reduxion y suelo

REACCIONES QUIMICAS DE LA REDUCCION

Los materiales se oxidan por que aumentan su estabilidad, es decir, disminuye su contenido de energía.

La oxidación es una reacción química donde ciertos elementos ceden electrones, y los cede, por que de esta forma se convierten en más estables, disminuyen su contenido interno de energía. 

Pero igual como los hay elementos oxidantes, también los hay reductores (lo contrario), que toman los electrones, para una mayor estabilidad. 

Como consecuencia, lo mas lógico es que se unan elementos oxidantes y reductores, para que unos cedan y otros tomen electrones y adquieran una configuración más estable. El por que cambian de color u otras muchas características, es por que su estructura molecular cambia y por tanto cambian sus cualidades químicas y físicas.

SUELO

Concepto de suelo.

Los conceptos de suelo y tierra suelen prestarse a confusión, pero nosotros consideraremos como suelo a la “capa superior de la superficie sólida del planeta, formada por meteorización de las rocas, en la que están o pueden estar enraizadas las plantas y que constituye un medio ecológico particular para ciertos tipos de seres vivos”. Otra aceptación del concepto suelo es: mezcla más o menos suelta de pequeños fragmentos de roca y materiales de origen orgánico, junto con líquidos y gases en proporción variable de sus respectivos componentes, con una determinada capacidad productiva.

Al estudiar un suelo en particular deben tenerse en cuenta dos aspectos principales. Por un lado las características del lugar en que se encuentra y por otro las características especificas del suelo en si: composición, morfología y propiedades.

‘Características del suelo.’

A- Morfología del suelo En este apartado se deben analizar los siguientes tópicos:

1. Horizontes:

La diversidad morfológica de los horizontes del suelo es de tal naturaleza que hay que recurrir a un sistema estricto de denominación, ello evita las confusiones a la hora de transferir información de unos autores a otros. El sencillo sistema de Dokutchaev ya no es válido para una complejidad semejante.

Los horizontes del suelo se designan por una letra mayúscula que indica el tipo genético. Se utilizan la H y la O para los horizontes orgánicos. La A, E y B, para los horizontes minerales y C y R para las capas constituidas por el material original más o menos transformado. Esa letra puede ir seguida de otra minúscula para indicar alguna característica importante pero no incluida en la definición de la mayúscula correspondiente. Cuando un horizonte principal muestre características diferentes a lo largo de su espesor, que no afecten a su denominación completa, incluyendo sufijos, puede dividirse en varios subhorizontes a los que se aplicará la misma denominación seguida de un número arábigo consecutivo y empezando con el “1″ en el subhorizonte más superficial.

Cuando aparezca en un perfil más de un ciclo de formación, los horizontes correspondientes llevaran un prefijo constituido por un número arábigo consecutivo, considerando el ciclo actual como “1″ y siguiendo en orden creciente de juventud. En el ciclo actual no se utiliza el prefijo por lo que el primer número utilizado será el “2″. Estas diferencias de ciclo se conocen como discontinuidades litológicas y si existiese una entre dos horizontes con la misma denominación, se consideraran como uno solo a efectos de subdivisión ( …Bt1, Bt2, 2Bt3, 2C…).

Horizontes de transición.

Están situados entre dos de los horizontes descritos, de forma que sus propiedades se mezclan y resulta difícil inclinarse por uno de ellos. Se denominan por las letras de ambos situando en primer lugar la correspondiente al horizonte al que mas se parece. Los sufijos de los horizontes principales no se utilizan en la denominación del horizonte de transición y solo se aplica algún sufijo para indicar alguna característica presente en el conjunto de dicho horizonte.

Horizontes mezclados.

Se utiliza este término para designar a aquellos horizontes situados entre otros dos principales que están interpenetrados de tal forma que resulta imposible la separación. El conjunto del horizonte constituye una mezcla del que le precede y le sigue. Se designan por las letras correspondientes a los horizontes principales, sin sufijos, separadas por una barra (/) y situando en primer lugar la correspondiente al horizonte mayoritario en la mezcla. No se emplean sufijos en el conjunto.

2. Color:

El color es muy variable y también muy importante. Hay que prestar mucha atención tanto a la matriz de los horizontes como a la presencia de manchas.

