TEMA 5: PROPIETATS FÍSIQUES Flashcards
1
Q
Quines són les interaccions amb la fase sòlida?
A
Absorció, precipitació , adsorció, intercanvi catiònic
2
Q
On es troben els elements imobilitzats de la fase sòlida?
A
- A l’estructura cristal·lina o amorfa dels minerals presents al sól.
- A les molècules que confomen la MOS
3
Q
Quins nutriens es troben a la fàse sòlida?
A
Xarxes cristal·lines de minerals i molècules orgàniques
4
Q
Quins nutriens es troben a la fase líquida? Que hi pasa?
A
Aigua pura + sub. dissoltes o bé partícules en suspensió
En assecar-se el sól els ions diss. precip. en forma de sals
Nutrients fàcilment absor. per les plantes
5
Q
Que hi trobem a la interfase sólid-liq.?
A
Superfície d’alunes part. (col·loidals) i la seva area d’influència
Pel desequilibri de càrregues poden retenir nutriens de forma reversible
6
Q
Què és una interfície?
A
és una regió de transació o discontinuïtat entre dues fases immiscibles.
Les característiques de la superfície de les partícules fan que els ions i les molècules de la fase líquida molt propers a la superfície tinguin un entorn molt diferent del dels ions i molècules que hi ha dins de cadascuna de les fases, la qual cosa provoca una reorganització a la fase líquida.
7
Q
Què és l’intercanvi iónic?
A
Processos revers. pels quals les part. sol. absor. ions de la fase aqu. alliberant altres ions, establint eq. entre les dues fases. És rapid.
8
Q
Com se li anomena també a la interfície?
A
Doble capa difusa (DCD)
9
Q
Per que esta formada la DCD?
A
- La superf. carregada negat. de les part. col·l.
- Una capa formada enterament per cations
10
Q
Que determina el gruix de la DCD?
A
La càrrega de la part. col·l. (s’acaba quan la càrrega neta del conj. de cations i anions s’igualen (C0))
11
Q
Com és la funció de conc. de la DCD?
A
Va decreixent a mesura que ens separem de la superfície de les aregiles i ho fa exponencalment fins arribar a una distància a partir de la qual la conc. es manté estable.
12
Q
On es dona l’intercanvi d’ions?
A
Entre la DCD i la solució del sòl
13
Q
Qui té efectes de gruix sobre la DCD?
A
La concentració d’ions
14
Q
Que predomina més la CIC o la CIA?
A
La CIC
15
Q
Quins són els cations més abundants?
A
Al3+, Ca+, Mg2+, K+, Na+
16
Q
Que passa quan algun dels cations units a les part. col·l. s’allibera? Com s’anomena el procès?
A
Un catió o cations de càrrega eqiv. de la sol. del sòl el subst.
Intercanvi catiónic
17
Q
Què és l’intercanvi aniónic?
A
Quan un anió s’intercanvia (Cl-, NO3-, SO24-)
18
Q
D’on provè la CIA?
A
De grups hidroxils (R-OH) protonats presnets en algunes argiles amorfes (alofanes i imogolityes d’alguns sòls volcànics), però la major part provè dels oxihidròxis
19
Q
Relació CIA i pH?
A
Si augmenta la CIA disminuiex el pH
20
Q
Com és la selectivitat d’adsorció?
A
- No tots els ions mateixa retenció
- Si tots els ions es poden unir en un lloc det. = no select.
- Si pot haver una compatib. extrema per algun lloc = ads. select.
21
Q
Com es descriu la selctivitat d’adsorció?
A
Amb la serie liotròfica
22
Q
Què és la serie liotòfica?
A
Representa la select. mitj. en la major part dels sóls (Al>Ba>Ca>Mg>NH4>K>Na>H>Li)
23
Q
De que depèn la select. d’ads.?
A
- Càrrega ió (+C=+A)
- Radi ió solvatat (-R=+A)
- Interaccions amb l’intercanviador
24
Q
Què són els col·loides del sòl? Quines propietats tenen?
A
- Fragments extrem. petits (1-2 µm) de natura mineral i orgànica, amb càrrega elèctrica i que interactuen fortament amb el fluid en què es trobin, sense arribar a dissoldre’s. Són partícules dinàmiques, amb una distribució de mides contínua i amb mecanismes que uneixen partícules (floculació) i que separen unions (dispersió). Presenten una gran diversitat i complexitat.
- Elevada suoerfície i són responsables de les prop. quim. del CIC i físiques del sòl (agragats). algunes argiles tenen superfície interna (entre làmines) que s’afegeix a l’externa.
