1 Recurso suelo 5 Fase inorganica.pdf

CIENCIA DEL SUELOCIENCIA DEL SUELOFACULTAD DE AGRONOMIA

CIENCIA DEL SUELO

PROF. MARTHA C. HENAO T.

CIENCIADELSUELOCIENCIADELSUELO

1UNIDAD.ELRECURSOSUELO

1.4.LOSCONSTITUYENTESDELSUELO1.4.LOSCONSTITUYENTESDELSUELOFACULTAD DE AGRONOMIA

CIENCIA DEL SUELO


COMPOSICIN(PORVOLUMEN)DEUNSUELODETEXTURAMEDIA,CONSIDERADOCOMOOPTIMOPARAEL

COMPOSICIN(PORVOLUMEN)DEUNSUELODETEXTURAMEDIA,CONSIDERADOCOMOOPTIMOPARAEL

CRECIMIENTODELASPLANTASCRECIMIENTODELASPLANTAS

5%

25%materiaorgnicamateriamineral

FACULTAD DE AGRONOMIA

CIENCIA DEL SUELO45% agua

aire

PROF. MARTHA C. HENAO T.25%

Hillel,1998

LOS CONSTITUYENTESLOS CONSTITUYENTESLOSCONSTITUYENTESINORGANICOS MINERALES

LOSCONSTITUYENTESINORGANICOS MINERALES


CIENCIA DEL SUELODELSUELODELSUELO


Minerales Minerales

Minerales secundarios

Silicatos laminares

Minerales secundarios

Silicatos laminares

a

primarios

Cuarzo

primarios

Cuarzo

Silicatos laminaresAluminosilicatosno cristalinos

Silicatos laminaresAluminosilicatosno cristalinos

r

e

l

a

t

i

v

a

FeldespatoMicasFeldespatoMicas

xidos de Fe y Alxidos de Fe y Al

a

n

t

i

d

a

d


CIENCIA DEL SUELO

AnfbolesPiroxenosAnfbolesPiroxenos

c

a

PROF. MARTHA C. HENAO T.arena limo arcilla250

t d t l tamao de partcula (m)

MINERALESPRIMARIOS:MINERALESPRIMARIOS:

SILICATOSSILICATOSFACULTAD DE AGRONOMIACIENCIA DEL SUELO

SILICATOSSILICATOS


Grupoestructural Representacin esquemtica Si:O Mineral

Nesosilicatos 1:4 olivino

1:3 piroxenos

Inosilicatos4:11 anfiboles

il ilimicas

( iFACULTAD DE AGRONOMIA

CIENCIA DEL SUELO

Filosilicatos 2:5 (muscovita, biotita)


Tectosilicatos 1:2 CuarzoF ld tTectosilicatos 1:2 Feldespatos

Minerales primariosp

Se clasifican con base en el arreglo de los tetraedros

A. tetraedros independientes (nesosilicatos)

de silicio:

Olivino (Fe,Mg)2SiO4: series isomorfica (fayalitaFACULTAD DE AGRONOMIA

CIENCIA DEL SUELO

Fe2SiO4 forsterita Mg2SiO4.

Compactos, quimicamente reactivos debido al Fe y

PROF. MARTHA C. HENAO T.Mg expuestos en las caras del cristal. Se alteran aserpentina, magnetita, goetita, magnesita, opalo.

Minerales primarios

B C d d t t d (i ili t )

p

B. Cadenas de tetraedros (inosilicatos)

1) Piroxenos: cadena sencilla (Augita)1) Piroxenos: cadena sencilla (Augita)

(Na,Ca)(Fe,Mn,Zn,Mg)(Si,Al)2O6FACULTAD DE AGRONOMIA

CIENCIA DEL SUELO2) Anfboles: cadena doble (Hornblenda)

(C N ) (M F Al) (Si Al) O (OH)PROF. MARTHA C. HENAO T.(Ca,Na)2.26(Mg,Fe,Al)5.l5(Si,Al)8O22(OH)2

Minerales primarios

C. Lminas bidimensionales de tetraedros y octaedros(filosilicatos)

1) Micas:(a) Pirofilita (D), Talco (T): No hay sustitucin en

lminas octadricas o tetradricas. No hay cationesbalanceando las cargas

(b) Muscovita (D), Biotita (T): Sustitucin de Al por SiFACULTAD DE AGRONOMIA

CIENCIA DEL SUELO

(b) Muscovita (D), Biotita (T): Sustitucin de Al por Sien lminas tetradricas

2) Arcillas secundarias:PROF. MARTHA C. HENAO T.