La característica principal de la formación de la parte mineral del suelo es la generación de arcilla. Todos los minerales esenciales que constituyen la fracción arcillosa son blanquecinos, pero no es ése el color habitual de las arcillas extraidas del suelo, la razón es la presencia de unas sustancias coloreadas y con un fuerte poder de tinción que se conocen como agentes cromógenos.

El color no es un propiedad frívola, como podría parecer, sino que nos ofrece numerosas claves sobre la formación del suelo y de su comportamiento. Por ello es necesario expresarlo con gran precisión para que pueda ser interpretado por personas diferentes de las que realizan su descripción.

3- Textura.

La textura es la forma en la que se distribuyen por tamaños las partículas del suelo. Su determinación ha de hacerse mediante el correspondiente análisis.

No obstante, en el campo puede apreciarse de forma indirecta formando una pequeña bola entre los dedos, con ayuda de una pequeña adición de agua si el suelo está demasiado seco. Del comportamiento de esa bolita puede deducirse el contenido en las diversasfracciones. Cuanto más moldeable es la bolita formada, mayor será el contenido en arcilla. La untuosidad o pegajosidad de la misma es un índice del contenido en limo. La arena se detecta por el ruido que hace al amasarla entr los dedos, cuanto mayor es el chirrido que se produce mayor será su contenido en arena.

Con cierta experiencia pueden distinguirse varios tipos texturales, pero lo más interesante es la comparación del comportamiento de los diferentes horizontes, para lo cual no es necesaria una gran experiencia sino una modesta capacidad de observación.

4- Porosidad.

La determinación de la porosidad suele hacerse por métodos indirectos como la permeabilidad, la relación entre las dos formas de determinar la densidad o la retención de agua. Pero todos ellos nos pueden informar acerca del volumen total de poros, de la existencia de macroporos continuos o del valor de la microporosidad. No nos ofrecen la forma en que se distribuyen los poros, ni su forma, ni su orientación.

Una evaluación correcta y fiel de la porosidad del suelo solo puede obtenerse mediante la observación de la micromorfología, acompañada de una correcta micromorfometría.

No obstante, en el campo hay diversos aspectos que deben describirse de la forma más precisa posible, uno de ellos es la presencia de grietas de retracción de los agregados que son muy difíciles de observar por las técnicas descritas anteriormente. Otro aspecto destacable es la distribución relativa entre los diversos horizontes, que en muchos casos suele ser suficiente para explicar el comportamiento del suelo

Estructura.

Es el modo en el que se agrupan las partículas elementales del suelo para generar formas de mayor tamaño, conocidas como agregados o vulgarmente terrones.

En la estructura hemos de distinguir tres aspectos diferentes, la morfologia de los agregados, su grado de desarrollo y el tamaño.

Estructura particular. Se presenta cuando sólo hay arena y la floculación es imposible y las partículas quedan separadas. Es propia de los horizontes E. Realmente no se trata de una estructura pues no responde a los criterios de definición de la misma pero se le asigna el término para mantener una unidad en la definición y describir este estado de “no agregación” del suelo.

Estructura masiva. Ocurre cuando las partículas se adhieren tanto que aparece una masa sin grietas y sin diferenciación de agregados. Es propia de materiales que no han sufrido procesos edáficos pero que poseen coloides arcillosos derivados de su origen como son los horizontes C. Estructura fibrosa. Es otra de las situaciones que no responde al criteiro de estructura como sucede con las anteriores. Está constituida por fibras procedentes del material orgánico poco descompuesto en el que los restos de tejidos son fácilmente visibles; la única organización es el entrelazamiento de las fibras. Es propia de los horizontes orgánicos H y O.

Estructura grumosa o migajosa. Procedente de la floculación de los coloides minerales y orgánicos y mantiene el aspecto de los grumos formados. Sus agregados son pequeños, muy porosos y redondeados, lo que hace que no encajen unos con otros y dejen huecos muy favorables para la penetración de las raíces. Su pequeño tamaño hace que el contacto entre suelo y semilla sea bueno y favorezca su germinación al suministrrle el agua necesaria. Es propia de los horizontes A, ricos en materia orgánica. Junto con la que sigue, representa al grupo de las estructuras que se conocen como construidas.

