pH:Potencial hidronio, de hidrogeniones, grado de acidez, reacción del suelo o pH. Indica acidez, neutralidad o alcalinidad del suelo y es medida en unidades de pH. Su escala va de 1 a 14 donde 7 es neutralidad, es decir la concentración de H+ es igual a la concentración de OH-. Si el pH es menor a 7 quiere decir que el suelo es acido pero si es igual o próximo a 14 quiere decir que es un suelo alcalino o básico.La concentración de H+ sustancia que se mide al determinar el pH, tiene un cambio amplio entre C/N completo de pH.Así: un suelo con pH de 5 tiene 100 veces más H+ en la solución que un suelo con pH 7 y 10 veces más H+ en la solución que un suelo con pH 6 así:

Intensidad relativa de alcalinidad y acidez.

Valor de pH

[OH-]

10000000 14

Rango alcalino

1000000 13100000 1210000 111000 10100 910 8

Agua pura 0 7 Neutro

[H+]

10 6

Rango acido

100 51000 410000 3100000 21000000 110000000 0

pH de sustancias comunes:NaOH = 14Coca-Cola = 2,0Acido de batería = 1,0Ácido sulfúrico = 0Jugo de limón = 2,3 – 2,4 ácido cítricoVinagre = 4,0 – 4,5 ácido acéticoYogurt = 4,0 – 5,5 ácido lácticoLluvia acida = 3,0 – 5,0

Importancia:Da pistas a cerca de otras propiedades.Efecto en la solubilidad de los minerales: suelos minerales o fuertemente ácidos (pH 4-5) tienen Al y Mn en altas concentraciones. La mayoría de minerales son más solubles en suelos ácidos.

Definición:Cuando el HOH se ioniza a H+ más OH- (solución neutra) cargas (+s) = s a cargas (-s), tanto el H+ y el OH- están en concentraciones de 10-7 moles/L.

1 mol = peso molecular de un ion → 10-7 moles = H+ o 10-7 mol = OH- H+ + OH- = 10-14 mol/L

Cuando H+ = 10-5 → OH- = 10-9

Información:

El pH puede influir en el crecimiento al afectar la actividad de microorganismos benéficos.

La mayoría de bacterias fijadoras de N no son muy activas en suelos fuertemente ácidos.

Las bacterias que alteran la M.O para liberar N y otros elementos son impedidos por la fuerte acidez.

Leguminosas, cebada y remolacha crecen bien en suelos ligeramente ácidos a moderadamente alcalinos. Ejemplo: 6,5 - 7,5 por su alta demanda en Ca o inhabilidad para tolerar Al soluble.

Los suelos de pH 6,5 o pH 5,5 con alta M.O toleran bien la mayoría de cultivos. Suelos provenientes de materiales parentales alcalinos llegan a ser ácidos por

el lavado de sus cationes Ca, Mg, Na, K y el reemplazo de muchos de ellos por H+ del H2CO3 formado de CO3 o CO2 disueltos y también por cationes de OH- de Al disueltos.

Los suelos alcalinos se alteran menos que los ácidos y son indeseables para las plantas, suelos no lavados, altos en Ca tienen pH=8,5

Suelos con alto contenido de sodio alcanzan un pH mayor a 10, las plantas crecen menos o mueren. El efecto de un pH alcalino es reducir la solubilidad de todos los micronutrientes (excepto materia orgánica) y especialmente Fe, Zn, Mn.

Los problemas por un pH alto se resuelven añadiendo al suelo quelatos (key – latus) solubles en agua.

Exceso de sodio pueden ser removidos añadiendo yeso, seguido por un lavado.

El problema del Al en condición de acidez del suelo.Al interc. (Al+3). Es uno de los factores principales en el desarrollo de la acidez del suelo. Los iones de Al desplazados de los minerales arcillosos por otros cationes se hidrolizan (reacción con molécula de agua) para formar complejos monoméricos y poliméricos, hidroxialuminicas. La hidrolisis de las formas monoméricas se ilustran en las siguientes reacciones:

Al3+ + H2O → Al(OH) + H+

Al(OH) + H2O → Al(OH)2 + H+

Al(OH)2 + H2O → Al(OH)3 + H+

Cada una de estas reacciones libera H+ y baja el pH. Este incremento en la acidez promueve la presencia de más Al+3 para reaccionar nuevamente. El Al es un metal muy toxico para los cultivos.