2) Arcillas secundarias:(a) lmina tetraedrica a octaedrica 1:1 (canditas)(b) lmina tetradrica a octadrica 2:1 (esmectitas)(c) lmina tetradrica a octadrica 2:1:1 2:2 (cloritas)

Minerales primarios

D Red tridimensional de tetraedros (tectosilicatos)

p

D. Red tridimensional de tetraedros (tectosilicatos) (cada O ligado a 2 Si)

1) C SiO N h tit i d Al1) Cuarzo - SiO2 No hay sustitucin de Al

2) Feldespatos Sustitucin de Si por Al


CIENCIA DEL SUELO

Plagioclasas

serie albita NaAlSi3O8 - anortita CaAl2Si2O8

PROF. MARTHA C. HENAO T.Feldespatos potsicos (ortoclasa, microclina:KAlSi3O8)

MINERALESSECUNDARIOS:MINERALESSECUNDARIOS:

ARCILLASLAMINARESARCILLASLAMINARES

ARCILLAS DE BAJO GRADO DEARCILLAS DE BAJO GRADO DEFACULTAD DE AGRONOMIACIENCIA DEL SUELO

ARCILLASDEBAJOGRADODEORDENAMIENTOCRISTALINOARCILLASDEBAJOGRADODEORDENAMIENTOCRISTALINO


SESQUIOXIDOSSESQUIOXIDOSSESQUIOXIDOSSESQUIOXIDOS

ARCILLAS LAMINARESARCILLAS LAMINARESARCILLASLAMINARES

ARCILLASLAMINARES


CIENCIA DEL SUELOARCILLASCRISTALINASARCILLASCRISTALINAS


La estructura cristalina

La estructura de los minerales esta constituida por grupos regulares de aniones empaquetadospor grupos regulares de aniones empaquetados estrechamente cerca de un catin

E l d i i (O Si4+ Al3+ F 3+Enlaces de carcter inico (O=, Si4+, Al3+, Fe3+, Fe2+, Mg2+)


CIENCIA DEL SUELOEl nmero de aniones es el nmero de coordinacin y depende del radio inico

PROF. MARTHA C. HENAO T.El tamao del catin es determinado por la relacin de radios inicos

Relacin de radios inicos = r+/r-

R l d P liReglas de Pauling1. La distancia catin-anin en la estructura

i li d i d l d lcristalina est determinada por la suma de losradios y el nmero de coordinacin del catin porla relacin de radios (rc/ro).( c/ o)

2. La fuerza total de los enlaces de valencia quealcanza un anin de sus cationes vecinos es igual


CIENCIA DEL SUELO

a su carga.


Nmero de coordinacin 3 4 6 8

rc/ro 0.155-0.225 0.225-0.414 0.414-0.732 0.732 0.155 0.225 0.225 0.414 0.414 0.732 0.732

B3+ 0.16 Be2+ 0.25 Al3+ 0.36 Sr2+ 0.80 P5+ 0.25 Fe3+ 0.46 La3+ 0.81

4+ 2+ 2+ Si4+ 0.30 Fe2+ 0.53 Pb2+ 0.86 Al3+ 0.36 Mn3+ 0.47 K+ 0.95 Mn2+ 0.57 Ba2+ 0.96


CIENCIA DEL SUELO Mg2+ 0.47 Ca2+ 0.71 Z 2+ 0 52

PROF. MARTHA C. HENAO T. Zn2+ 0.52 Li+ 0.49 Na+ 0.69 Pb4+ 0.60

TETRAEDROSTETRAEDROS

oxgeno

silicio

SiO4


CIENCIA DEL SUELO


OCTAEDROS

Al (OH) Mg (OH)

hidrxilos

Al2(OH)6 Mg3(OH)6


CIENCIA DEL SUELOoxgeno

PROF. MARTHA C. HENAO T.aluminio

Lmina(tri)octadricaLmina(tri)octadrica

Mg(OH)2Mg(OH)2


CIENCIA DEL SUELO


Lamina trioctadricaLamina trioctadrica

Lmina (di)octadricaLmina (di)octadricaAl(OH)3Al(OH)3( )3( )3

lmina de gibsita: Al (OH)

lmina de gibsita: Al (OH)Al2(OH)6

2/3 de las posiciones llenas

Al2(OH)62/3 de las

posiciones llenas


CIENCIA DEL SUELO


Lamina dioctadricaLamina dioctadrica

SILICATOS LAMINARESSILICATOS LAMINARES

Difi d bid

SILICATOS LAMINARESSILICATOS LAMINARES

Difieren debido a:

Nmero y secuencia de las lminas tetradricasNmero y secuencia de las lminas tetradricasy octadricas

Carga de capa por celda unitaria de laFACULTAD DE AGRONOMIA

CIENCIA DEL SUELO

Carga de capa por celda unitaria de laestructura

Tipo de enlace y cationes de la capa intermediaPROF. MARTHA C. HENAO T.

