución acuosa diluida de ácido clorhídrico, con concentración 0.1 F; en este medio esta sumergido un alambre de plata revestido de una capa de cloruro de plata, el alambre de plata se prolonga hacia arriba, por el tubo lleno de resina, lo cual promueve el contacto eléctrico con el circuito externo.

La medida del pH de las muestras de suelo se realizan en las condiciones de humedad natural que se encuentran en el campo, debe ser considerada como la mejor en función del ambiente biológico existente en el suelo.

Las medidas sobre muestras desecadas al aire son las mas convenientes y las que mas comúnmente se realizan, por lo que es considerado este procedimiento como normal.

Tanto mas diluida sea la suspensión de un suelo cuanto mas alto será el valor del pH hallado, tanto si es suelo ácido como si es alcalino, esto significa que se diluyen mas los iones hidrógeno.

El pH en el suelo se mide en una suspensión de suelo y agua. Los factores que afectan al pH en el lado ácido se dan entre la relación suelo - agua y el contenido de sales de la suspensión suelo - agua.

El efecto de la suspensión suelo - agua es producir valores de pH mas bajos entre mas sea el volumen que esta ocupando el pH en el suelo o mezcla. Para darnos cuenta del efecto que ocasiona la suspensión dependerá de la naturaleza del suelo, si existe gran cantidad de humus, roca parental, mineralogía y otros factores que influyen en el suelo para determinar la cantidad de concentración de sales.

El principal efecto de la concentración de sales sobre el pH es por el intercambio de cationes.

A continuación se exhiben y explican algunos conceptos de reacciones que se dan por la concentración de sales en el suelo:

  • ACIDEZ ACTIVA Y POTENCIAL:

Las características básicas de las soluciones ácidas se basan en la actividad del ión H+. Cuando se mezcla un ácido con agua se disocia en iones H+ y aniones acompañantes (iones con carga negativa.

  • NEUTRALIZACIÓN:

Si una cantidad dada de ácido se equilibra con una base a esto se le llama neutralización.

  • ACIDEZ ACTIVA O APARENTE

Es la que comúnmente se determina en los suelos por ejemplo: si a la misma muestra se le trata con KNO3 el liquido resultante puede ser mas ácido que el obtenido con agua destilada.

Por ejemplo:

Cuando la solución del suelo contiene el mismo numero de iones H+ y OH- se tendrá una reacción neutra. Al agregar Ca(OH)2 al suelo neutro, habrá mas OH- que H+ y el suelo se volverá de reacción alcalina. Inversamente, si se le agrega una sustancia ácida como HCL, el suelo contendrá mas H+ que OH- y se convertirá en una suelo ácido.

El método más común para expresar esta relación es el pH:

pH = -log [H+] = log 1 /(H+)

En el punto de neutralidad la concentración de iones H+ se ha encontrado que es:

0.0000001 g de H+/litro de solución

pH = log 1 / 0.0000001 = log 10000000 = 7

el grado de acidez o la alcalinidad del suelo expresado en términos de pH se le denomina reacción del suelo

neutralinidad

--------------acidez-------------------- ------------alcali ligero----------------

Muy fuerte

Fuerte

Moderada

Ligera

Ligera

Moderada

Fuerte

Muy fuerte

3 4 5 6 7 8

3 = representa pH extremo en suelos turbosos

5 - 7 = variación frecuente de pH en suelos minerales de regiones húmedas

7 - 9 = variación frecuente de pH en suelos minerales de regiones áridas

11 = solamente suelos alcalinos minerales, sodio de adsorción

Para medir la reacción o pH en el suelo es necesario determinar la concentración de iones H+. El procedimiento mas utilizado y preciso es usar un electrodo de cobre el cual establece un potencial con los iones de Cu en una solución CuSO4 . el potencial puede ser medido al ser balanceado contra la mitad de una celda de potencial conocido, al hacer uso del potenciómetro que se mencionó anteriormente.

Otro método también usado para medir el pH es el colorímetro donde se usan varios tintes que dan una coloración característica a diferentes valores de pH. El suelo se puede colocar ya sea sobre el papel parafinado plegado en forma de receptáculo o en el hueco de una placa de porcelana y luego se humedece con la solución del tinte. Después de que adquiera una coloración se compara con una carta de colores estándar.

