Examen 2 Flashcards
Qu’est-ce que le pH?
C’est la mesure de l’activité des ions H+ dans la solution de sol (acidité active)
Le pH est un indicateur de l’acidité, ce n’est pas la cause de l’acidité
Quelle est la formule pour trouver le pH?
pH=-log(H+)
Quelle est la relation entre la CEC et le pH?
Plus j’augmente le pH, plus j’ai de charges négatives dans mon sol, donc j’augmente aussi la CEC. La CEC c’est le total de charges négatives dans un sol.
Donner la disponibilité des éléments suivants en fonction du pH du sol:
* Calcium
* Magnésium
* Potassium
* Phosphore
- Calcium: pH entre 7 et 9
- Magnésium: pH entre 7 et 8.5
- Potassium: pH entre 6.5 et 14
- Phosphore: pH idéal de 7
Donc en résumé le pH idéal se situe entre 6.5 et 7
Comment se fait la mesure du pH?
À l’aide d’un pH-mètre??
Pourquoi l’aluminium influence le pH dans un sol acide?
L’aluminium va s’hydrolyser. Ce qui veut dire qu’il va s’associer avec des molécules d’eau comme dans l’équation suivante:
Al3+ +H2O→AlOH2+ +H+
Donc l’aluminium va libérer des H+. Cependant, si le sol contient beaucoup de bases échangeables, comme des Ca2+ ou du Mg2+ qui pourraient neutraliser les ions H+. C’est ce qui se produit quand on met de la chaux.
Mises en situation:
Vous travaillez en laboratoire pour analyser le sol d’une forêt qui montre des signes d’acidification. Après une série de tests, vous observez une forte concentration d’ions aluminium (Al³⁺) en solution.
a) Expliquez le processus par lequel l’aluminium en solution influence le pH du sol à travers l’hydrolyse.
b) Décrivez pourquoi ce phénomène pourrait être problématique pour la végétation de la forêt.
Réponse:
a) L’hydrolyse de l’aluminium se déroule lorsque les ions Al³⁺ réagissent avec l’eau pour former des ions hydroxylés (comme AlOH²⁺) tout en libérant des protons H⁺, ce qui diminue le pH du sol.
b) L’augmentation des ions H⁺ peut abaisser le pH du sol, rendant l’environnement plus acide. Un sol trop acide peut entraîner une toxicité de l’aluminium pour les racines des plantes, réduire l’activité microbienne bénéfique et limiter la disponibilité de certains nutriments essentiels, affectant ainsi la croissance de la végétation.
Mise en situation:
Un agriculteur se plaint que son sol est devenu de plus en plus acide malgré des applications fréquentes de compost. Vous effectuez une analyse de sol et constatez une faible concentration de cations basiques échangeables (comme Ca²⁺ et Mg²⁺) et une forte présence d’aluminium.
a) Décrivez comment le manque de bases échangeables influence le processus d’acidification en présence d’aluminium.
b) Suggérez une méthode pour diminuer l’acidité de ce sol de manière durable.
a) Le manque de bases échangeables (Ca²⁺, Mg²⁺) signifie que les protons H⁺ libérés lors de l’hydrolyse de l’aluminium ne sont pas neutralisés. En l’absence de cations basiques pour tamponner l’acidité, le pH continue de baisser.
b) Une solution consiste à amender le sol avec de la chaux (CaCO₃) ou du dolomite (CaMg(CO₃)₂) pour augmenter les bases échangeables. Cela permettra de neutraliser les ions H⁺ et d’augmenter la capacité tampon du sol, stabilisant ainsi le pH sur le long terme
Mise en situation:
En tant que consultant en gestion des sols, on vous demande d’expliquer l’importance des bases échangeables dans les sols forestiers situés dans des régions de fortes précipitations.
a) Pourquoi les sols de ces régions ont-ils tendance à devenir acides ?
b) Expliquez comment l’hydrolyse de l’aluminium et le manque de bases échangeables contribuent à ce processus.
a) Les fortes précipitations lessivent les cations basiques (comme Ca²⁺, Mg²⁺) du sol, ce qui réduit la capacité de ce dernier à tamponner les protons H⁺. Cela favorise l’acidification, surtout en présence de minéraux contenant de l’aluminium.
b) Dans ces conditions, l’aluminium en solution est susceptible de s’hydrolyser, libérant des H⁺ et accentuant l’acidité. Le manque de bases échangeables signifie que les H⁺ ne sont pas neutralisés, permettant au pH de baisser davantage.