p y p

Tipo de catin en la lmina octadrica

Tipo de apilamiento a lo largo de la dimensin CTipo de apilamiento a lo largo de la dimensin C

SUSTITUCIN ISOMRFICASUSTITUCIN ISOMRFICASUSTITUCIN ISOMRFICASUSTITUCIN ISOMRFICA

No hay cambio en la estructura

Ocurre durante la cristalizacinOcurre durante la cristalizacin

Se rige por el tamao de los ionesFACULTAD DE AGRONOMIA

CIENCIA DEL SUELO

Se rige por el tamao de los iones (diferencia menor del 15%)

PROF. MARTHA C. HENAO T.Al3+ por Si4+; Mg2+, Fe2+ y Fe3+ por Al3+.

ARCILLAS 1:1ARCILLAS 1:1

Lmina octadrica(AlOH3

Lmina octadrica(AlOH3

( 3MgOH2)( 3MgOH2)

Lmina tetradrica(SiO2)

Lmina tetradrica(SiO2)

Capa 1:1Capa 1:1

ARCILLAS 1:1ARCILLAS 1:1

ARCILLAS 2:1ARCILLAS 2:1ARCILLAS 2:1ARCILLAS 2:1

ARCILLAS 2:1:1 2:2ARCILLAS 2:1:1 2:2

Capa 2:1Capa 2:1

Lmina octadrica (AlOH3)Lmina octadrica (AlOH3)

Capa 2:1Capa 2:1

Capa 2:1Capa 2:1

Lmina octadrica (AlOH3)Lmina octadrica (AlOH3)

Capa 2:1Capa 2:1

- - - - - - - -

H2O+ + + + +- - - - - - - - -- - - - - - - - -

- - - - - - - -caolinitacaolinitahaloisitahaloisita

mica hidratadamica hidratada- - - - - - - -

(+)

- - - - - - - -- - - - - - - -

mica hidratadamica hidratada


CIENCIA DEL SUELOH2O 2+2+ 2+- - - - - - - -

(+)

H2O

- - - - - - - -

+

+ +

++

+ - - - - - - - -+ + + + + +

PROF. MARTHA C. HENAO T.- - - - - - - -

(+)- - - - - - - -+ ++ - - - - - - - -

- - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - - -vermiculitavermiculita esmectitaesmectita cloritaclorita

La estructura cristalina

Enlace dentro de capas es ms fuerte que entrecapas.capas

Grado de expansin est inversamenterelacionado con la energa de enlace entre capas.

Minerales no expansivos presentan nicamentesuperficie externa (en las caras y aristas de todo


CIENCIA DEL SUELO

el cristal). Los expansivos presentan ademssuperficie interna (rea de las superficies delplano basal).

PROF. MARTHA C. HENAO T.p )

Dimensin c depende de: (1) nmero de planosO-OH por capa unitaria, y (2) presencia de ionesy/o molculas polares en el plano basal.

ARCILLASDEBAJOARCILLASDEBAJOGRADODE

ORDENAMIENTOGRADODE

ORDENAMIENTOFACULTAD DE AGRONOMIACIENCIA DEL SUELO

ORDENAMIENTOCRISTALINO

ORDENAMIENTOCRISTALINO


MINERALESPOBREMENTEMINERALESPOBREMENTECRISTALINOSCRISTALINOS

No poseen unidades estructurales que serepiten espacialmente en ninguna de lasp p gdimensiones

G l tFACULTAD DE AGRONOMIACIENCIA DEL SUELO

Generalmente ocurren como una masaamorfa de material que reviste otras

PROF. MARTHA C. HENAO T.partculas del suelo

Alfana e imogolitaAlfana e imogolita

La alfana, de estructura esfrica, es un, ,aluminosilicato hidratado pobremente cristalizado, decomposicin qumica no definida, formado porcoprecipitacin de monmeros de silicio (H SiO ) concoprecipitacin de monmeros de silicio (H2SiO4) conxidos de aluminio.

(SiO2)x(Al2O3)x(H2O)(SiO2)x(Al2O3) x(H2O)

Presenta una relacin atmica Al:Si que vara de 1:1 a2:1, definiendo dos tipos: alfanas silcicas y alfanas, p yaluminosas respectivamente.

La imogolita, de estructura tubular, presenta ungrado ms alto de ordenamiento. (SiO2.Al2O3)2(H2O).

