Adsorción, precipitación, disolución y complejación

Presentación del tema: "Adsorción, precipitación, disolución y complejación"— Transcripción de la presentación:

1 Adsorción, precipitación, disolución y complejación
Ciclo de fósforo

2 Adsorción

3 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)

4 Sorción de aniones Fuente de carga positiva en suelos: Óxidos de Fe y Al Arcillas amorfas (imogolita y alófana) Bordes laterales de caolinita

5 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

6 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

7 Fósforo es muy deficiente en los suelos tropicales

8 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

9 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)

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11 Concepto de Andisol Ando = suelo oscuro en japonés Los Andisoles son suelos desarrollados a partir de materiales volcánicos modernos, de colores oscuros

12 Andisoles Suelo Andisol, serie Santa Barbara, camino a los Termas de Chillán (VIII región) Horizonte A: pH (H2O) = 5,6 pH (KCl) = 5,0

13 Andisoles Suelo Andisol, serie Bramadero, este de San Clemente (VII región)

14 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

15 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

16 Precipitación y disolución

17 Iones en solución: Concepto de actividad
Actividad = concentración “effectiva” a =  C, donde: a = actividad C = concentración  = coefficiente de actividad pH = - log a (H+) Actividad es igual a la concentración en soluciones diluidas En general, actividad es inferior a la concentración en soluciones concentradas

18 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

19 Fosfatos comunes en el suelo
La solubilidad de fósforo en suelos se controla por la solubilidad de fosfatos de Ca, Fe y Al

20 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

21 Solubilidad de variscita AlPO4 * 2H2O
Producto de solubilidad: Kps = (Al3+)(H2PO4-)(OH-)2 = 10-30,5 En el sistema variscita-solución: Disminución en la concentración de Al aumenta la concentración de P en la solución = la base del método Olsen

22 Efectos del pH sobre adsorción y precipitación de P

23 Complejación (o complejamiento)

24 Complejo Complejo = asociación de aniones con el catión central Ejemplos: Si(OH)40, Al(OH)2+, Pb(CO3)22-, MnSO40, CdCl20, CdCl3- OH-, CO32-, SO42-, Cl- son ligandos Complejación (o complejamiento) = formación de complejos

25 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

26 Quelatos

27 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

28 Estudio de caso: Exudación de citrato por raíces de lupino blanco en respuesta a variaciones en la disponibilidad de fósforo

29 Mineralización de compuestos orgánicos en el suelo
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)

30 Ciclo de P

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32 Eficiencia de fertilización fosforada
Depende de: Retención de P en los suelos Absorción de P por los cultivos

33 Alex = Al extractable en acetato de amonio, 1 M, pH 4,8