Toxicidad de Al:El mayor efecto benéfico del encalado de suelos ácidos es la reducción en la solubilidad de Al y Mn. Estos dos elementos aun en baja concentración son tóxicos para la mayoría de cultivos.

El exceso de Al interfiere en la división celular de las raíces, razón por la cual el sistema radicular de las plantas creciendo en suelos ácidos es atrofiado y pobre. La presencia de altas concentraciones de Al en la solución del suelo inhiben también la absorción de Ca y Mg. Al añadir Cal, el incremento de pH induce la precipitación del Al y Mn como compuestos insolubles removiéndolos de esta forma de la solución del suelo.

Al+3 (OH)- + Ca+2 → CaOH + Al+3 ↓

Acidez:Determinada por la concentración de iones H+, midiendo dicha concentración en la solución del suelo y se expresa con un parámetro llamado potencial hidronio o potencial hidrogeno.

Representación: pH = - log [H+] ion hidronio o H3O+.

pH = log 1¿¿

log del numero reciproco de la concentración de H+.

pH = - loga H+ actividad de iones H+ de una solución.

Concentración [ ]: indica la concentración del ion hidronio en mol/L o ¿L de H+.

El agua es un electrolito débil que se disocia así:

2H2O H3O+ + OH-

H2O H+ + OH-

Considerando que un litro de agua a 25oC tiene una masa de 997g y que la masa de una mol de agua es 18g: se aprecia que en un litro de H2O habra 997/18 = 55,4 moles lo que equivale a la concentracion molar del agua en un litro.Ley de accion de masas: en agua pura como en toda solucion acuosa existe un equilibrio que se expresa como:

K=¿¿

En soluciones diluidas la concentración de agua no disociada puede considerarse constante y se representa:

K [H2O ]=¿

Kw = constante de disociación o producto iónico del agua cuyo valor a 25oC es de 1,0 x 10-14 mol.En agua pura todos los iones H+ y OH- resultan de la disociación de las moléculas de agua entonces si se forman “X” mol/L de H+, simultáneamente, debe esperarse el origen de “X” mol/L de OH- consecuentemente. Para un ion dado se procede así:

Kw=1,0×10−14 ___ Kw=¿

Como: [H+] = [OH-] puede decirse: [H+]2 = [OH-]2 = Kw

→ Si: [H+]2 = 1,0 x 10-14 → [H+] =√1,0×10−14

[H+] = log 1,0×10−14

2 = 1,0 x 10-7 mol/L.

Significa que en el agua para la concentración del ion H+ y del ion OH- vale cada uno 1,0 x 10-7 mol/L o sea que = [H+] = 1,0 x 10-7 y [OH-] = 1,0 x 10-7.

Como las concentraciones del ion H+ en los suelos son muy pequeñas SøRENSEN propuso que por conveniencia debían expresarse en forma logarítmica.

Si se tiene Kw=1,0×10−14 = ¿

Puede indicarse que: log Kw = log 1¿¿¿

Entonces: pK = pH + pOH

Ejemplos:1. calcular el pH de una dilución que tiene una concentración de 2 x 10 -5 mol/L del ion H+.

pH = - log [H+] o pH = log 1¿¿¿

pH = - log 2 x 10-5 o pH = −log1

2×10−5

pH = −(−4,698) o pH = log 50000

pH = 4,7 o pH = 4,7

2. Expresar en términos de pH las siguientes concentraciones de H+

a. 1,0 x 10-3 mol/L

b. 5,4 x 10-9 mol/L

a. pH = - log [H+] ; pH = - log 1,0 x 10-3

pH = - (-3) ; pH = 3,0

b. pH = - log [H+] ; pH = - log 5,4 x 10-9

pH = - (-8,27) ; pH = 8,27.

3. calcular el pH de una dilución que presenta una concentración de 7,2 x 10 -6 mol/L del ion OH-

pOH = - log [OH-] ; pOH = - log 7,2 x 10-6

pOH = - (-5,14) ; pOH = 5,14

pH = 14 – 5,14 ; pH = 8,86.