Pourquoi les cations comme le Ca2+ le Mg2+, le K+ et le Na+ sont considérés comme des bases et qu’ils contribuent à neutraliser le pH?
Ce sont des cations qui iront remplacer les ions H+ sur les sites d’échanges de la CEC. Les H+ se retrouveront donc dans la solution où ils pourront être emportés par le lessivage.
Qu’est-ce que la CEC et comment fonctionne-t-elle?
C’est l’ensemble des charges négatives. Elle attire les cations. Dans une solution, il y a les cations normaux et les cations avec de l’aluminium. Les cations avec de l’aluminium sont responsables de l’acidification de la solution.
Autre définition: c’est la capacité d’un sol à retenir et échanger des cations sur ses surfaces colloïdales. Les cations basiques comme le Ca2+ le Mg2+, le K+ et le Na+ sont dans le sol et permettent de neutraliser le pH. Ces cations sont appelés ‘‘bases échangeables’’, car ils sont facilement échangeables dans la solution de sol
Qu’est-ce que le pouvoir tampon dans un sol?
C’est la capacité d’un sol à résister aux changements de pH
Quelles sont les causes d’acidification des sols?
- Pertes de bases échangeables de la CEC
- Production d’acides organiques
- Fertilisants à base d’ammonium
- Érosion des sols
- Altération de la roche mère
Cause d’acidification des sols
Comment fonctionne l’acidification par la perte de bases échangeables de la CEC?
Sous certaines conditions, les bases échangeables peuvent être lessivés ou s’en aller. Les cations basiques comme le Ca2+, le Mg2+, le K+ et le Na+ (ce sont des bases échangeables) ne sont donc plus disponible. Le sol perds alors sa réserve de cations basiques et cela diminue sa capacité tampon.
Cause de l’acidification des sols
Pourquoi les engrais fertilisants chimiques contribuent-ils à l’acidification des sols?
Car ceux-ci contiennent de l’ammonium NH4+. Lorsque celui-ci est appliqué dans le sol, il subit une transformation microbienne (nitrification) qui convertit le NH4+ en NO3-. Des ions H+ sont alors libérés dans le sol, ce qui abaisse le pH.
En fait, la plupart des engrais ajoutés dans les sols contiennent des ions H+ qui vont se libérer au cours du cycle de dissolution de l’engrais.
Quelle est la différence entre l’acidité résiduelle, l’acidité active, l’acidité échangeable et l’acidité de réserve?
- L’acidité active correspond à la concentration d’ions H+ en solution dans le sol.
- L’acidité échangeable désigne les ions H+ et Al3+ adsorbés sur les colloïdes du sol, mais échangeables.
- L’acidité de résiduelle: contrairement à l’acidité échangeable, ce type d’acidité ne l’est pas. Les ions responsables de l’acidité résiduelle ne peuvent pas être remplacés par d’autres cations comme le Ca2+ ou le K+.
- L’acidité de réserve: C’est la somme de l’acidité échangeable et active.
- ABsorber: Processus par lequel une substance est intégrée uniformément dans le volume d’une autre.
ADsorber: Processus par lequel une substance adhère à la surface d’une autre.
Expliquer les différents types d’acidité à l’aide de l’analogie de l’éponge trempée dans l’eau et du vinaigre:
- Le vinaigre libre dans l’eau est comparable à l’acidité active
- Le vinaigre aDsorbé à la surface de l’éponge (donc il est remplaçable) est comme l’acidité échangeable
- Le vinaigre profondément imbibé et lié dans les fibres internes (plus difficile à extraire) est comme l’acidité résiduelle
Qu’est-ce que le pH tampon SMP?
C’est une solution qui permet de mesurer le pH tampon d’un sol. Cette solution cherche à maintenir un pH stable. Si on la met dans un échantillon avec des H+ et des Al3+, ces ions vont réagir avec la solution et nous pourrons ainsi déterminer la capacité tampon du sol.
Qu’est-ce que l’ECC ou le PN?
L’ECC c’est l’équivalent de carbonate de calcium.
C’est une façon d’exprimer le pouvoir neutralisant d’un produit chaulant
Qu’est-ce que l’IVA et à quoi ça sert?
Aussi, qu’est-ce qui est pris en compte lors du calcul de l’IVA?
IVA = Indive de Valeur Agricole
C’est une caractéristique donnée sur la poche de chaux lorsqu’on l’achète
Le calcul tient compte du pouvoir chaulant (pouvoir neutralisant (l’ECC)) et du pourcentage d’efficacité de la finesse de mouture.
Calcul = pouvoir neutralisant X efficacité de la finesse de la mouture.
