Suelos M.C. Everth Jimena Leal Castañeda

Situación de los elementos químicos en el suelo.

Los elementos químicos del suelo pueden estar contenidos en: La fase sólida: Formando parte de la

estructura de los minerales o incluidos en compuestos orgánicos.

La fase líquida: Contenidos en el agua del suelo. Por lo general, las moléculas están total o parcialmente disociadas en iones.

El agua del suelo, junto con los nutrientes disueltos, recibe el nombre de solución del suelo.

Componentes inorgánicos del suelo

Los elementos más abundantes de la corteza terrestre son el oxígeno (O) y el silicio (Si), que representan el 75 % del total. A continuación le siguen el aluminio (Al), el hierro (Fe), el calcio (Ca), el sodio (Na), el potasio (K), y el magnesio (Mg). Arcillas Óxidos e hidróxidos Carbonato Cálcico (CaCO3) Yeso

Química de suelos (roca madre) Ígneas: Resultan del enfriamiento y

solidificación de las masas fundidas de magma o lava.

1. Plutónicas. (cristales grandes)2. Extrusivas o efusivas. (cristales pequeños)3. Hipabisales. (cristales grandes y pequeños) Contenido de sílice1. Rocas ácidas (SiO2 > 66%)2. Subácidas (SiO2 entre 66 y 62%)3. Semibásicas o subbásicas (SiO2 entre 62 y

52%)4. Básicas (SiO2 entre 52y 45%)

Mecanismos de ataque de las rocas (aire y agua) Intemperismo mecánico (agentes

físicos): cambios periódicos de temperatura, acción de congelación del agua en las juntas y grietas y efecto de organismos vivos. Por esto se forman arenas, o limos. Arcillas en casos especiales.

Intemperismo químico: la oxidación, hidratación y carbonatación. Producen arcilla como efecto de

descomposición

Rocas Sedimentarias: resultan de la meteorización y erosión de las rocas ígneas y metamórficas y del depósito de estos materiales de ciertos residuos orgánicos.

1. Origen biológico (calizas compuestas por esqueletos de animales marinos).

2. Derivadas de residuos de solución (calcáreas o silíceas).

3. Residuos clásticos o detríticos (formados por fragmentos mayores o menores de otras rocas).

Rocas metamórficas: se originan en los cambios producidos por el efecto de altas temperaturas y presiones que actúan sobre rocas ígneas o sedimentarias.

¿Que es el suelo? Agrónomos: delgada parte superior del

manto de roca en que penetran las raíces de las plantas.

Geólogos: todo material intemperizado en el lugar en que ahora se encuentra y con contenido de materia orgánica cerca de la superficie.

Ingenieros Civiles: Conjunto de partículas minerales, producto de la desintegración mecánica o de la descomposición química de rocas preexistentes.

Clasificación de los suelos Residuales.

Transportados.

Estables y no estables. Colapsables. Expansivos.

Carbonato de Calcio (CaCO3) Sal derivada del ácido carbónico, de

fórmula CaCO3. Se encuentra en la naturaleza principalmente en forma de calcita y aragonito. No se disuelve en agua pura, pero sí en agua que contenga CO2, como es el caso del agua del suelo (Mármol, calcita, aragonita...)

Son compuestos que reaccionan con ácidos.

Los carbonatos mas comunes de calcio, sodio y magnesio.

Son comunes en áreas desérticas, cuencas cerradas y ambientes litorales.

Los podemos encontrar en: Sierra Madre Oriental. Península de Yucatán.

Arcillas Las arcillas: Son silicatos de aluminio

hidratados, con estructura laminar. Existen diferentes tipos de arcillas: caolinita, mica, montmorillonita, clorita, etc.

Arcillas expansivas Estructuras Ligeras

Autopistas, aeropistas, viviendas y edificios pequeños.

Sufren daños por cambios ambientales. Remoción de árboles, raíces, cambios en

contenido de agua,Ocasionando pastos, fugas, infiltración de agua de lluvia, etc.

Composición y estructuración de las arcillas

Los minerales arcillosos son complejos silicatos de Mg, Al e Fe.

Dos unidades básicas para la formación de los cristales de arcilla: a) un tetaedro de silicio-oxigeno y b) un octaedro de aluminio y magnecio.

Lamina de sílice

• Aluminio: Gibsita• Magnesio: brusita.

Representación esquemática de la estructura de la caolinita

Al2O3 ▪ 2SiO2 ▪ H2O

Puede ser producida por la meteorización de los minerales arcillosos más activos o directamente de la roca.

Se encuentra en regiones de fuerte precipitación fluvial como el sudeste de Estados Unidos, China, partes de Europa y Sudamérica.

Caolinita

Estable

Ilita y Montmorilonita

(𝑂𝐻 )4𝑆𝑖8𝐴𝑙4𝑂20 ∙𝑛𝐻2𝑂

(𝑂𝐻 )4𝐾 𝑦 (𝑆𝑖8−𝑦 ∙ 𝐴𝑙𝑦 ) (𝐴𝑙4 ∙𝑀𝑔6 ∙𝐹𝑒4 ∙𝐹𝑒6 )𝑂20

Unión entre las retículas débil e inestable

(n capas) de agua absorbida

Capacidad de intercambio catiónico, (CIC). Conceptos previos.