Definido el pH del suelo como la inversa del log de la concentración de H+ pH

= log 1¿¿

matemáticamente

Por ejemplo a pH = 7,0 la [H+] será:

0,0000001 mol/L de H+, la inversa de 0,0000001 es 10000000 y el log de 10000000 es igual a 7.

El significado práctico de la expresión logarítmica de los valores de pH es:

A cada unidad de cambio en pH en el suelo corresponde un incremento de 10 veces en la cantidad de acidez o basicidad del suelo. En otras palabras, un suelo con pH = 5,0 tiene 10 veces más H+ activo que un suelo con pH = 6,0.

Esto tiene un enorme significado en la nutrición de los cultivos y en el manejo adecuado de los fertilizantes.

Medición de la acidez del suelo:1. Potenciométrico o electrométrico: poner en contacto una suspensión de suelo y H2O destilada con un electrodo de vidrio del potenciómetro y se lee el resultado en la escala calibrada del aparato. (H2O : suelo) = 1:1 2:1 5:1 10:1 o KCl 1N o CaCl2 0,01 M.

2. método de campo = pH calorimétrica.Observaciones:

Regiones heladas: suelos ácidos (solución del suelo con mayor concentración de H+ que OH-)

Regiones áridas: suelos alcalinos (solución del suelo con mayor concentración de OH- que H+)

Clorosis vegetal, pH menor a 5,5: este síntoma no es deficiencia de Fe puesto que los compuestos de este metal son solubles en condición acida.

Si pH = 8 lo más probable es que se tenga una deficiencia de Fe puesto que los compuestos de Fe son insolubles en suelos a pH = 8.

Si el agua está a igual concentración que H+ y OH- entonces es neutro por lo tanto es igual a 7.

pH de agua pura= pH = log 1

0,0000001 = log 10000000 = 7

HOH = 55,4 mol/L

H+ = 0,0000001 mol/L

OH- = 0,0000001 mol/L

Causas de la acidez:

[H+] en la solución de suelo. [Al+3] en la solución del suelo, débil mineralización del nitrógeno y fosforo. Meteorización y clima (granito – basalto) Lluvias acidas (local) Descomposición de tejidos orgánicos: COOH, OH, NH2, C=O, OCH3. Fertilizantes, lavado, deficiencias de bases, fosforo y materia orgánica.

Fuentes de acidez:Los suelos se vuelven ácidos por:

a. Acción de procesos naturales: movimiento del agua en el perfil, lavado de bases, según la cantidad de agua y la intensidad de lixiviación que ocasione.

b. Participación del hombre: labranza, erosión severa de fracciones coloidales; prácticas de fertilización, remoción de bases o nutrientes por las cosechas sin que se restituyan.

c. Génesis de suelo (origen):

1. Acidólisis: Mucha agua – dilución (nunca sales), pH: 5,0 – 5,3, alta concentración de CO2 o ácidos orgánicos que mantienen el pH bajo, vegetación abundante, vía de alteración de la materia orgánica, altos AH.

2. Acidólisis total: pH entre 3,0 – 4,0 se lavan las bases Al y Fe el suelo queda enriquecido con Si, alto aporte de H+, los silicatos se destruyen, no hay síntesis de minerales 2ºs tipo de arcillas, solamente Si. Nombre del proceso: Podsolización Al+3 acomplejado por la materia orgánica (una parte) y se da en circunstancias de alta materia orgánica y productos de descomposición acida.

3. Acidólisis parcial: pH entre 4,0 – 5,0, no todo el Al se lava, ni todos los minerales se descomponen totalmente. Se forman minerales 2ºs. Hay Al (complejos) y se sintetizan materiales nuevos que suelen ser interestratificados de arcillas con OH de Al. Nombre del proceso: Podsolización moderada.

Basicidad: concentración de bases específicamente en el complejo de cambio y se da en relación con el pH.

Fuentes de basicidad: procesos que conducen a un incremento de bases cambiables como Ca, Mg, Na, K para neutralizar la acidez natural del suelo e incrementar la disponibilidad de estos iones para las plantas.

