La capacidad de intercambio catiónico es la capacidad que tiene un suelo para retener y liberar iones positivos

INTRODUCCION

La capacidad de intercambio catiónico es la capacidad que tiene un suelo para retener y liberar iones positivos. La materia orgánica y las arcillas tienen la capacidad de absorber e intercambiar con la solución acuosa de los nutrientes y minerales presentes que se encuentran en forma iónica. (Amézquita, 2000)

Esta capacidad de intercambio catiónico es consecuencia de la carga eléctrica existente en muchas partículas del suelo. Muchos de los cationes son atraídos hacia la superficie del humus y la arcilla por atracciones electrostáticas débiles, por lo que pueden pasar fácilmente a la solución acuosa una vez que la planta lo necesite, por esta razón se les denomina cationes intercambiables mientras que las arcillas y humus presentes en el suelo se les denomina complejo de cambio. El complejo de cambio tiene una importante función pues este evita que muchos de los nutrientes sean perdidos por lixiviación, por lo que se le considera como reserva de nutrientes, pues evita que muchos de estos nutrientes sean llevados a capas más profundas y la planta pierda la disponibilidad de estos para sus debidos procesos metabólico. (INE, 2006)

OBJETIVOS

• Determinar la capacidad de intercambio catiónico de suelo

MARCO TEORICO

La capacidad de intercambio catiónico   se basa en procesos  en las cuales las partículas de suelo como la arcilla y materia orgánica adsorben cationes  que están cargados positivamente del agua que está en fase liquida  liberándose otros iones al mismo tiempo.  En el caso de la arcilla, esta partícula es capaz de retener  cationes en su superficie externa, como es el caso de la caolinita, cuya  organización estructural y la unión de puentes de hidrogeno no permite su dilatación o expansión y la captura interlaminar de cationes por lo que presenta un baja capacidad  de intercambio de cationes. La  CIC es expresa en moles de carga positiva absorbida por unidades de masa.  Se  define como la suma total de los cationes intercambiables que un suelo pueda adsorber .Su unidad de medida en el Sistema Internacional es centimoles de carga ositiva por kilogramo de suelo cmol(+) kg-1 de suelo.

[pic 1]

En el suelo el CIC depende  mayormente del tipo y cantidad de arcilla junto con el contenido de materia orgánica que están presentes en el suelo.

Existen diferentes métodos para determinar la CIC  pero todos se basan en los mismo se satura el suelo con un catión para desplazar aquellos presentes en el suelo y se mide la cantidad adsorbida de este catión. [pic 2]

El catión de intercambio  es el que puede intercambiarse con los cationes de la solución del suelo. La fuerza de adsorción se hallara en función del tamaño del catión, de su valencia y de su grado de hidratación  entre otros

La fuerza de adsorción de los cationes estaría en esta secuencia  H>Microelementos>Ca>Mg>NH4>K>Na

Microelementos: Zn, Mn, Fe, Cu

 En suelos neutro s y alcalino predominarían cationes intercambiables como el Ca ,Mg ,K y Na

En  suelos ácidos  serían el Al y el H

Existen tres teorías que tratan de explicar el intercambio catiónico

• 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. 

• 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.

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. 

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