- Partíc. molt reactives
-La majoria presenten càrregues negatives, altres també de positives. - Aquestes càrregues atreuen i repelen substàncies de la solució del sòl així com partícules col·loïdals adjacents, sent aquest procés la base de gairebé tots els processos químics i físics del sòl.
-Són capaços de retenir aigua fer fenòmens d’adhesió i cohesió derivats de la polaritat d’aquesta molècula.
25
Qui té càrreg. permanent i qui variable?
P: Argiles
V: Humus, al·lòfanes i oxihidròxids metàl·lics
26
En que intervenen els col·loides?
Intervenen en els processos de floculació, dispersió, adsorció (intercanvi catiònic i altres), translocacions i transport de productes adsorbits a la seva superfície, amb efectes sobre el mateix sòl (estructura, porositat i conductivitat hidràulica, entre altres) i sobre el medi ambient (retenció i transport de contaminants per via col·loïdal)
27
Quins tipus de col·loides hi ha? Com són?
a. Argiles (filosilicats)
Càrrega global negativa.
Principal col·loide en major part de sòls (excepte Andisols, Oxisolsi Histosols).
b. Argiles de silicats amorfs
Càrrega molt abundant, tant negativa com positiva.
En són exemples les al·lofanes i imogolites, que es formen a partir de cendres volcàniques i per tant típiques d’Andosols.
Elevada capacitat de retenir aigua.
Expliquen la gran fertilitat dels sòls volcànics que en contenen.
c. Hidròxids /oxihidròxidsde Fe i Al
Càrrega global de lleugerament negativa a moderadament positiva.
Abundants en sòls molt alterats, de regions càlides i humides (Ultisolsi Oxisols).
La càrrega prové de la protonació del grup hidroxil (-OH2+) o de la seva dissociació (-O-).
d. Substàncies húmiques
Presenta càrrega global negativa.
Són els col·loides de menor mida en el sòl i tenen elevada capacitat de retenir aigua (malgrat la presència de grups hidrofòbics que ho dificulten inicialment).
La càrrega prové sobretot de grups carboxil (COOH) i hidroxil (OH) que generen càrrega negativa en dissociar-se el H+ en medi alcalí.
28
Quins grups funcionals intervenen en el CIC de càrregues variables?
caolinita/al·lòfanes
SiOH SiO- + H+
AlOH AlO- + H+
AlOH + H+ AlOH2+
MOS
R-COOH R-COO- + H+ R-OH R-O- + H+
R-NH2 R-NH- + H+
R-NH2 + H+ R-NH3+
Òxids i hidròxids metàl·lics
Fe-OH0 FeO- + H+
Fe-OH0 + H+ FeOH2+
29
Què és CIC? Com s'espresa? Quine valors té?
- Capacitat total de retenció de cations d'un sol per part dels col·loides.
- Nombre de mols de càrrega positiva adsorbits per la unitat de massa
- De 5 a 35 cmol(+)/kg
30
Com és CIC i CIA segos pH?
CIC: Estable fins a pH 7 (estuctra mineral, deguda al desequilibri de càrreg, estruc. argiles i oxihidroxids), i a partir d'alla se li suma el CIC variable (degut a l'hummus i per desprotonació COOH i OH)
CIA: disminuei a mida que augmenta pH fins a 7 que despareix
31
Quins factors determinen el CIC?
Quantitat d'argila, tipus d'argila, quantitat de matèria orgànica, tipus d'humus, pH del sol
32
Com es la formula del CIC del sòl¿
CIC sòl (T) = CIC m.org + CIC argila = CIC m.org * % m. org+ CIC argila * % argila
33
Per què és importan el CIC?
- Protecció de les pèrdues de nutrients per rentat
- Subministrament de nutriets a les plantes
- Regulació del pH del sòl
- Formació d'estructura
34
Què contè més CIC la majoria d'argiles o les substàncies humiques?
Les subst. hum.
35
Quin paper tenen les plantes en l'intercanvi iónic?
Poden captar els cations alliberats a la solució del sòl des del complex de canvi catiònic, però també forçar-ne la sortida generant acidesa
36
Quins cations són intercanviats segons la classe de sol?
Sols neutres i dominants: Ca2+, Mg2+, K+ Na+
Sols àcids: Al3+, Fe3+, Fe2+, Mn4+, H+
37
Quina és la relació entre CIC i alteració dels sols? Per que?
Inversa. Ja que augmenta la proporció d'oxids de Fe i disminueix la quantitat d'argules tipus 2:1
38
Per què els sòls tropicals són sòls pobres en nutrients?
