determinaciÓn de la capacidad de intercambio catiÓnico y de las bases de cambio
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DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIÓNICO Y DE LASBASES DE CAMBIO
Daza Catherine; Fernández Ingrid
INTRODUCCION
La capacidad de intercambio catiónico (CIC)
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 lasolución acuosa los nutrientes y minerales
presentes que se encuentran en forma iónica.
[1]
Esta capacidad de intercambio catiónico es
consecuencia de la carga eléctrica existente
en muchas de las partículas del suelo (Fig1),
como es el caso de las arcillas y el humus, las
cuales presentan cargas negativas en su
superficie, que atraen a los iones de cargas
positivas presentes en la solución 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 la planta los necesite, por esta razón
se les denomina cationes intercambiables,
mientras que las arcillas y el humus presentes
en el suelo se les denomina complejo de
cambio [2].
El complejo de cambio tiene una importantefunción pues este evita que muchos de los
nutrientes sean perdidos por lixiviación, por
lo que se le considera como reserva de
Fig. 1. Atracción de la materia orgánica y la arcilla hacia
algunos iones positivos
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
metabólicos [3].
El valor de la CIC representa una medida de
la carga negativa del suelo, que depende a su
vez del contenido de humus y el tipo de
arcilla presente.
Los cationes que frecuentemente ocupan las
posiciones de cambio en los suelos son: Ca2+,
Mg2+, K +, Na+ (bases de cambio) y H+, Al+3,
Fe2+, NH4+, Mn2+, Cu2+ y Zn2+.
En ésta práctica se determinó la capacidad de
intercambio catiónico y las bases de cambio
(Mg2+, Ca2+, K +, Na+) por el método de
extracción con acetato de amonio y por
espectrometría de absorción atómica de
llama.
OBJETIVOS:
• Determinar la CIC
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• Determinar el contenido de bases de
cambio (Ca2+; Mg2+, Na+, K +), en una
muestra de suelo.
• Analizar el contenido de bases de
cambio, respecto al tipo de cultivo,
topografía y clima.
CALCULOS Y RESULTADOS
• Calculo de la CIC:
C.I.C.=Vm-Vb*N*(100+Pw)g demuestra
Vb es el volumen de hidróxido de sodio gastado enla titulación del blanco (1.35 mL).
Vm es el volumen de hidróxido de sodio gastadoen la titulación de la muestra (8.1 mL).N es la normalidad del hidróxido de sodio
previamente estandarizado (0.196N).Pw es el porcentaje de humedad (14%).
C.I.C.=8.1-1.35mL*0.196N*(100+14)5.0001g
C.I.C.=30.163
Tabla 1. Absorbancia de cada base de cambioen el extracto de acetato de amonio
Base AbsorbanciaCa 0.200
Mg 0.358
Na 0.180
K 0.871
• Ecuación de la curva de calibración delcalcio:
y=0.3815x+0.077
x=0.200-0.0770.3815=0.32 ppm Ca
V1C1=V2C2
Teniendo en cuenta que 5 mL del extracto sediluyeron a 50mL:
0.32ppm*50mL=C2*5mLC2=3.2 ppm
Teniendo en cuenta que para la muestra decalcio se diluyeron 5 mL en 50mL
V1C1=V2C2
3.2ppm*50mL=C2*5mL
C2=32 ppm=32mg Ca/ml
Cameq100g=32mg Caml*100ml5gsuelo*1mg Ca1000mg Ca*1 meqCa20 mg Ca*100+14=3.648
• Ecuación de la curva de calibración delpotasio:
y=0.3808x+0.0057
x=0.871-0.00570.3808=2.30 ppm K
V1C1=V2C2
Teniendo en cuenta que para la muestra decalcio se diluyeron 5 mL en 50mL
V1C1=V2C2
2.30ppm*50mL=C2*5mL
C2=10.46 ppm=10.46mg K/ml
Kmeq100g=10.46mgKml*100ml5.0001 gsuelo*1mgK1000mg K*1 meq K39.09 mgK*100+14=0.60
• Ecuación de la curva de calibración delSodio:
y=0.5338x-0.0369
x=0.108+0.03690.5338=0.27 ppmK=0.27 meq/ml
Nameq100g=0.27mgNaml*100ml5.0001 gsuelo*1mg
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Na1000mg K*1 meq K23 mgK*100+14=0.026
• Ecuación de la curva de calibración delMagnesio:
y=0.9048x+0.0021
x=0358-0.00210.9048=0.39ppmMg=0.27 Mg meq/ml
Mgmeq100g=0.39mgMgml*100ml5.0001 gsuelo*1mgMg1000mg Mg*1 meq Mg12.156 mg
Mg *100+14=0.073
Debido a que la cantidad de magnesio en el
suelo es muy baja teniendo en cuenta que su
rango óptimo se encuentra entre (1- 1.5
meq/g suelo), la recomendación que se hace
es la siguiente:
La cantidad que necesita el suelo para
alcanzar a llegar a 1 meq /g suelo es:
1meq- 0.073 meq= 0.927 meq
El suelo requiere de 0.927 meq para alcanzar
la cantidad mínima de magnesio en el suelo,
por esta razón la sugerencia que se hace es la