Estructura granular. Aparece cuando los agregados son poco o nada porosos por el predominio de la arcilla sobre la materia orgánica en el proceso de floculación. Es propia de horizontes A de suelos pobres en materia orgánica, como los de cultivo.

Existen otro tipo de estructuras que no proceden de la floculación de los coloides sino de la adhesión de los mismos; al desecarse el suelo, la masa formada se fragmenta y por ello se conocen como estructuras de fragmentación.

Estructura subpoliédrica o subangular. Constituye un enlace entre las estructuras construidas y las de fragmentación y participa de ambos procesos; morfológicamente esta entre la que le precede y la que sigue. Sus agregados tienen forma poliédrica equidimensional con las aristas y los vérticesredondeados. Es propia de horizontes A muy pobres en materia orgánica y de la parte superior de los horizontes B.

Estructura poliédrica o angular. Es la representante genuina de las estructuras de fragmentación. Su forma recuerda a la de un poliedro equidimensional con aristas y vértices afilados y punzantes. Los agregados encajan perfectamente unos en otros y dejan un sistema de grietas inclinadas. Es típica de horizontes B con contenidos arcillosos medios o con arcillas poco espansibles.

Estructura prismática. Es similar a la anterior pero la dimensión vertical predomina sobre las horizontales, adoptando una forma de prisma. Cuando es muy gruesa constituye una transición a la estructura masiva. Es propia de los horizontes B muy arcillosos que los hace compactos y se resquebrajan en grandes bloques.

Existe una variedad de estructura prismática en la que la base superior del prisma esté inclinada en forma de cuña. Está asociada a la presencia de arcillas expansibles que generan en el suelo un sistema de grietas verticales cuando se seca, estas grietas se rellenan parcialmente con material caido desde la superficie lo que provoca que al humedecerse, y recuperar el volumen inicial, se produzca una elevación del material forzada por la compresión lateral; este hecho obliga a tomar la forma de cuña que facilita el ascenso. Esta estructura es propia de suelos muy ricos en arcillas esmectíticas.

Estructura columnar. Es otra variedad de estructura prismática que se produce siempre que hay una dispersión fuerte de la arcilla provocada por una alta concentración de sodio. Las arcillas sódicas al secarse forman una masa muy compacta que se resquebraja en grandes prismas muy duros e impenetrables por el agua; el agua cargada de coloides fluye fundamentalmente por las grietas que quedan entre los agregados y esto hace que las partículas en suspensión erosionen la parte alta de los agregados y le den un aspecto de cúpula. En estas condiciones también se dispersa la materia orgánica, por lo que esa suspensión impregna la superficie de los agregados que quedan revestidas de oscuro y se les conoce como columnas enlutadas. Es frecuente que las sales queden impregnando la parte superior y cristalicen al secar, lo que provoca una cubierta blanca. Es propia de los horizontes B de suelos salinos sódicos.

Estructura esquistosa o laminar. Es una estructura semejante a las anteriores pero en la que la dimensión vertical es mucho menor que las horizontales. Es propia de horizontes C procedentes de materiales originales esquistosos que le ceden al suelo su estructura. En otras ocasiones se debe a aportes continuados de material con texturas diferentes, como sucede en los suelos aluviales.

Estructura escamosa. Su forma es la de una lámina delgada y curvada con aspecto cóncavo. Ocurre en zonas encharcadas y desecadas en las que, en el último período, se produce una sedimentación de las partículas que había en suspensión y una selección por tamaños en la que quedan abajo las más gruesas. Al secarse, mientras las partículas gruesas no cambian de volumen, la fracción fina y coloidal se contrae. Este estrechamiento provoca tirantez y hace que la superficie su curve. Siempre aparece en superficie y es una estructura pasajera porque en el momento que llueve la estructura va a su forma primigenia.

1. Fase sólida.

La fase sólida es la responsable del comportamiento del suelo al ser la única permanente y dentro de ella se distinguen dos tipos de componentes o fracciones: la fracción mineral derivada del material original y la fracción orgánica procedente de los restos de los seres vivos que se depositan en la superficie del suelo y de los que habitan en su interior.