FUNDAMENTOS QUÍMICO - ELÉCTRICOS

El potencial de hidrógeno, o pH, en el suelo es el resultado de diversas reacciones químicas, donde suceden disociaciones iónicas provocadas por los componentes del suelo, que actuando en diferente forma dan como resultado el pH del suelo.

Debido a que los suelos contienen diferentes elementos cuyas reacciones son diferentes y complejas, la reacción que manifeste en un momento determinado sera el resultado de la suma algebraica de ellas.

El complejo adsorbente tiene carácter ácido por los cationes H+y básicos por los elementos que lo desplazan.

NATURALEZA DE LA ACIDEZ DEL SUELO

La acidez tiene varias fuentes:

  • El humus o materia orgánica

  • Arcillas aluminosilicatadas

  • Óxidos hidratados de Fe y Al

  • Sales solubles

  • Dióxido de carbono CO2

Materia orgánica: esta contiene grupos reactivos del carbono, fenólicos e imídicos que son capaces de ligar iones H+. Tales grupos saturados de H+ se comportaran como ácidos débiles y el H+ ligado directamente se disociará, dependiendo de la constante que se pudiera obtener al hacer los cálculos de que tan rápido se disocia esa materia orgánica.

Minerales alumino - silicatados de la arcilla: se ha mostrado que la carga total de los materiales coloides del suelo se pueden dividir en dos categorías: la carga permanente que es la que se encarga del ligamiento electrostático del H+ y el Al3+ y otros iones que provienen de la sustitución isomórfica. La otra es la carga dependiente que resulta del ligamiento covalente del H+ y otros iones. Se considera que en las arcillas aluminosilicatadas proviene de los grupos OH- estructurales en las Esquinas y aristas de los cristales de arcilla y cuyos iones H+ pueden disociarse a valores de pH ligeramente ácidos y/o alcalinos.

Tanto el Al3+ como H+asi como la perdida de cationes Ca++, Mg++ y K+ estÁn involucrados en la acidez del suelo. En los suelos ácidos existe un equilibrio entre los iones H+ y Al3+

Si una base se agrega al suelo los iones H+ son neutralizados. Al agregar mas cantidad de la base los suelos se transforman en alcalinos porque el Al se hidroliza con la cantidad de iones agregados al presente. A valores bajos de pH la mayor parte del aluminio esta como ion Al3+ hexahidratado.

A pH arriba de 5.0 los iones hidratados del hidroxi - Al existen en forma intercambiable. Los iones de aluminio tienden a polimerizarse para producir sistemas mas complejos y difíciles.

Óxidos hidratados: son principalmente los óxidos hidratados de Fe y Al que pueden ocurrir en formas con estructura no sefinida (amorfas) o coloidales cristalinas, recubriendo otras partículas o entre capas del retículo cristalino. Cuando el pH baja esos óxidos pueden solubilizarse y por una hidrólisis se liberan iones H+

Sales solubles: su presencia se debe a la intemperización mineral, descomposición de la materia orgánica o a la adición de compuestos.los cationes de estas sales se intercambiaran con el aluminio adsorbido y esto produce un aumento en la acidez del suelo.

Dióxido de carbono CO2: en suelos muy próximos a la neutralidad o aquellos que contienen cantidades de CO3 o HCO3, el pH es influenciado en grado considerable por la presión parcial del CO2 del suelo.

CAUSAS QUE MODIFICAN LA REACCIÓN DEL SUELO

En las regiones áridas el pH del suelo es generalmente mas elevado que en las húmedas por las razones siguientes:

  • Aportaciones orgánicas siempre inferiores a las de los climas lluviosos

  • Menor actividad bacteriana por escasear la humedad y las aportaciones vegetales.

  • Menor precolación y drenaje que producen pequeñas perdidas de Ca y Mg.

  • Precipitaciones que no drenan sino que se secan antes de colarse por el suelo pero que son capaces de elevar por capilaridad las sales disueltas, haciéndolas pasar de los horizontes inferiores a los superiores.

Bajo cualquier condición de lluvia los suelos ácidos se forman mas fácilmente de rocas ígneas ácidas que las rocas ígneas básicas.