de adicionar carbonato de magnesio, la
cantidad estimada por hectárea es:
0.927meq100g*12.156mgMg1meq*1Kg Mg1*106mgMg*1.92*109g sueloHec*84.3 Kg MgCO324.312 Kg Mg =750.20 Kg Mg
CO3Hec
Tabla 2. relación de los valores encontrados respecto alos óptimos
Bases valor optimo(meq/100g suelo)
valoresencontrados
(meq/100g suelo)
Ca 3-6 3.6
Mg 1-1.5 0.073
Na <0.1 0.026
K 0.2-0.25 0.60
ANALISIS
Características del terreno del que se tomóla muestra de suelo
Cultivo yuca
TopografíaRegión media de la
montaña – terreno
inclinado
Ubicación de la muestra de suelo
Finca Canaán
Vereda Clarete
Departamento Cauca
Ciudad Popayán
Clima Medio
Altura 1800 msnm
Ubicación topográficade la muestra
Región media
Propiedades Físicas y químicas de lamuestra de suelo
%Humedad 14
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Textura Franco - Arenoso
%MO 14.110
pH Acido – 5.6
Se determinó la capacidad de intercambio
catiónico por el método de extracción de
acetato de amonio, el cual consiste en la
saturación de la superficie de intercambio con
un catión índice, el ion amonio; lavado del
exceso de saturante con etanol;
desplazamiento del catión índice con sodio y
determinación indirecta del amonio mediante
titulación con hidróxido de sodio después deadicionar formaldehido al extracto, las
reacciones generadas durante este proceso
son las siguientes:
Durante este proceso El amonio se emplea
como catión índice debido a su fácil
determinación, poca presencia en los suelos y porque no precipita al entrar en contacto con
el suelo. La concentración que normalmente
se usa de acetato de amonio, asegura una
completa saturación de la superficie de
intercambio, y como está amortiguada a pH
7.0, se logra mantener un cierto valor de pH.
El lavado con alcohol pretende desplazar el
exceso de saturante y minimizar la pérdida
del amonio adsorbido.
Las bases de cambio (Na, Ca, Mg, K) sedeterminaron por espectrometría de absorción
atómica de llama, por el método de curva de
calibración, en la solución de acetatos,
empleando soluciones patrón de cada
elemento.
Respecto a los valores encontrados , puede
observarse fácilmente en la tabla 2 que el
valor más bajo se sitúa principalmente para el
magnesio , lo cual se debe en gran parte a que
este es implementado por la planta para
procesos tales como regulación enzimática,formando parte constitutiva de la enzima o
actuando como coenzima, o en procesos de
óxido-reducción.
Los niveles de calcio y sodio se encuentran
en su rango óptimo, lo cual proporciona en
nuestro caso unas condiciones favorables para
el buen desarrollo de las raíces y el
crecimiento del cultivo.
Respecto al alto nivel de potasio podemos
considerar que se debe principalmente al alto
contenido de materia orgánica y la texturafranco arcillosa del suelo por lo que la
retención de este catión se ve favorecida en
cuanto a su tamaño en las superficies de la
arcilla o en las cadenas de materia orgánica.
Aunque la cantidad de potasio es alta, la
presencia de este en estas proporciones no
representa un inconveniente toxico o dañino
para la planta, por el contrario un incremento
en la concentración de potasio hace que las
plantas requieran menos agua para producir
un rendimiento dado, en otras palabras, se puede obtener más rendimiento con
solamente un pequeño incremento en el
suplemento de agua.
La procedencia de muchos de estos
nutrientes, como es el caso del potasio, se
deben en parte a que mucha de la materia es
proveniente del mismo cultivo de yuca, en
donde gracias a los procesos de
mineralización, se ha fijado al suelo, para
incorporarse nuevamente a la planta o ser retenida por las porciones de arcillosas o
materia orgánica.
La retención de muchos de estos cationes se
ve favorecida por el pH del suelo (5.6) y la
gran cantidad de materia orgánica pues a pHs
de 5.6 se garantiza que algunas de las cadenas
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de materia orgánica se encuentren con carga
negativa, lo que les permite retener muchos
de los nutrientes que necesita la planta.
Aunque el pH juega un papel importante en
este caso, es necesario el aclarar que este solo
afecta a la materia orgánica, pues la fracciónarcillosa no se ve influenciada en cuanto a la
a la presencia de cargas negativas en su
estructura como sucede con la materia
orgánica.