Per l'elevada acidesa resultant de la total descarbonatació d’aquests sòls, la formació d’òxids de ferro, i l’elevat contingut en MO.
En ser molt alterats, les argiles que poguessin presentar s’han convertit en hidròxids i òxids de ferro sobretot i en caolinites, de molt baixa CIC
La CIC és, per tant, majoritàriament deguda a la MOS
39
com s’explica l'exuberància de la vegetació tropical si els sòls son tant pobres?
Pel continu reciclatge de la MO al sòl. Tenim un bosc amb mútiples estrats de vegetació 8arbres de diferents altures: d’emergents/vives a altres menys altes, més velles/seques, altres més baixes i arbustos, després el sòl forestal està cobert continuament de fulles).
Clau: molta precipitació i molta temperatura: rápida mineralització de la MO.
Diferències entre un bosc tropical i un temperat:
AL bosc temperat hi ha un balanç entre els compratiments i la transferencia de materia entre ells és moderada
Al bosc tropical en canvi, la biomassa és el compartiment més important
Hi ha una transferencia rápida de materia i energia entre els compartiments i el medi
40
Què és el grau de saturació de cations?
Percentantatge de la capacitat de bescanvi que és ocupada pels quatre cations basificants.
Relacionat amb el pH del sól i el nivell de fertilitat del sol. Depèn del tipus d'argila i matèria orgànica de cada sól
41
Com és la fòrmula de Bases de canvi (s)? i l'acidesa d'intercanvi?
S =Sumatori [Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na+ ]
CIC - S = acidesa de (inter)canvi
42
Què és la reacció dels sòl?
Una propietat fisicoquímica que informa del grau d’acidesa o basicitat del sòl i de les condicions del medi per a les plantes i la biota del sòl. S’expressa pel pH.
43
De que depèn el pH?
Material geològic, precipitació, activitat biològica, presència de substàncies húmiques i activitats antropològiques
44
Que donen les roques carbonatades?
Sols alcalins que poden o no adecificar-se per descarbonatació
45
L’alteració de silicats, d’aluminosilicats i òxids d’alumini allibera Al3+ que acidifica el sòl per dues vies, quines?
Per bescanvi amb H+ del complex de canvi (3H + per
cada Al3+).
Per formació d’hidròxids d’alumini en presència de OH-, un procés que també allibera H+
46
Que genera l'oxidació del sulfurs a sulfats?
Acidesa
47
Que aporta la pluja?
Acidesa i promou el rentat de les bases del sòl
48
Com actual l'activitat biològica a l'acidesa?
Allibermanet de CO2 per activitat microbiana
Alliberament actiu de H+ a nivell de les arrels
49
Com afecten les substàncies hùmiques al l'acidesa?
Presenten abundats grups funciionals àcids dissociables com el grup carboxil
50
Com afecten les activitats atropològuiques a l'acidesa?
Conreu de plantes que exportin quantitats grans de cations àcids
Pluja àcida (SO2, Nox)
Fertilitzants de reacció àcida
51
Com afecta el pH a les propietats del sol?
Propietats físiques
Dispersió i floculació de col·loides
Estructura, porositat i aeració
Propietats químiques
Meteorització química
Disponibilitat /mobilitat (via efecte en la CIC) de nutrients o tòxics
Descomposició
Propietats biològiques
Proporció bacteris/fongs
Nodulació lleguminoses/fixació N
Humificació
Absorció de nutrients per part de les plantes
52
Què prediu el pH respecte a la proporció de bacteris/fongs?
Prediu la diversitat bacteriana i la seva composició
53
A quin pH creixen els microorganismes?
Entre 4-9
54
Que pasara amb els microorganismes si alcalinitzem el sol (augmentar pH) ?
Les bactèries es veuran afavorides i el creixement serà millor que els dels fongs.
En el cas dels cuc de terra tambè es veuràn beneficiats.
55
Com es mesura el pH del sól?
partir d’una suspensió de sòl en aigua destil·lada en proporció 1:2,5 (p/v):
10 g sòl + 25 ml H2O
Agitar 30 minuts
56
Quin és el pH real i quin potencial?
Real: acidesa activa (la de l'aigua)
Potencial: acidesa Intercanviable (la dels cations anganxats a l'argila)
57
Quan un sòl té el pH bàsic?
Quan té un GSB elevat, ja que pot esmorteïr l’acidesa de la solució del sòl per bescanvi catiònic amb H+.
