1) INTRODUCCIÓN :

Desde muy antiguo se sabía que al pasar un 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 (Guerrero Prato 1974).

Estos intercambios se dan por desequilibrios electrostáticos entre las soluciones y

la superficie de las partículas que componen el suelo. Las arcillas poseen cargas

negativas en sus superficies lo cual atrae los cationes los cuales son de carga

positiva (Arias Jiménez 2001).

La capacidad de intercambio catiónico es de gran importancia pues es un

indicador de la disponibilidad de nutrimentos que hay en el suelo al igual que lo

hace el pH y el porcentaje de saturación de coloides del suelo, 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.(Nuez 1995). Esto quiere decir que el CIC nos muestra la

cantidad de nutrimentos que pueden ser absorbidos por las plantas y que se

encuentran adheridos a la superficie de las partículas del suelo, así como el

comportamiento de algunas de sus propiedades.

Objetivos:

En el presente trabajo se determinó la capacidad de intercambio catiónico de una

muestra de arena para compararlo con una muestra problema.

2) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA:

La determinación de la Capacidad de Intercambio Catiónico (C.I.C.) es de vital

importancia si uno desea conocer el potencial fertilizante de su suelo de cultivo. El

suelo, que tiene carga negativa efecto de las arcillas y la materia orgánica,

reacciona continuamente con los cationes de la disolución de suelo. Estos

cationes quedan retenidos, creando, por así decirlo, un potencial catiónico

fertilizante. Esto es así, porque son los cationes macronutrientes más importantes

en agricultura los son retenidos. Así el Calcio, el Magnesio, el Potasio y la

molécula de Amonio (NH4+), no se pierden por lavado y quedan como reserva

fertilizante para los cultivos. También son importantes el Hidrógeno, el Sodio y el

Aluminio, cuyos efectos son más marcados en el suelo, desde el punto de vista

físico-químico.

Entendiendo lo anterior, poco cuesta deducir que el valor de la medida de C.I.C.

muestra el potencial fertilizante de nuestro suelo, y que, por lo tanto, debemos

actuar siempre intentando mantener y

mejorar este valor, con prácticas

adecuadas de cultivo. La materia

orgánica tiene una C.I.C. alta, por lo

que los suelos con un alto contenido de

materia orgánica presentan por lo

general una C.I.C. mayor que la de los

suelos con un bajo contenido de

materia orgánica. Por otro lado, el pH del suelo afecta a la C.I.C. ya que los suelos

altamente ácidos retienen un alto porcentaje de iones hidrógeno, mientras que los

suelos que poseen un pH favorable de 6 a 8 (neutro) tienen un alto porcentaje de

iones calcio retenido. La textura del suelo (concentración de arcillas) también

afecta a la C.I.C. Así, los suelos arcillosos o troncoarcillosos muestran valores

altos y deseables de C.I.C. Pero de nuevo, la materia orgánica juega un papel vital

en la textura del suelo.

En los suelos de cultivo de Galicia es muy recomendable el aporte de abonos o

enmiendas orgánicas con pH ligeramente alcalino. Realizando una doble función

en el abonado: el aporte de materia orgánica y la neutralización del pH del suelo.

El resultado directo es un aumento de los iones de calcio, magnesio, potasio y

moléculas de amonio que se encontrarán retenidos y liberados a tiempo para la

alimentar los cultivos según lo expresa Manuel Arca Bielick (1988).

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-

El 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 según lo

expresa J. Eiroa (Febrero 2012).

Teorías del intercambio iónico

Existen tres teorías que tratan de explicar el porqué de este proceso.

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. Se forma una doble capa eléctrica formada por los iones

del sólido y los atraídos en la solución.

Membrana semipermeable. La interface 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.

Básicamente las tres teorías son compatibles y simplemente se trata de enfoques

distintos:

Iones débilmente retenidos para la teoría cristalina.

Desequilibrios eléctricos para la teoría de la doble capa eléctrica.

Diferentes concentraciones para la teoría de la membrana semipermeable.

(Capacidad de Intercambio Cationico. Agroecologia. Articulo II -2012)

Los valores de la CIC de los suelos, defieren dependiendo de los métodos y

procedimientos usados en el proceso de análisis. Por tal motivo, en otros países

se realizan trabajos de investigación sobre la estandarización, determinación de

nuevos extractantes y variaciones de los procedimientos de análisis. Sin embargo,

en el Perú no se encuentra información referida al tema, a pesar que existen

muchos laboratorios de suelos que brindan el servicio de análisis de suelos a los

agricultores y/o investigadores. Para la determinación de la CIC del suelo existen

muchos métodos, siendo los más conocidos, los siguientes:

1. Método del acetato de amonio (NH4OAc 1N pH 7)

2. Método del acetato de sodio (NaOAc 1N pH 8.2)

3. Método de la suma de cationes cambiables (CIC-Efectiva) obtenidos con los

extractantes de KCI 1N yNH4OAc 1N pH 7.