Quelles sont les 3 façon de déterminer le pouvoir neutralisant (ECC et PN) d’un produit chaulant?
- L’analyse minéralogique
- Un titrage
- Une analyse compositionnelle.
Pourquoi le pourcentage d’efficacité de la finesse de mouture est important dans le calcul de l’IVA
Car plus les particules sont fines, plus ce sera facile à solubiliser dans l’eau
Comment se fait la mesure du pH
C’est une électrode qui est placée dans l’eau et qui mesure la différence de potentiel entre deux pôles pour mesurer l’activité des ions H+ en solution.
Qu’est-ce qui peut faire varier le pH mesuré dans un sol?
- La saison d’échantillonnage
- La finesse de mouture de la solution d’échantillonnage
- La dilution de l’échantillon
- La nature de la solution (eau, CaCl2, KCl)
- Le temps d’équilbre
- La pression partielle de CO2
Qu’est-ce qui donne à un sol son pouvoir tampon?
C’est l’acidité de réserve. Plus il y en a, plus le potentiel de libération d’ions H+ est grand, donc plus le pouvoir tampon du sol est grand aussi.
Comment fonctionne le chaulage?
- Le CaCo3 se dissous dans l’eau
- Le CO 3 2- produit réagit avec 2 H+
Quels sont les 3 types de chaux au Québec?
- La chaux calcique (riche en CaCO3)
- La chaux magnésienne (riche en MgCO3)
- La chaux dolomitique (elle contient 20% ou plus de MgCO3
Quelles sont les conditions d’application pour la chaux dans un sol?
Incorporation, période d’épandage, temps de réaction et la fréquence…
- Incorporation : entre 5 et 10 cm, pas trop profond
- Période d’épandage: quand il y a un faible risque de compactage
- Le temps de réaction: 12 à 18 mois
- Fréquence: gros chaulage aux 4 ou 5 ans et un chaulage de correction à toute les années.
Quels sont les facteurs qui sont à l’origine de l’alcalinité des sols?
- Les bases fortes comme les carbonates et les bicarbonates sont les principaux contributeurs de l’alcalinité
- Les conditions arides et où il y a peu de lessivage peuvent être la cause de l’alcalinité des sols.
- Si un sol comporte trop de sodium, cela peut aussi entraîner la formation d’un sol alcalin
Quelle est le différence entre une chaux fine et une chaux traditionnelle?
Une chaux fine réagira mieux et plus rapidement dans le sol qu’une chaux traditionnelle, car elle se dissoudra mieux dans le sol.
Cependant, la chaux fine coûte généralement plus cher…
Quelles sont les principales sources d’amendement calcaires?
- Les minéraux et les roches (calcaire, marne, dolomite ou balsate)
- Les produits transformés (chaux vive, chaux hydraté)
- Autres (résidus de betterave à sucre, cendre de bois, poussière de cimenterie)
Qu’utilise-t-on dans un sol pour corriger l’alcalinité?
- Des amendements organiques acides
- Des fertilisants à base d’ammonium
- Des amendements inorganiques à base de soufre élémentaire (il est oxydé par des bactéries)
Comment fonctionnent les charges permanentes dans le sol?
- Ce sont des charges qui résultent de substitutions isomorphiques dans les phyllosilicates. Ces substitutions ce sont produites lors de la formation des minéraux.
- Ces charges sont de signe négatif, donc elles attirent les cations
- Elles sont permanentes, car elles ne sont pas modifiées par le pH.
Comment fonctionnent les charges variables dans le sol?
- Ce sont des charges dont le signe varie en fonction du pH du milieu dans lequel ils sont
- Elles se trouvent sur les oxydes hydratés de Fe et d’Al, sur la matière organique et sur la kaolinite et les bordures des autres phyllosilicates.
Que retrouve-t-on dans la solution du sol
En solution et en suspension…
En solution:
* Des composés solubles
* Des composés organiques et inorganiques
* Des cations et des anions
* Solution électrolyte
En suspension:
* Des composés non solubles
* Des composés inorganiques et organiques
Que font les charges de surface?
Elles sont responsables de la rétention des éléments dans le sol. Responsables du pouvoir absorbant…
Cela correspond à la CEC et à la CEA
Sur quoi retrouve-t-on les charges de surface?
Elles se trouvent sur les oxydes hydratés de Fe et d’Al, sur la matière organique et sur la kaolinite et les bordures des autres phyllosilicates.
Que se passe-t-il dans les minéraux à charges variables quand le pH est plus élevé que le PCZ
Point de charge 0
Les minéraux à charge variable développent des charges négatives.