Quan conté carbonats que alcalinitzen la solución del sòl i neutralitzen l’acidesa entrant
58
Com es calcula la GSB?
GSB(%) = V = (sumatori(Ca2+, Mg2+, Na+, K+)) / CIC
59
Per què un sòl té pH àcid?
Són sòls orgànics, amb una gran producció d’acidesa que no es neutralitza
Són sòls minerals rics en Al3+ o Fe3+ , o molt pobres en cations bàsics o carbonats
Es troben en climes molt plujosos i s’han lixiviat tots els cations bàsics
60
Quin és l'objectiu d'encalcina un sòl àcid?
Reduir la disponibilitat i toxicitat de l’Al3+ i altres metalls (màxima solubilitat a pH àcids)
Augmentar disponibilitat de nutrients (màxima al voltant de pH 6-7)
Reomplir la CIC de ‘bases’ (H+ ocupen la major part de la CIC)
Augmentar la CIC (de l’humus) i reduir les pèrdues de nutrients
61
Que mesura la salinitat?
Concentració d’ions en la solució del sòl
62
Quins són els sols salins?
Aquells que presenten concentracions excessives de sals més solubles que el guix en la solució del sòl (>2 g/L)
63
Quan es considera un sol salí?
Quan la conductivitat elèctrica d’un extracte de pasta saturada de sòl és >4 dS/m
Apareixen en zones amb relació P/ET<0.5
64
Quins ions contribueixen a la salinitat?
Na, K, Ca, Mg, Cl, SO4, HCO3, CO3
65
Quines són els tipus de sals més freqüents?
Halita, Silvina, carnalita, epsomita, mirabita, tenadrita
66
A que es deguda la salinització primària?
si les sals es deriven de l’alteració de roques i minerals (degut a la mobilitat dels ions implicats, rarament es produeix l’acumulació de sals in situ).
67
A que es deguda la salinització secundària?
Transportats per l’aigua a posicions de fons amb drenatge deficient, on, en climes àrids i semiàrids, s’acumulen al sòl.
Conques endorreiques (zones sense sortida fluvial al mar, on les aigües només poden abandonar el sistema per infiltració o evaporació).
Zones costaneres: aerosols, intrusió salina.
68
A que es deguda la salinització antropogènica?
Reg amb aigües de mala qualitat.
Aportacions d’aigües residuals urbanes o industrials o mal ús de fertilitzants
Elevació d’un nivell freàtic salí, intrusió salina.
Intercepció del drenatge natural d’una conca o sistema de reg
Anivellacions que fan aflorar substrats salins
69
Que és el Règim d’humitat ascensional?
Translocacions capil·lars ascendents d’ions en solució a partir d’una capa freàtica salina i que són translocats en sentit contrari en èpoques de pluja
(en règim d’humitat xèric).
70
Que provoca la salinització en les plantes?
Efecte osmòtic (per l’elevada concentració) que dificulten l’absorció d’aigua
Inhibició de la germinació (la reducció del potencial hídric dificulta la imbibició de llavors)
Toxicitat ió-específica (exemple clorurs als avellaners)
71
Com afecte la salinitat al sòl?
Saturació del complex de canvi (amb els cations majoritaris en la solució del sòl)
Dispersió d’argiles i humus (quan hi ha Na+, efecte ió-específic )
Repercussió sobre l’estructura (quan hi ha Na+) -> dispersió d'agregats
Disminució del potencial hídric en sòl (valors més negatius) -> afecta a la disponibilitat d’aigua en plantes
Efectes sobre l’activitat biològica
72
Com mesurem la salinitat?
Mesurar la salinitat de forma indirecta a través de la capacitat de conducció elèctrica de l’aigua amb sals dissoltes.
1.Obtenim un extracte de solució del sòl (pasta saturada). Factor dilució
2.Filtrem al buit per separar les partícules de l’extracte.
3.Mesurem la conductivitat elèctrica (CE) de l’extracte a 25ºC (unitats dS/m)
4.Estimem la salinitat a partir de la CE.
73
Quines alternatives de mesure de salinitat directes hi ha?
1) anàlisi ions totals en la solució per cromatografia; 2) adsorció selectiva amb resines de bescanvi; 3) per evaporació i gravimetria.
74
Que és la sodicitat?
Concentració relativament elevada de sodi (Na+) en el complex de canvi del sòl. Es produeix en relació inversa a la concentració de Ca2+ i Mg2+ (competeixen pel complex de canvi).
75
Quins sòl els sols sòdics?