La acidez de un suelo se debe principalmente a los procesos de nutrición de las plantas , al lavado e intemperización del suelo. Los suelos turbosos y muck desarrollan acidez principalmente a los ácidos orgánicos, los que se forman por la descomposición de grandes cantidades de materia orgánica. En el caso de los suelos minerales, la acidez del suelo podría definirse simplemente como una condición de baja saturación de bases.

La acidez y alcalinidad del suelo del suelo resultan de una deficiencia de CA++ en el complejo de intercambio y un aumento en la cantidad de Ca++ en el complejo de adsorción ayudara a sobrepasar tal deficiencia.

Así pues un correctivo del suelo puede actuar en la neutralización de la condición ácida como la caliza o caliza dolomítica. La cantidad aplicada dependerá de la acidez total del suelo.

Para lo anterior se necesita hacer un estudio de suelos para determinar la cantidad de Ca necesaria para reducir la acidez y elevar el pH.

EL DESARROLLO DE LAS PLANTAS

El pH del suelo es importante porque los vegetales sólo pueden absorber a los minerales disueltos, y la variación del pH modifica el grado de solubilidad de los minerales. Por ejemplo, el aluminio y el manganeso son más solubles en el agua edáfica a un pH bajo y al ser absorbidos por las raíces son tóxicos a ciertas concentraciones. Determinadas sales minerales que son esenciales para el crecimiento vegetal, como el fosfato de calcio, son menos solubles a un pH alto, lo que hace que esté menos disponible para las plantas.

Algunas plantas se desarrollan mejor en condiciones de pH ácidos mientras que otras no.

La cantidad de hierro aluminio y manganeso soluble en muchos suelos aumenta con la acidez.

Tanto el Fe como el Al forman compuestos de baja solubilidad con los fosfatos. En los suelos de pH = 5 hacia abajo los fosfatos de Fe y Al se pueden formar, pero su baja solubilidad no proporcionan fósforo a las plantas. La baja solubilidad del fósforo en suelos alcalinos resulta de la hidrólisis del Ca3(PO4)2 en presencia de CaCO3, y esta reacción tiene un lugar de pHs de 8.0 a 8.5.

El pH de las soluciones entre 4 y 9 no se tiene una influencia marcada sobre la absorción de iones. Solo a pH menores de 4 se presentan trastornos en el desarrollo radical , a pH mayores de 9 se produce una absorción deficiente de fosfatos

Los suelos solo llegan a ser ácidos cuando el abastecimiento de iones básicos, principalmente Ca en el complejo coloidal, llega a ser agotado y es entonces cuando hay principio para opinar que la deficiencia de Ca es una de las causas de restricción en el desarrollo de muchas plantas en suelos altamente ácidos.

Cuando la acumulación de sales afecta la productividad del suelo se le denomina suelo salino. El pH puede variar de 7.0 a 8.5.

El pH tiene influencia directa e indirecta en la disponibilidad de los elementos nutritivos.

La acidez o alcalinidad de los suelos indica que clase de plantas que pueden desarrollarse mejor en ese medio y da idea sobre los tratamientos que deben aplicarse como practica adecuada en el manejo del suelo.

'Suelos'

En la tabla se puede observar la forma en que el pH facilita o limita la absorción de nutrientes a través de las raíces (las zonas más gruesas de las bandas indican mayor absorción)

'Suelos'

ORGANISMOS EN EL SUELO

El pH tiene una gran influencia sobre la flora y la fauna de suelo y su actividad.

A valores pH menores de 5.5 la actividad de las bacterias y actinomicetes es baja ; Estos se aumentan considerablemente bajo condiciones neutras. Los hongos son por lo general con un rango de adaptación mas grande por lo que se pueden presentar en variedad de pH. De esto se desprende que todos los procesos biológicos del suelo son influenciados por el pH. La nitritificación y fijación de N prosperan mejor bajo condiciones neutras, ya que la participación de las bacterias en estos procesos es decisiva.

ENCALADO:

La cal se agrega a los suelos ácidos con tres fines fundamentales:

  • Para suministrar calcio y algunas veces magnesio como nutrimento a la planta

  • Reducir la toxicidad del aluminio, hierro y manganeso.

