Lección 5. PROPIEDADES FISICOQUIMICAS

 

2 Acidez del suelo

La acidez del suelo mide la concentración en hidrogeniones. Concretamente se mide por el pH que es el logaritmo negativo de la concentración de hidrogeniones

pH = - log [H+]

Aunque esta fórmula te puede parecer compleja no te preocupes pues hay un aparatito (peachímetro) que hace el trabajo por tí, basta introducir unos electrodos en el suelo y medir el resultado en un escala.

Si te hablan de la reacción del suelo se están refiriendo a la acidez/basicidad. En los suelos los pH se sitúan en una escala que va del valor 3 al 12.

 

En los suelos los hidrogeniones se encuentran en la solución, pero también existen en el complejo de cambio, o sea hay dos tipos de acidez, activa o real (en solución) y de cambio o de reserva (para los adsorbidos). Ambas están en equilibrio dinámico.

Si se eliminan H+ de la solución se liberan otros tantos H+ adsorbidos. Como consecuencia el suelo muestra una fuerte resistencia a cualquier modificación de su pH, está fuertemente tamponado.

 

La curva de neutralización de un suelo al añadirle un ácido cambia de forma escalonada según el mineral que actúe como tamponador.

Los factores que hacen que el suelo tenga un determinado valor de pH son diversos, fundamentalmente:

Naturaleza del material original. Las rocas se meteorizan y liberan los iones constituyentes de sus minerales que pasan a la solución del suelo condicionando el pH de este, según que la roca sea de reacción ácida (granito) o básica (caliza).

Factor biótico. Los residuos de la actividad orgánica son de naturaleza ácida. El humus es de reacción ácida, tanto más cuanto menos humificado se encuentre.

Clima. Los climas húmedos originan suelos con arcillas de baja actividad (tipo caolinita) que tienen poca retención de bases, son de fácil lavado y por consiguiente dan suelos ácidos. Por el contrario, los climas áridos tienen arcillas de alta actividad (esmectitas y vermiculitas) que retienen fuertemente las bases, soportan escaso lavado y dan suelos básicos.

Las precipitaciones tienden a acidificar al suelo y desaturarlo al intercambiar los H+ del agua de lluvia por los Ca2+, Mg2+, K+, Na+... de los cambiadores.

Complejo adsorbente. Según que esta saturado con cationes de reacción básica (Ca2+, Mg2+...) o de reacción ácida (H+ o Al3+). También dependiendo de la naturaleza del cambiador variará la facilidad de liberar los iones adsorbidos.

 

2.1 Importancia del pH

Influye en las propiedades físicas y químicas.

Propiedades físicas. Los pH neutros son los mejores para las propiedades físicas de los suelos. A pH muy ácidos hay una intensa alteración de minerales y la estructura se vuelve inestable. En pH alcalino, la arcilla se dispersa, se destruye la estructura y existen malas condiciones desde el punto de vista físico.

Propiedades químicas y fertilidad. La asimilación de nutrientes del suelo está influenciadas por el pH, ya que determinados nutrientes se pueden bloquear en determinadas condiciones de pH y no son asimilable para las plantas.

En el diagrama anterior puedes ver como los hongos no quedan afectados por el pH, mientras que las bacterias son sensibles a los pH ácidos. En cuanto a los nutrientes el N, K, S, Mo y en menor medida Ca y Mg tienen también sensibilidad a la acidez; Fe, Mn y Al son sólo solubles en suelos muy ácidos; Zn y Cu se encuentran insolubles en los suelos alcalinos; mientras que P, Cu y B son sensibles a los valores extremos de pH.

Con respecto a las plantas superiores, como te muestro en la siguiente figura, la mejor región de pH es alrededor de la neutralidad. En los suelos moderadamente y fuertemente ácidos sólo se podrán cultivar plantas acidófilas como el maíz, el centeno y la patata, mientras que en los ligeramente básicos y básicos se pueden desarrollar especies basófilas como el arroz y la alfalfa. Por encima de un pH de 9 practicamente no se pueden desarrollar ninguno de los cultivos tradicionales europeos.

  

 

3 Potencial de oxidación - reducción

Las condiciones de oxidación-reducción del suelo son de gran importancia para procesos de meteorización, formación de diversos suelos y procesos biológicos, también están relacionadas con la disponibilidad de ciertos elementos nutritivos.

La formulación química de las reacciones de oxidación-reducción es la siguiente:

ESTADO OXIDADO + ELECTRONES <=> ESTADO REDUCIDO

A ====> A+ + e-  (se oxida)

  B + e-  ====> B-      (se reduce)             

Elementos reductores (A): presentan facilidad para oxidarse y ceder electrones.

Elementos oxidantes (B): elementos proclives a ganar electrones y reducirse.

SISTEMA REDOX: Conjunto de un oxidante y un reductor.

En el suelo existe un equilibrio entre los agentes oxidantes y reductores. La materia orgánica se encuentra reducida y tiende a oxidarse, es reductora, ya que al oxidarse tiene que reducir a otro de los materiales del suelo. Por el contrario el oxígeno es oxidante. Por otra parte hay muchos elementos químicos que funcionan con valencias variables, pudiendo oxidarse o reducirse según el ambiente que predomine.

Compuestos más importantes en estas reacciones:

Oxidante: Oxígeno (condiciones aerobias)

  Reductor: M.O. (se oxida, libera energía para microrganismos y se origina el compuesto más oxidado: CO2)

Los procesos de oxidación reducción envuelven a otros elementos que pueden actuar con diferentes valencias y entre ellos tenemos: Fe, Mn, S, N. Algunos ejemplos de procesos de de oxidación en el suelo son:

Oxidación: del Fe2+de minerales primarios en Fe3+ formando óxidos e hidróxidos Fe2+ ===> Fe3+ + e-;

la transformación de Mn2+ en Mn4+;

la oxidación de S2-, por ejemplo de pirita, en sulfatos;

la nitrificación o sea la transformación de NH4 en nitritos y nitratos.

Por el contrario muchos procesos suceden bajo condiciones reductoras como:

la desnitrificación,

la desulfuricación,

la formación de compuestos Fe2+ y Mn2+.

POTENCIAL DE OXIDACIÓN (Eh): Es la capacidad oxidante de un sistema. Se mide en voltios (usualmente en milivoltios).

Sistemas más oxidantes que el hidrógeno:  Eh positivo.

Sistemas más reductores que el hidrógeno: Eh negativo.

La reducción de elementos en el suelo al aumentar las condiciones anaerobias sigue la secuencia:

O2    NO3-    Mn4+    Fe3+   SO42-   CO2-

Un componente empezará a reducirse cuando todas las formas oxidadas con Eh superiores se hayan reducido

En los suelos normales el ambiente es aireado y por tanto la tendencia general es oxidante. En los suelos hidromorfos la saturación en agua tiende a provocar un ambiente reductor.

Los valores de pH y potencial redox (medidas Eh) delimitan los campos de estabilidad de los materiales del suelo. En sistemas naturales los límites superior e inferior de los potenciales redox vienen definidos por el límite de estabilidad del agua.

Los compuestos de Fe y Mn son muy sensibles a cambios de pH y Eh.

   

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