Humus Materia orgánica en

descomposición que se encuentra en el suelo y procede de restos vegetales y animales muertos.

Los productos finales de la descomposición del humus son sales minerales, dióxido de carbono y amoníaco.

Otras definiciones Solución del suelo. Agua del suelo junto losnutrientes disueltos en ella. Ión. Átomo o grupo de átomos que ha ganado o

perdidoelectrones. Catión. Ión de carga positiva. Anión. Ión de carga negativa. Disociación. Los compuestos químicos de lasolución del suelo se disocian en cationes y aniones.Por ejemplo, el nitrato sódico (NaNO3) se disocia enel anión nitrato (NO3-) y catión sodio (Na+).

Complejo arcillo-húmicoComplejo arcilloso-húmico (o Arcillosohúmico)Son pequeñas partículas de humus y arcilla que están en suspensión en la solución del suelo, que por acción del calcio se coagulan formando una masa gelatinosa, formando así el CAH que determina la fertilidad del suelo. Tiene carga negativa (CAH-).

Adsorción de cationes. El complejo arcillo-húmico tiene carga negativa, por lo que atrae y retiene cationes (carga +) sobre su superficie. Los cationes adsorbidos se encuentran en un intercambio continuo y rápido con los cationes libres de la solución del suelo.

Cationes adsorbidos: calcio (Ca++), magnesio (Mg++), potasio (K+), sodio(Na+), amonio (NH3+), hidrógeno (H+)

Capacidad de intercambiocatiónico (CIC)

Es la suma total de los cationes adsorbidos por el Complejo Arcillo-Húmico, que pueden ser intercambiados por otros cationes de la solución del suelo.

CIC es la capacidad que tiene un suelo para retener y liberar iones positivos, merced a su contenido en arcillas. Éstas están cargadas negativamente, por lo que suelos con mayores concentraciones de arcillas exhiben capacidades de intercambio catiónico mayores.

La capacidad de intercambio catiónico se expresa en meq/100 g. de suelo.

Peso equivalente Un peso equivalente es igual al peso

atómico dividido entre la valencia. En el laboratorio la CIC se mide en

términos de la suma de las concentraciones en partes por millón (ppm) de los cationes desplazados, estos valores son convertidos a meq/100 g de la forma siguiente:

meq/100 g= ppm del catión /(pesoequivalente x 10)

Pesos equivalentes

Elemento Peso atómico

Valencia Peso equivalente

Ca 40,08 2 20.04

Mg 24,31 2 12,06

K 39,1 1 39,1

Na 22,99 1 22,99

ProblemaCalcula los meq/100g de los siguientesresultados obtenidos en laboratorio:1. 500 ppm de Ca++2. 600 ppm de Mg++3. 800 ppm de K+4. 25 ppm de H+5. 500 ppm de Na+Solución1. 500 ppm Ca /((40,08/2)x10)=2,49 meq Ca/100 gr coloide2. 600 ppm Mg /((24,31/2) x10)=4,94 meq Mg/100 gr coloide3. 800 ppm K /((39,10/1) x10)=2,05 meq K/100 gr coloide4. 25 ppm H /((1/1) x10)=2,5 meq H/100 gr coloide5. 500 ppm Na /((22.99/1) x10)=2,17 meq Na/100 gr coloide

Capacidad de intercambio catiónicoCristales de arcilla

Puede cambiar los cationes absorbidos en su película superficial

Arcillas hidrógena (H+)

Puede transformarse en sódica al combinarse con sales.

Na+ K+ Ca++ Mg++ H+ (NH4)+

Aumenta con pH acido de los cristales

Es proporcional a la velocidad y concentración de la solución que circule por la masa del suelo

Comportamiento mecánicoPlasticidad y resistencia de suelo

Comportamiento de las arcillas en presencia del H2O Formación de la doble capa. Área superficial. Carga superficial y adsorción. Capacidad de intercambio básico. Expansión y extracción. Plasticidad. Cohesión. Toxotropia.

Identificación de las arcillas expansivas Identificación en campo.

Grietas por secado. Las grietas en los suelos expansivos aparecen en la superficie del terreno en periodos de sequía.

Plasticidad. Hacer un rollito de suelo sin desmoronarlo.

Espejos de fricción. Abundantes fisuras por exposiciones recientes al aire.

Textura. Resbaloso y se pegan en zapatos y llantas de vehículos cuando están húmedos

Daños estructurales. Presencia de grietas.

Métodos mineralógicos de identificación Difracción de rayos X. Análisis térmico diferencial. Análisis químico. Microscopio electrónico de barrido.

Daños ocasionados a obras de ingeniería por suelos expansivos. Movimiento

céntrico

Movimiento perimetral

Movimiento cíclico.

Empuje lateral

Agrietamiento del suelo

ResolverProblemaCalcula los gr que tienen...1. 800 meq de Ca++2. 300 meq de Mg++3. 900 meq de K+4. 250 meq de H+5. 700 meq de Na+

Intercambio Iónico Adsorción: fenómeno por el cual una

substancia se une a una superficie, al ser atraída (la primera) por fuerzas que pueden ser electrostáticas, de Van der Waals o químicas, por un período más o menos largo.

Coloides: formado por dos o más fases, principalmente: una continua, normalmente fluida, y otra dispersa en forma de partículas; por lo general sólidas.