  • Para aumentar el pH y hacer suelo mas alcalinos y así obtener mas nutrimentos para la fauna.

Para la agregación del cal debemos señalar que se debe hacer un estudio que nos indique cuanta cantidad de cal se agregara dependiendo del propósito que tengamos.

CONCLUSIONES:

Importancia del pH

El pH tiene una gran importancia dentro de los suelos ya que por medio del el se determinaran las propiedades de los suelos .

En la química el ph se define como la concentración de iones hidrógeno y se expresa:

pH = -log [H+] = log 1 /(H+)

Esto fue propuesto por un químico llamado Sörensen la formula que el descubrío se ha adoptado en todo el mundo para determinar fácilmente el pH sin incurrir en notaciones extensas y complicadas.

El pH lo determina la cantidad de iones H+ que están presentes en una solución.

Al hablar de suelos debemos considerar que algunos factores que influyen o no en la presencia de acidez en el suelo son la presencia de iones liberados por elementos como el Al principalmente, Fe, Mg y manganeso además de otros elementos que liberan cantidades importantes de iones y que estos iones los observe el suelo.

El pH se define por medio de valores que van del 1 al 14, la neutralidad del ph está en el 7, la acidez de una sustancia está debajo de ese valor hasta el 1 y las sustancias alcalinas se consideran a partir del 7.1 hasta el 14.

En los suelos el ph no se consideran esos rangos al pie de la letra ya que es muy difícil que se presente un suelo totalmente alcalino o ácido.

En el suelo los valores que se toman son:

Valores del 3 - 5 son suelos ácidos siendo el mas ácido el de pH = 3

5.1 - 6.9 son valores que indican que el suelo es ácido moderado o ligero

7.1 - 9 son valores que indican un pH con alcalinidad ligera a moderada.

9.1 - 11 son suelos con alcalinidad fuerte o muy fuerte

7 nos indica que es un suelo neutro en donde los ácidos y los suelos alcalinos están neutralizados uno por el otro. El pH en los suelos se determina por el resultado de reacciones químicas complejas, al contener el suelo diferentes minerales y elementos estos no tiene de a reaccionar de igual forma pero los principales factores que intervienen para la determinación del pH en un suelo son:

La materia orgánica que contribuye considerablemente en la liberación de iones H+ de diferentes formas dependiendo de la materia orgánica que contiene el suelo.

Los minerales aluminosilicatados: estos contribuyen a la liberación de Fe, Al, Mg, Ca, K que son factores decisivos para la medición en un suelo de su pH . el aluminio asi como e Fe y el Mg son principales factores para la evolución de los organismos en el suelo ya que determinan la perdida o retención de fósforo.

Óxidos hidratados: realiza en una de sus etapas la hidrolización del aluminio y el Fe principalmente.

CO2 : influye sobre todo en los suelos próximos a la neutralidad, debido a su presión parcial.

Los factores que tienen que ver en la reacción del suelo y como se transforma son:

  • La naturaleza o mineralogía del mineral arcilloso

  • El porcentaje de la saturación de bases

  • Relación en que se encuentran entre si los cationes básicos adsorbidos

El pH de los suelos influye para que la microfauna y la microflora y por consecuencia la flora y la fauna prevalezcan ya que:

En la flora influye mucho si un suelo es ácido o no, ya que las plantas se desarrollan mejor en medios de neutros a alcalinos debido a la actividad de los microorganismos, hongos y bacterias que se desarrollan mejor en estos medios y hacen proliferar a todos los demás organismos vivos.

El suelo también puede ser modificado por el hombre perjudicialmente pero también puede influir de gran forma para rehabilitar zonas en las que los suelos se están perdiendo. Se puede contribuir haciendo un estudio del pH en suelos para asi determinar que mineral se podrá utilizar para rehabilitarlos, uno de estos procedimientos es el encalado.

Como se puede observar el estudio de los suelos nos conlleva forzosamente al estudio del pH que s demasiado importante, y sin este no se podrían estudiar de manera satisfactoria ya que obtendríamos pocos resultados.

Su importancia se refleja en la obtención de nutrientes de las plantas, los organismos que se desarrollan mejor en un medio que en otro. Si no conocemos estos conceptos es difícil entender completamente la edafología.

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