Química Coloidal del Suelo: Adsorción, Carga Superficial y Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC)

Propiedades Fisicoquímicas del Suelo

1) Características Fisicoquímicas

a) El Suelo como Sistema Coloidal

Los coloides son la parte más activa del suelo.

Tipos de Coloides del Suelo

• Arcillas cristalinas silicatadas: (Capas cristalinas tetraédricas y octaédricas).
• Arcillas silicatadas no cristalinas: (Andisoles).
• Óxidos de Fe y Al: (Dominancia de gibbsita y goetita).
• Coloides orgánicos: (Dominancia de coloides no cristalinos con largas cadenas carbonatadas).

Proceso de Adsorción

Es la asociación de materia a la superficie de los sólidos (interfase sólido-líquido). Las concentraciones de las sustancias disueltas son diferentes en la superficie que en la fase líquida. En los mecanismos de adsorción intervienen **Fuerzas de Van der Waals**, **puentes de H**, y **enlaces covalentes e iónicos**.

Origen de la Carga en Superficies Coloidales

• Ionización de grupos: La disociación de ácidos genera carga negativa (-) y la de bases genera carga positiva (+). La magnitud de la carga superficial depende de la acidez o basicidad de los grupos afectados.
• Pérdida diferenciada de iones de la red cristalina.
• Adsorción de iones y tensoactivos: Los iones tensoactivos pueden adsorberse sobre la superficie de una partícula. Los tensoactivos catiónicos generan superficie positiva (+); los tensoactivos aniónicos generan superficie negativa (-).

La Doble Capa Eléctrica (DCE)

La carga neta en la superficie de la partícula afecta la distribución de los iones que la rodean en la interfase, generando un incremento de su concentración iónica (de carga opuesta a la de la superficie de la partícula). En torno a cada partícula se forma una doble capa.

Capa de Stern y Capa Difusa

El agua de la capa interna se llama **Capa de Stern**. Sus iones se unen fuertemente a la matriz. La capa acuosa más externa se llama **Capa Difusa** y sus iones se asocian más débilmente. De la capa difusa se obtiene una noción de intercambiador plano en el cual la partícula actúa como una entidad independiente. El potencial de este intercambiador se llama Potencial Zeta.

Potencial Zeta (PZ)

Es la diferencia de potencial entre la superficie que separa las partes fijas y móviles por una parte, y el seno del líquido por otra.

Factores que Afectan al Potencial Zeta

• ***pH***: Si se añade base, mayor carga negativa (-); si se añade ácido, mayor carga positiva (+). Cuando PZ = 0, hay mayor inestabilidad del coloide.
• ***Fuerza Iónica***: Al incrementar la fuerza iónica, disminuye la doble capa y aumenta el PZ.
• ***Iones Específicamente Adsorbidos***: Son iones adsorbidos por fuerzas distintas al potencial electrostático. Afectan la Capa de Stern e invierten el signo del PZ.
• ***Polímeros Adsorbidos***.

b) El Suelo como Sistema Intercambiador

Los iones de intercambio no sufren lavado y son de rápida disposición para las plantas. La concentración de cationes en el complejo intercambiador es mayor que en el suelo.

Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC)

Número de iones cargados positivamente (+) adsorbidos que pueden ser intercambiados por unidad de masa seca bajo unas condiciones dadas de temperatura (Tª), presión, composición de la fase líquida y una relación de masa-solución dada.

Características de la CIC

• Rápida
• Reversible
• Estequiométrica
• Selectividad de un ion por otro.