Encalamiento: aporte de Ca y Mg al suelo acido, corrección de toxicidad por Al e H+ (en la solución y en el complejo de cambio). No existe una relación simple entre pH de suelo ácido y cantidad de cal a agregar para cambiar el pH, por la capacidad amortiguadora de los suelos debido a los minerales y materia orgánica.

1. Procesos intempéricos químicos: liberación de iones alcalino-térreos procedentes de los minerales primarios presentes en rocas o fracción gruesa del suelo. En la solución son retenidos por el complejo de cambio controlando así su remoción por lavado, o son aprovechados por las plantas.

2. Incremento del contenido de bases: por tratar de neutralizar la acidez con cal, o de la sodicidad del suelo con yeso (CaSO4. n H2O).

3. Adición de bases por H2O en riego: desconocimiento de la calidad del agua para riego o su composición química (salinidad o alcalinidad).

Efectos del pH: propiedades físicas → agregación de partículas. Floculación Ca – des floculación NaPropiedades químicas: solubilidad, insolubilidad de compuestos.Aspectos biológicos: modificando el medio en los que los organismos pueden desarrollar favorablemente o no sus funciones.

Reacción del suelo: resultado de la acción especifica de los iones o compuestos químicos en el suelo. El efecto depende de la cantidad de cationes y de aniones que controlen el estado de solubilidad de compuestos, capacidad de intercambio, PSB, potencial redox, actividad de iones en la solución del suelo y fuerza iónica.

Años atrás se hablaba de sustitución acida y sustitución básica, producidas por hidratación e hidrolisis de constituyentes minerales de la fase solida del suelo, liberando H+ y OH- que según su concentración determinaban que el medio se consideraba acido o básico.

Actualmente: teoría “electrón – valencia”

1. Sustitución acida: toda sustancia que cede protones H+ al agua ej:HCl + H2O → H3O + Cl-

Fe3+ + H2O → Fe(OH)2+ + H+

2. Sustitución básica: toda sustancia que recibe protones H+ del agua ej:NH3 + H2O → Fe(OH)2+ + H+

Clasificación de la acidez:A. activa: [H+] disociado en la solución del suelo y proveniente de distintas fuentes. (es medida electrométricamente – potenciómetro).

A. intercambiable: [H+ + Al+3] retenidos en los coloides del suelo por fuerzas electrostáticas.

A. no intercambiable: H+ en enlace covalente en la superficie de los minerales arcillosos de carga variable.

A. potencial: A. intercambiable + A. no intercambiable.

Acidez (pH) y elementos nutricionales: disponibilidad de nutrientes para las plantas.

Barras estrechas = reducen disponibilidad, ocurren reacciones, se forman complejos o pp a formas insolubles.

Barras anchas = mayoría de elementos disponibles.

6,0 – 7,0 = N, P, K, S, Ca, Mg, Mo disponibles, Ca, Mg, Na, en menor proporción.

> 8,5 = incremento en la solubilidad – suelos alcalinos.

> 6,5 = se incrementa paulatinamente Al, Fe, Mn, Zn, Cu, y B

< 5,5 = Al, Fe, Mn más solubles, acidez – toxicidad, Al y Fe reaccionan con PO 4 (HPO=4)

formando fosfatos de Al y Fe insolubles inhabilitando el P para las plantas.

> 7,5 = existe mucho Ca reacciona fácilmente con el P, se forman apatitas o fosfatos cálcicos insolubles ej: S.F tricalcico Ca3(PO4)2

> 8,5 = el Na se incrementa se torna toxico, SO4, Cl-, CO3, HCO3 forman sales que afectan según su abundancia la presión osmótica de la mayoría de cultivos.

Tabla de acidez

pH Clasificación< 4,5 Extremadamente acido4,6 – 5,0 Muy fuertemente acido5,1 – 5,5 Fuertemente acido5,5 – 6,5 Moderadamente acido6,6 – 7,3 Neutro7,4 – 7,8 Ligeramente alcalino7,9 – 8,4 Medianamente alcalino8,5 – 9,0 Fuertemente alcalino> 9,0 Muy fuertemente alcalino