Que se passe-t-il dans les minéraux à charges variables quand le pH est plus faible que le PCZ
Point de charge 0
Les minéraux à charge variable développent des charges positives
Quels sont les principaux cations basiques échangeables et leur forme ionique?
- Ca 2+
- Mg 2+
- K +
- Na +
- NH 4+
Quels sont les principaux cations acides échangeables et leur forme ionique?
- Al 3+
- AlOH 2+
- Al(OH) 2+
- H +
Qu’est-ce qui distingue les cations échangeables des cations non-échangeable?
Les cations échangeables sont retenus par des forces électrostatiques, alors que les cations non-échangeables sont retenus par des liaisons chimiques (ionique ou covalente)
Pourquoi les processus d’échange cationiques dans le sol sont important?
Le processus d’échange cationique est important, car il permet de retenir la majorité des éléments nutritifs dans le sol. Le processus permet aussi d’échanger les cations retenus dans le sol avec la solution de sol et de rendre les éléments plus accessibles.
Donner des exemples qui expliquent pourquoi les processus d’échange cationiques dans les sols sont importants
- L’absroption des ions par les racines ou le lessivage provoque un déséquilibre et force le complexe d’échanges à restituer des ions à la solution du sol
- Le remplacement des ions Al 3+ par des cations comme le Ca 2+ lors de l’addition de chaux dans le sol.
- L’échange de Ca 2+ contre des ions K + lors de l’apport d’engrais potassique (KCl)
Expliquer la sélectivité des cations échangeables
3 critères
- Plus un cation à un degré de valence élevé, plus il sera fort (le Al 3+ sera plus fort que le Ca 2+).
- L’action de masse: si on apporte beaucoup de Ca 2+ dans un champ suite à un chaulage, on vient saturer les sites d’échange et le Ca 2+ prendra toute la place.
- Le degré d’hydratation des ions: si un ion est entouré d’une mince couche d’eau ( Ca 2+ et Mg 2+) il sera mieux fixé qu’un ion avec une couche d’eau plus épaisse (K + ou Na +)
Quelles sont les caractéristiques de la CEC?
- Elle représente la somme des charges négatives présentes par unité de masse de sol.
- Les unités sont: cmol+/kg de sol
- Les charges sont négatives, mais la CEC est exprimée en cmol+/kg, car elle représente le nombre de sites pouvant retenir des cations par kg de sol
C’est la capacité d’échange cationique
CEC
Qu’est-ce que le pourcentage de saturation en base?
À quoi ressemble globalement la formule pour connaître cette donnée?
Voir la photo pour voir la formule…
C’est la proportion de cations basiques qui occupent la CEC du sol.
CEC
Qu’est-ce qui fait varier le pourcentage de saturation en bases dans un sol?
- La richesse des cations basiques du matériel d’origine
- Le chaulage et la fertilisation
- Le lessivage (climat, conductivité hydraulique)
- pH
Pourquoi la saturation en calcium dans un sol est toujours très élevée?
Car le calcium possède une très fine couche d’eau autours de lui. Le calcium est donc plus attiré dans la CEC.
Comment on fait pour mesurer la CEC?
On doit prendre des réactifs chimques comme l’acétate d’ammonium qu’on va faire couler dans une certaine masse de sol séché pour saturer la solution en ions positifs et se débarasser des autres ions. Ensuite, on flush les ions de NH 4+ à l’aide d’une solution de K + et on conserve la solution de NH 4+ ainsi obtenue. Cette solution sera ensuite dosée pour obtenir le nombre d’ions de NH 4+ qui ont étés retenus sur la surface du sol
Quelles sont les 2 méthodes d’estimation de la CEC?
- La somme des cations basiques échangeables et la somme des cations acides échangeables (acidité échangeable)
- Le contenu en argile et en matière organique
Que représente ce graphique? Quelles sont les 2 valeurs qui sont représentés dans le graphique?
Le graphique représente le potentiel REDOX (pe) et le pH. Il y a donc un lien entre le pH et le potentiel REDOX
Quelle est la signification des chiffres sur un sac d’engrais?
- Le premier chiffre = % d’azote
- Deuxième chiffre = % Phosphore (P2O5)
- Troisième chiffre= % Potassium (K2O)
Quel instrument permet d’évaluer la tension de l’eau dans le sol?
Il s’agit du tensiomètre qui permet de déterminer la force avec laquelle les particules d’eau tirent les unes sur les autres. Plus elles tirent, plus la tension affichée sur le tensiomètre sera grande et ça veut donc dire que le sol est sec ou du moins que l’eau est moins facilement accessible pour les plantes.