Aquells que tenen un horitzó subsuperficial (endopedió nàtric), argilós, amb estructura que pot ser massiva, si bé la morfologia més característica consisteix en un horitzó Btna d’estructura columna.
Quan percentatge de sodi intercanviable (EPS o PSI) és igual o superior al 15% (o Relació d'absorció de sodi RAS>13%). El pH del sòl és inferior a 8.5
Abundància de Na+, OH- i HCO3-
Contè carbonat sòdic (Na2CO3), per la qual cosa el seu pH és fortament alcalí: 9-12. Les seves propietats físiques són molt desfavorables
76
Quins són els criteris dw diagnosi de sols sòdics i alcalins?
Mala estructura, en superfície poden ser pulverulents.
Quan el pH 10-12 poden haver crostes negres a la superfície (matèria orgànica dissolta que en evaporar-se l’aigua es diposita en la superfície).
També es poden reconèixer per l’existència d’un endopedió nàtric ben desenvolupat amb estructura columnar. Determinació del pH en camp pot ser altre criteri de diagnòstic.
77
Quins són els efectes del Na+ al sol?
Dispersió de les argiles i humus
Destrucció dels agregats i per tant l’estructura
Baixa permeabilitat hidràulica
Susceptibilitat a l’erosió
Tendència al segellat i l’enfangament
El encrostament dificulta el procés de germinació i creixement de les arrels.
L'augment de l'pH, afecta la disponibilitat de certs nutrients essencials.
78
Com mesures el percentatge de sodi intercanviable (PSI)?
𝑃𝑆𝐼 =(〖𝑁𝑎〗^+ 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑐𝑎𝑛𝑣𝑖𝑎𝑏𝑙𝑒 (𝑐𝑚𝑜𝑙/𝑘𝑔))/(𝐶𝐼𝐶 (𝑐𝑚𝑜𝑙/𝑘𝑔))
Es mesura en la fase sòlida (laboriós, requereix determinar la CIC total i mesurar Na+ en el primer rentat)
79
Com són els valors del PSI?
PSI > 15 pH >8.5 (freqüentment)
PSI >>15 pH > 10 (pot passar)
80
Com es calcula la Relació d’adsorció del sodi (RAS) (SAR)?
RAS =〖𝑁𝑎+〗/ [ [𝐶𝑎2+] + [𝑀g2+] / 2]^(1/2)
Es mesura en la solució del sòl (més senzill, pasta saturada i anàlisi de Na+)
81
Que és la RAS? Està relaciona amb el PSI? Quin és el limit?
Concentració relativa de Na+ respecte al Ca2+ i Mg2+ en la solució del sòl (meq/L o mmols/L)
Si
Límit acceptable: RAS = 13 (equivaldria a PSI = 15)
82
Quin és el tractament a sols salins?
Es basa en el reg i rentat de sals efectiu si el sòl és permeable i amb bon drenatge
Si hi ha mal drenatge es pot instal·lar una xarxa de drenatge artificial (tubs enterrats que drenen l'excés de sals)
Controlar la qualitat de les aigües de reg (CE)
En casos més difícils, es pot intentar disminuir l’alçada del nivell freàtic i així reduir l’ascens per capil·laritat de sals, afavorint espècies vegetals amb arrels profundes que maximitzin la transpiració
83
Quin és el tractament a sols sodics?
Per addició de guix (CaSO4), que en aportar concentracions elevades de Ca2+ desplaça el Na+ del complex de canvi
84
Quin és el tractament a sols salí-sodics?
si les sals són rentades la salinitat disminuirà, però el PSI augmentarà, i amb això la pèrdua d'estructura. Sòl salí-sòdic = sòl sodic
Solució: Reemplaçar el Na+ pel Ca2+ en el complex de canvi mitjançant addicció de CaSO4 i despés realitzar el rentat
85
Fes un resum dels punts principals del tema 5 (9)
*L’intercanvi catiònic és un procés fonamental en els sòls
*La CIC depèn de la quantitat i qualitat de l’argila i MOS
*La saturació de bases mesura la ocupació per Na+, K+, Ca2+ i Mg2+ de la CIC
*pH real o actual VS pH potencial
*Sòls bàsic: carbonatats i GSB elevat
*Sòls àcids: orgànics o sòls minerals rics en Al3+ o Fe3+
*El pH regula la solubilitat (disponibilitat) d’una gran quantitat de nutrients
*L’encalcinat permet incrementar el pH del sòl i evitar la toxicitat per Al3+
*La salinitat i la sodicitat limiten l’ús agrícola i en el darrer cas destrueixen l’estructura del sòl, tractament: rentat i addició de guix