Dentro de la fase sólida mineral se han de considerar las sustancias de carácter salino, más o menos solubles y que por tanto presentan una menor estabilidad que los silicatos, que son los constituyentes primordiales. Esta menor estabilidad y su fácil intercambio con la fase líquida, que les permite, en ciertas ocasiones, incluso abandonar el suelo, nos mueve a considerarlos en un tercer grupo, separado del resto de los componentes minerales.

Los componentes de la fase sólida se dividen en:

Componentes minerales

La fracción mineral del suelo deriva directamente del material original del mismo y está constituida por fragmentos de aquel unidos a sus productos de transformación, generados en el propio suelo.

Al distribuir las partículas minerales del suelo por tamaños establecemos lo que se conoce como fracciones granulométricas. Los fragmentos más gruesos se les conoce genéricamente como grava.

Las partículas edáficas son una serie de fracciones definidas según su diámetro y que corresponden a tres tipos principales: arena, limo y arcilla. Dentro de la arena se definen diversos tipos según la clasificación seguida pero que podemos sintetizar como arena gruesa (constituida por fragmentos de la roca madre y, como ella, es polimineral) y fina (constituida por fragmentos de roca pero, generalmente, de carácter monomineral y con un nivel de alteración variable). El criterio que se ha seguido es el tipo de material que predomina en ellas.

El limo está constituido por materiales heredados o transformados pero no tienen carácter coloidal. Es una fracción donde las transformaciones son mayores y su composición mineralógica se parece a la de las arcillas. Son partículas monominerales en las que hay un alto contenido en filosilicatos de transformación o neoformación.

La arcilla está formada por partículas de carácter coloidal y monomineral que se han formado en el suelo o han sufrido transformaciones en él, aunque en algunos casos pueden ser heredados del material original mediante una microdivisión del mismo.

Componentes orgánicos

La materia orgánica del suelo procede de los restos de organismos caídos sobre su superficie, principalmente hojas y residuos de plantas. Este material recién incorporado es el que se conoce como “materia orgánica fresca” y su cantidad varía con el uso o vegetación que cubra al suelo. La materia viva en el momento en que deja de serlo, comienza un proceso de descomposición provocado por los propios sistemas enzimáticos del organismo muerto. Además sirve de alimento a numerosos individuos animales que habitan en la interfase entre el suelo y los detritus que lo cubren. En esta fauna predominan artrópodos de diversas clases y gran número de larvas, sobre todo de insectos.

El papel de esta fauna es doble, por una parte digieren los restos y los transforman dejando en su lugar sus excretas, en las que aparecen sustancias más sencillas mezcladas con microorganismos de su intestino y del propio suelo, que fueron ingeridos con los restos; de otra parte realizan una función de trituración que provoca un incremento notable de la superficie de los restos y que ayuda al ataque de los microorganismos de vida libre que habitan en la hojarasca o en las capas altas del suelo. Estos primeros fragmentos presentan una estructura vegetal reconocible hasta que se inicia el ataque de los hongos, que son los primeros microorganismos que se implantan sobre los restos vegetales.

Los hongos son capaces de atacar y romper las moléculas de lignina que forman las paredes de los vasos y las de celulosa que forman parte de las membranas celulares, por el contrario necesitan tomar el nitrógeno en forma mineral, por lo que han de hacerlo de la solución del suelo. Una vez rotas las paredes de los vasos y de las células, queda abierta la puerta a la acción bacteriana, cuyos individuos se nutren de las proteínas y de los azucares principalmente.

Las bacterias liberan nitrógeno en forma amoniacal y, posteriormente, nítrica que permite la nutrición fúngica y el crecimiento de su población, iniciándose así una estrecha colaboración entre ambos tipos de organismos que termina favoreciendo a las plantas que habitan el suelo, al desaparecer la competencia por el nitrógeno que hasta ese momento sufrían por parte de los hongos. Dependiendo de la cantidad de nitrógeno presente en la materia orgánica fresca que llega al suelo así será el posible enriquecimiento de éste en el elemento citado y la velocidad del proceso de transformación de los restos vegetales, por ello la relación C/N de los restos vegetales es un factor decisivo en todo el proceso de transformación de la materia orgánica y que en su conjunto se conoce como “proceso de humificación”.