Por las deficiencias que presentan estas técnicas cuando los suelos varían en el

tipo, origen y propiedades químicas, en las últimas décadas se han establecido

otros técnicas para estimar la CIC efectiva mediante la suma de 3 cationes

cambiables extractando con una solución de KCl , BaCl2 y combinación deBaCl2–

NH4Cl y/o SrCl2 que son de procedimientos simples y eficientes en sus resultados

frente a los métodos clásicos que demandan mayor costo, tiempo de operación,

mayor instalación de infraestructura, equipos, materiales y reactivos según lo

expresa Jorge Nuñez Solis (1985).

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 según lo expresa

Jaime Porta (1990).

3) MATERIALES Y METODOS.

5 gr de suelo problema 5 gr de arena Balanza 20 ml de Cloruro de calcio (1N) Oxalato de amonio 20 ml de Cloruro de potasio (2N) EDTA = Etil ediamino tetracetico disodico (0.02N) 1ml de Hidróxido de sodio (4N) Agua destilada Purpurato de amonio Matraz Erlenmeyer Vaso precipitado Embudo Papel filtro Pipeta Probeta

Adición de M.P y arena en el erlenmeyer, para posteriormente agregar 20 ml de CaCl2 1N (ver Fig. 1). Se realiza este procedimiento para que el calcio pueda reemplazar a otros cationes que se encuentran en la superficie del coloide. Luego esta mezcla sera filtrada para eliminar todos los residueos cationicos que queden en el coloide asi como los que esten libres (ver Fig. 4). Luego de ello se utilizará el oxalato de aminio(ver Fig. 3) como marcador de presencia de calcio; si el filtrado contiene presencia de calsio entonces la reacción se maracara de color blanquecino, por otro lado si la reación no contiene o lo presenta en muy poca cantidad el filtrado sera cristalino, no llegar a marcarse. Posterior a comprobar la presencia de calcio en el coloide se cogera la muetra del embudo y se mezclara con cloruro de calcio dentro de un erlenmeyer, siendo el paso siguiente el filtrado de este resultado. El resultado del nuevo filtrado será titulado(ver Fig.5)

Cloruro de calcio. Fig. 1 Cloruro de potasio. Fig. 2

Oxalato de amonio. Fog. 3

Probeta. Fig. 3 Embudo. Fig. 4

Matraz Erlenmeyer. Fig. 5

4) RESULTADOS

Tenemos que el gasto de versenato 4N para el caso de la arena fue de 9.3 mL y para la muestra problema fue de 8.6 mL, entonces:

Para el caso de la M.P

1000mL 4000mEq x = 34.4 mEq

8.6mL x

Puesto que proviene de una alícuota de 5mL entonces la concentración es:

34.4mEq/5mL = 6.88mEq/mL

A su vez esta concentración pertenece a una muestra de 20 mL:

6.88mEq/mL*20mL= 137.6 mEq

Y finalmente estos miliequivalentes se extrajeron de 5 g de suelo:

137.6 mEq/5g = 27.52 mEq/g que es igual a una CIC de 0.2752mEq por cada 100g de suelo

Para el caso de la arena:

1000mL 4000mEq x = 37.2 mEq

9.3 mL x

Puesto que proviene de una alícuota de 5mL entonces la concentración es:

37.2 mEq/5mL = 7.44 mEq/mL

A su vez esta concentración pertenece a una muestra de 20 mL:

7.44 mEq/mL*20mL= 148.8 mEq

Y finalmente estos miliequivalentes se extrajeron de 5 g de suelo:

148.8 mEq/5g = 29.76 mEq/g que es igual a una CIC de 0.2976mEq por cada 100g de suelo

5) DISCUSIONES Y CONCLUSIONES.

Conclusimos finalmente en que la arena podia tener mayor saturacion de bases que la muestra problema, seguramente por la uniformidad de su composicion y su tamaño, sobre la muestra problema, ya que esta era muy fina y diferia en el tamaño de sus particulas, ademas de la presencia de compocision organica.

Tambien surge la pregunta de sobre si el exceso de lavado de la muentra en el embudo afectara la cantidad de cationes que aun se encontraban en el coloide, alterando los resultados.

Otra de las discusiones fue la composicion del agua, si bien fue agua destilada, que tanto afectaria los cationes que se encontraban en ella.

BIBLIOGRAFÍA

Ana Cecilia Arias Jiménez. Suelos Tropicales. Editorial Universidad Estatal a Distacia. Primera Edición. San José, Costa Rica. 2001. Pág 56-57.

Fernando Nuez. El Cultivo del Tomate. Ediciones Mundi Prensa. Primera Edición. España. 1995. Pág. 142.

José Israel Guerrero Prato. Influencia de la Materia Orgánica en la Capacidad de Intercambio Catiónico de algunos suelos de la Región del Volcán Irazu. Tesis en Magister Scientiae. Centro Tropical de Enseñanza e Investigación. Costarrica. 1974. Pág 11