Respecto a la capacidad de intercambio
catiónico puede afirmarse que el alto valor
de esta se debe en parte a su contenido
arcilloso y a su gran cantidad de materia
orgánica.
Aunque la topografía del suelo es inclinada,
podría pensarse en que los procesos de
lixiviación contribuyeran de alguna forma a
la perdida de nutrientes, pero según los
resultados obtenidos, puede establecerse con
total seguridad que este proceso se encuentra
impedido por la textura del suelo y el
contenido de materia orgánica.
PREGUNTAS
1. Indique la diferencia existente entre la
capacidad de intercambio catiónico y la
capacidad de intercambio catiónico
efectiva.
La diferencia entre la capacidad de
intercambio catiónico efectiva y la CIC radica
en que la primera se determina al pH del
suelo con una solución no tamponada,
mientras que la segunda se determina a un pH
dado, generalmente 7.0. El valor de la primera corresponde a la suma de los mili
equivalentes de Al, H, Na, K, Ca y Mg,
mientras que el valor de la segunda
comprende los cationes intercambiables,
incluidas las bases de cambio (Na, K, Ca y
Mg). Por tal razón, la CIC será mayor a la
CIC efectiva.
2. ¿Qué influencia tiene el pH sobre la
capacidad de intercambio catiónico?
El valor de la capacidad de intercambio
catiónico de un suelo no sólo depende de lascantidades de arcilla y humus, sino también
del pH y tipo de arcilla. La dependencia de la
CIC con el pH se explica porque a medida
que aumenta el pH del suelo se generan
nuevas cargas eléctricas negativas en el
complejo de cambio. Por tal razón, la CIC
suele desdoblarse en sus dos componentes:
permanente y variable o dependiente del pH,
siendo esta última muy superior en el humus
que en las arcillas. La carga eléctrica negativa
de las arcillas es permanente, es decir,constante e independiente del pH del suelo.
Pero algunos compuestos minerales y, sobre
todo, los ácidos orgánicos pierden iones H+ al
elevar el pH, dando lugar a un aumento de la
carga eléctrica negativa a medida que crece el
pH, es decir, se produce una carga variable o
dependiente del pH. Como consecuencia, la
CIC de un suelo no es un valor único, sino
que depende de la concentración de iones H+,
aumentando con el pH y, por tanto, con la
dosis de cal aplicada para corregir la acidez.En suelos minerales con bajo contenido en
materia orgánica la CIC apenas variará con el
pH, mientras que en suelos orgánicos de
turbera, la variación será máxima.
3. ¿Qué efectos pueden presentarse por
exposición al etanol?
Por exposición prolongada al etanol se
pueden presentar irritaciones en mucosas
leves y riesgo de absorción cutánea(inhalación de vapores), irritaciones leves en
los ojos (contacto ocular), náuseas y vómitos
(ingestión), embriaguez, vértigo, narcosis y
parálisis respiratoria (efectos sistémicos)
4. ¿Qué debe hacerse cuando el hidróxido
de sodio entra en contacto con la piel?
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Se debe retirar la ropa y calzado
contaminados. Lavar la zona afectada con
abundante agua y jabón, mínimo durante 15
minutos. Si la irritación persiste, se repite el
lavado y se busca atención médica.
CONCLUSIÓN
El contenido de calcio, magnesio, sodio y
potasio (bases de cambio) en el suelo
analizado, expresado en meq/100g, es 3.6,
0.073, 0.026 y 0.60, los cuales se consideran,
de acuerdo con el estimativo conceptual de
las bases de cambio para un suelo, como
valores bajo para el segundo, alto para el
ultimo y óptimos debido a que se sitúan en elrango para el primero y el tercero. Por tal
razón, es recomendable agregar Carbonato de
magnesio en el caso del magnesio , pues de
esta forma se suple la deficiencia de este
mineral , respecto al incremento en el
contenido de potasio se debe en parte a la
gran cantidad de materia orgánica y a la
textura del suelo , lo que ocasionan una gran
retención de este .
BIBLIOGRAFÍA
[1] Amézquita, E., et.al. Fundamentos para la
interpretación de análisis de suelos, plantas y
aguas para riego. Tercera edición. Bogotá,
2000. Pág. 178.
[2] INE. Manual de técnicas de análisis de
suelos aplicadas a la remediación de suelos
contaminados. 2006. Editor: Instituto
Nacional de Ecología. Pág. 70-71.
[3] Wild, A.; Russell, A.J.. Condiciones del
suelo y desarrollo de las plantas según
Russell. Madrid, 1992. Editorial: Mundi-
Prensa Libros. Pág. 275-274.