A medida que avanza el proceso de humificación se va reduciendo el valor de la relación C/N del material resultante, dado que el carbono se consume en los procesos energéticos de los microorganismos y termina como dióxido de carbono, mientras que el nitrógeno se invierte en la producción de proteínas que llegan nuevamente al suelo al morir los microorganismos presentes en él. Al final de esta primera etapa de descomposición, los restos vegetales van perdiendo su estructura inicial hasta acabar resultando irreconocible.

En el caso de las lombrices se produce una modificación de la composición del suelo que ingieren con respecto al que excretan, modificando algunos parámetros que favorecen la acción microbiana y como consecuencia de ello una aceleración del proceso de humificación. Ahora bien la materia orgánica no se acumula indefinidamente en el suelo sino que los procesos oxidativos, que dan lugar a las sustancias húmicas, continúan, así como la acción microbiana, que puede utilizar las sustancias húmicas formadas como sustrato nutritivo y provocar su descomposición y “mineralización”, con lo que se cerraría el ciclo biogeoquímico de los elementos.

2. Fase liquida.

La fase líquida se conoce como “agua del suelo” y si, en principio, es así por su procedencia de las lluvias o de mantos freáticos elevados, una vez en contacto con la fase sólida se incorporan a ella sustancias en solución y en suspensión procedentes de aquella. Es en la fase líquida en la que se desarrollan los procesos de formación y evolución del suelo, siendo de especial importancia los relativos a la interfase sólido-líquido. También actúa como vehículo de transporte de sustancias ya sea dentro del suelo como desde él al exterior.

También el suelo se comporta como una esponja capaz de retener una importante cantidad de agua con una fuerza de succión tal que teóricamente permanecería en él de forma indefinida. Gracias a este hecho podemos afirmar que es posible la vida sobre la tierra tal como la concebimos y la conocemos. La capacidad de retener agua del suelo debería considerarse como una propiedad del mismo, si bien el objeto de esa retención es uno de los componentes del suelo.

El agua que llega al suelo y se infiltra en él, cuando la lluvia es copiosa, termina por llenar todos sus poros y desalojar a la totalidad del aire. Cuando esto sucede se dice que el suelo se encuentra a su “capacidad máxima”. Esta situación constituye un estado pasajero pues los poros gruesos permiten una rápida circulación descendente y favorecen que el agua se incorpore a las capas freáticas. A medida que se van vaciando los poros más gruesos la velocidad de circulación del agua disminuye, al principio la disminución de velocidad es muy importante y llega un momento en que casi se estabiliza hasta anularse completamente, pero en ese punto todavía queda agua en el suelo.

En el suelo, las partículas coloidales presentan una carga superficial, generalmente negativa, muy débil pero lo suficiente para hacer que las dipolares moléculas de agua se sitúen a su alrededor y se orienten con la carga positiva mirando hacia la partícula sólida. Esto crea una esfera de mayor radio que la anterior pero que se mantiene cargada de la misma forma, solo que con un potencial menor debido al aumento de superficie; esta nueva esfera atrae a nuevas moléculas de agua hasta ir formando esferas cada vez mayores y con una carga superficial menor. Como es lógico, la primera capa de moléculas de agua está atraída con mayor fuerza que la segunda y así sucesivamente, hasta que la fuerza se hace prácticamente nula.

A la fuerza de unión entre la fase sólida del suelo y la líquida se le conoce como “potencial matricial”. Existe una cierta proporcionalidad entre éste y el contenido de humedad.