Al O (SiO ) (H O)Al O (SiO ) (H O)Al2O3(SiO2)1.32(H2O)2.53Al2O3(SiO2)1.32(H2O)2.53

Al 24.0 % Al2O3 45.3 %

Si 16.2 % SiO2 34.7 %

H 2 24 % H O 20 0 %H 2.24 % H2O 20.0 %

O 57.6 %

AlfanaAlfana

ImogolitaImogolita

Foto:R.Parfitt

Foto:C.Hedley

Foto:S.I.Wada

Si4+

Al3+

O=

OH-


CIENCIA DEL SUELO

H2O


Parfitt y Henmi, 1980

SESQUIXIDOSSESQUIXIDOSFACULTAD DE AGRONOMIA

CIENCIA DEL SUELO

SESQUIXIDOSSESQUIXIDOS


xidos, hidrxidos y oxi-hidrxidos

< 1 a 500 g kg1

Relacionado con material parental, grado demeteorizacin y procesos de acumulacin ometeorizacin y procesos de acumulacin oagotamiento pedogenticos


CIENCIA DEL SUELO

Pueden ocurrir distribuidos uniformementeen la matriz del suelo o concentrados como

PROF. MARTHA C. HENAO T.capas, bandas, ndulos, moteados, plintita

xidos, hidrxidos y oxi-hidrxidos, y

Aniones de O2- y/o OH- empaquetadosestrechamente en el sistema cbico o hexagonal,

con Fe3+, Al3+, Mn4+ o Mn3+ en los sitios octadricos.

Se diferencian en el arreglo de las unidadesSe diferencian en el arreglo de las unidadesoctadricas AlO6 y FeO6 y en el nmero de oxgenoscompartidos (1 en vrtices, 2 en bordes 3 en


CIENCIA DEL SUELO

caras).

No desarrollan carga estructural por sustitucinisomrfica Las superficies desarrollan carga en

PROF. MARTHA C. HENAO T.isomrfica. Las superficies desarrollan carga enrespuesta al pH. Tienen baja capacidad deintercambio catinico.

Frmula Nombre Sistema cristalino Observaciones

-FeOOH Goetita OrtorrmbicoCadenas dobles de octaedros con aristas compartidas, unidas entre s por vrtices y por puentes de hidrgeno

Cadenas dobles de

- FeOOH Lepidocrocita Cbico

Cadenas dobles de octaedros unidas entre s por aristas formando lminas corrugadas, unidas entre s por p entes deFACULTAD DE AGRONOMIA

CIENCIA DEL SUELO

entre s por puentes de hidrgeno

Pobremente ordenada.

PROF. MARTHA C. HENAO T.Fe5HO8.4H2O Ferrihidrita Hexagonal

Hematita defectuosa cuyos octaedros comparten aristas y caras. Fe3+ en los intersticios de los octaedrosintersticios de los octaedros distribuidos al azar

Frmula Nombre Sistema cristalino Observaciones

-Fe2O3 Hematita HexagonalLminas de octaedros que comparten aristas, con dos terceras partes de sitiosterceras partes de sitios octadricos llenos con Fe3+

Estructura anloga a laFACULTAD DE AGRONOMIA

CIENCIA DEL SUELO

-Fe2O3 Maghemita Cbico Estructura anloga a la magnetita

Contiene Fe2+ (enPROF. MARTHA C. HENAO T.Fe3O4 Magnetita Cbico

Contiene Fe (en tetraedros y octaedros) y Fe3+ (en tetraedros)

OxihidrxidosOxihidrxidos

Goetita: (FeOOH): cadenas dobles de

Oxi hidrxidosOxi hidrxidos

Goetita: (FeOOH): cadenas dobles deoctaedros que comparten bordes o aristas,

t d d bl lFACULTAD DE AGRONOMIACIENCIA DEL SUELO

que se unen a otras cadenas dobles alcompartir vrtices y por enlaces de hidrgeno



CIENCIA DEL SUELO

PROF. MARTHA C. HENAO T.www.uwsp.edu/.../PETROLGY/GoethiteStructure.HTM

OxihidrxidosOxihidrxidos

L id i ( F OOH) d d bl d Lepidocrocita (FeOOH): cadenas dobles deoctaedros, unidas entre s por bordes,


CIENCIA DEL SUELOproduciendo laminas octadricas corrugadas



CIENCIA DEL SUELO


http://www uwsp edu/geo/projects/geoweb/participants/dutch/PETROLGY/LepidocrStruc HTMhttp://www.uwsp.edu/geo/projects/geoweb/participants/dutch/PETROLGY/LepidocrStruc.HTM

xidosxidos

Hematita (Fe2O3): laminas de octaedrosi dque comparten aristas con dos terceras

partes de los sitios octadricos disponiblesllenos con Fe3+.

Los sitios no ocupados son arreglados deFACULTAD DE AGRONOMIACIENCIA DEL SUELO

Los sitios no ocupados son arreglados demanera regular para formar anillos de 6li d t d d i ilPROF. MARTHA C. HENAO T.pliegues de octaedros ocupados, similar a

lminas dioctadricas de filosilicatos

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