Date post: | 02-Feb-2016 |
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Adsorción, precipitación, disolución y complejación
Ciclo de fósforo
Adsorción
Definiciones
Adsorción = retención de iones o moléculas en la superficie
Absorción = retención de iones o moléculas dentro de otro material (por ejemplo, retención de agua por esponja)
Sorción de anionesFuente de carga positiva en suelos:
Óxidos de Fe y Al
Arcillas amorfas (imogolita y alófana)
Bordes laterales de caolinita
Sorción de aniones
Los suelos predominantes en óxidos de Fe y Al y arcillas amorfas tienen una capacidad de sorción de aniones mucho mayor que la cantidad de aniones requeridos para neutralizar la carga positiva superficial
En estos suelos, aniones (como fosfato y arseniato) están retenidos por el mecanismo de quimisorción (o adsorción específica)
Quimisorción (adsorción específica) = transferencia irreversible de iones y/o moléculas de la fase liquida a la fase sólida
Sorción de aniones
Sorción de fosfato PO43-
Desde el punto de visto agronómico, el fosfato es el ejemplo más importante de aniones sorbidos en manera específica
Fósforo es muy deficiente en los suelos tropicales
La estimación de suministro del P del suelo
Método Olsen: extracción con NaHCO3 0,5 M a pH 8,5
Un suelo debe tener un nivel mínimo de 15 mg/kg de P-Olsen en los primeros 20 cm para ser productivo en cultivos extensivos
Capacidad tampón de fósforo (CP)
Capacidad tampón de fósforo = kg de fósforo que es necesario agregar a 1 ha de suelo para aumentar en 1 mg/kg el P-Olsen hasta una profundidad de 20 cm
Determinación de la capacidad tampón de fósforo: incubación del suelo con concentraciones crecientes de P a 60ºC durante 24 horas (esta incubación equivale a 1-3 meses a 25ºC)
Concepto de Andisol
Ando = suelo oscuro en japonés
Los Andisoles son suelos desarrollados a partir de materiales volcánicos modernos, de colores oscuros
Andisoles
Suelo Andisol, serie Santa Barbara, camino a los Termas de Chillán (VIII región)
Horizonte A:
pH (H2O) = 5,6
pH (KCl) = 5,0
Andisoles
Suelo Andisol, serie Bramadero, este de San Clemente (VII región)
Capacidad tampón de fósforo (CP): Estudio de caso de algunos Andisoles de Chile
Para aumentar el P-Olsen a 15 mg/kg en los primeros 20 cm:
Suelo 1: CP = 10, P-Olsen = 6 mg/kg: debe agregarse 90 kg/ha P = 448 kg/ha de superfosfato triple [Ca(H2PO4)2]3
Suelo 20: CP = 41, P-Olsen = 3 mg/kg: debe agregarse 492 kg/ha P = 2,45 ton/ha de superfosfato triple: esta fertilización es impracticable
Importancia de quimisorción en suelos
La quimisorción, como el intercambio de iones, es uno de los procesos químicos más importantes en suelos
La quimisorción determina cantidad de especies retenidas en la superficie y afecta la disponibilidad y el transporte de nutrientes
Precipitación y disolución
pH = - log a (H+)
Iones en solución: Concepto de actividad
Actividad = concentración “effectiva”
a = C, donde:
a = actividad
C = concentración
= coefficiente de actividad
Actividad es igual a la concentración en soluciones diluidas
En general, actividad es inferior a la concentración en soluciones concentradas
Solubilidad
Reacción de disolución de gibsita: Al(OH)3 = Al3+ + 3OH-
Producto de solubilidad: Kps = (Al3+)(OH-)3 = 10-34
() = actividad de las especies
Producto de actividad iónica PAI = (Al3+)(OH-)3 en condiciones actuales del solución
Condiciones de precipitación y disolución:
PAI > Kps: solución sobre-saturada, precipitación de mineral
PAI = Kps: equilibrio
PAI < Kps: solución sub-saturada, disolución de mineral
Fosfatos comunes en el suelo
La solubilidad de fósforo en suelos se controla por la solubilidad de fosfatos de Ca, Fe y Al
La estimación de suministro del P del suelo
Método Olsen: extracción con NaHCO3 0,5 M a pH 8,5
En la solución de NaHCO3 a pH 8,5, las concentraciones de Ca, Fe, Al en la solución se reducen por precipitación de CaCO3 e hidróxidos de Al y Fe,
liberando iones de fosfato en la solución
Solubilidad de variscita AlPO4 * 2H2O
En el sistema variscita-solución:
Disminución en la concentración de Al aumenta la concentración de P en la solución = la base del método Olsen
Producto de solubilidad: Kps = (Al3+)(H2PO4-)(OH-)2 = 10-30,5
Efectos del pH sobre adsorción y precipitación de P
Complejación (o complejamiento)
Complejo
Complejo = asociación de aniones con el catión central
Ejemplos: Si(OH)40, Al(OH)2
+, Pb(CO3)22-, MnSO4
0, CdCl20, CdCl3
-
OH-, CO32-, SO4
2-, Cl- son ligandos
Complejación (o complejamiento) = formación de complejos
Quelato
Quelato = ligando con dos (o más) grupos de coordinación
Quelatación (quelación) = formación de una estructura en anillo por un ligando con un ión metálico (caso particular de complejación)
Quela = pinza en griego
Anillo que se forma entre el quelato y el metal es similar en apariencia a los brazos de un cangrejo con el metal en sus pinzas
Quelatos
Importancias de complejación en la nutrición de plantas:
Exudación de ácidos orgánicos
Exudados de raíces de plantas: ácidos cítrico, oxálico, malónico, etc.
Exudación de ácidos orgánicos aumenta en condiciones de estrés por falta de nutrientes
En particular, ácidos orgánicos aumentan disponibilidad de fósforo por complejación con Ca, Al y Fe
HO
O
OH
O OH
O
HO
Estudio de caso: Exudación de citrato por raíces de lupino blanco en respuesta a variaciones en la disponibilidad de fósforo
Mineralización es un proceso que libera elementos de compuestos orgánicos para producir compuestos inorgánicos (que están
disponibles para las plantas)
Inmovilización es un proceso opuesto (por ejemplo, microorganismos incorporan elementos minerales en sus cuerpos)
Mineralización de compuestos orgánicos en el suelo
Ciclo de P
Eficiencia de fertilización fosforada
Depende de:
Retención de P en los suelos
Absorción de P por los cultivos
Alex = Al extractable en acetato de amonio, 1 M, pH 4,8