Cuando el suelo se encuentra a su capacidad máxima, la mayor parte del agua se encuentra muy retirada de la fase sólida y por tanto su potencial matricial es nulo. A medida que va desapareciendo el agua de los poros más gruesos y solo va quedando en los de menor tamaño, el potencial matricial va creciendo pues la distancia máxima de las moléculas de agua que llenan un poro es la del radio de ese poro, de modo que a menor tamaño de poro mayor es la fuerza con que el agua está retenida. Cuando el potencial matricial es igual a la presión atmosférica, las fuerzas de empuje y de sujección de las moléculas de agua se anulan por tener el mismo valor y signo opuesto, de modo que ese agua permanecería retenida de modo indefinido. En este punto se dice que el suelo se encuentra a su “capacidad de retención”

El agua que se escurre luego de la etapa de rápido escurrimiento, ahora de circulación lenta, es utilizable por las plantas pues existe suficiente aireación para que puedan respirar y obtener la energía suficiente para la succión, y la fuerza con que el agua está retenida es pequeña lo que facilita la labor de las raíces. En el cambio de velocidad se estima se encuentran llenos los poros cuyo diámetro es inferior a 8 mm, que es lo que se considera como “microporosidad”. En esta situación se dice que el suelo se encuentra a su “capacidad de campo”. Llegado el suelo a su capacidad de retención, solo la evaporación del agua o la succión de ella por las raíces de las plantas puede conseguir eliminarla, pero esto nunca sucede por completo mas que en los primeros centímetros del suelo que es donde se produce un fácil intercambio con la atmósfera libre. A este punto va llegando el agua más profunda mediante ascenso capilar por las diferencias de potencial matricial que se van creando, pero la velocidad de suministro se va haciendo cada vez más pequeña a medida que se van reduciendo las diferencias. Esto hace que el lazo capilar se rompa en un determinado momento y cese el aporte de agua a la superficie, esta sitación se conoce como “punto de ruptura del lazo capilar” .

El agua que puede retener el suelo a su capacidad de campo menos la que mantiene en el punto de marchitamiento, es la que se conoce como “agua útil” y es la aprovechable por las plantas. El contenido total de ésta que se estima que puede llegar a esa zona por ascenso capilar, constituye la “reserva de agua” del suelo. Cuanto más alta sea esta mayor será la posibilidad de resistencia de las plantas a un periodo seco. Existe otro factor asociado al potencial matricial en la capacidad de suministro de agua a las plantas, es la presión osmótica de la solución del suelo. Existen también otros factores modificadores asociados a la geometría de los poros del suelo.

Todo este proceso de retención de agua por parte del suelo está asociado a la presencia de coloides, sobre todo los minerales o arcilla.

3. Fase gaseosa.

La fase gaseosa o “atmósfera del suelo” está constituida por un gas de composición parecida al aire cualitativamente pero con proporciones diferentes de sus componentes. Ella permite la respiración de los organismos del suelo y de las raíces de las plantas que cubren su superficie. También ejerce un papel de primer orden en los procesos de oxido-reducción que tienen lugar en el suelo.

El intercambio gaseoso entre el suelo y la atmósfera se produce por difusión entre ambos. No obstante existen procesos que favorecen este intercambio y que se conocen como respiración del suelo. Ésta se realiza primordialmente por los cambios de volumen que experimenta la fase sólida del suelo en las alternancias térmicas producidas entre el día y la noche; también se ve favorecida por los periodos de lluvia que desalojan la práctica totalidad del aire existente, que es absorbido de la atmósfera a medida que el agua va abandonando el suelo a través de la macroporosidad del mismo que es el dominio de los gases.

La importancia de la respiración de los organismos en la composición de la atmósfera del suelo, se pone de manifiesto por las diferencias estacionales que se observan en el contenido de dióxido de carbono, cuyos máximos corresponde a los periodos de máxima actividad. Estas diferencias se acrecientan en los suelos cultivados pues el efecto de la respiración radicular es el más intenso. Para un mismo año y terreno, los contenidos en dióxido de carbono llegan a cuadruplicarse en las áreas en que el suelo está cultivado respecto al que está en barbecho. La importancia de la transformación de la materia orgánica en el contenido en dióxido de carbono del aire del suelo, se pone de manifiesto cuando comparamos las composiciones de suelos sometidos a una aplicación de enmiendas orgánicas con los no sometidos a las mismas.

°http://www.conevit.org.org.mx

°http:ww.elergonomista.com/ecologia/suelo.htm

°libro: HOLUM JOHN

fundamentos del mundo en general 

vol 30

2° edicion mex. D.F.

Limusa wilety 

2003

n°121

pag.865
°libro.ANTON JUAN 
ciencias y conocimientos de la naturaleza
vol.2
1° edicion 
mexicno
editor
1973
pag 488