ARCILLAS

ARCILLAS (Clasificación y Descripción). (Min (Miner eral ales es de Arcill rcilla) a):: Lo Loss mine minera rale less de la arci arcilllla a tale taless como como la kaol kaolin init ita a (H 4 Al  Al2Si209) son altame altamente nte coloid coloidale ales. s. Son formad formados os en primer primer términ término, o, po porr el intemp intemperi erismo smo qumico qumico de los minerales primarios. Los minerales de la arcilla no suministran nutrientes directamente para las plantas pero tienen la capacidad de adsor!er o retener iones nutrientes en sus superficies. Son una parte de los materiales fsica " qumicamente acti#os en los suelos. Los silicatos al ser sometidos a $idrataci%n con#er&en como producto terminal (participan formando) a las arcillas (partculas con di'metros menores a 2  micras*). Las rocas &neas deri#an en +asalto " el ranito. -l +asalto est' formado por silicatos principalmente sin cuaro, de tal manera que los suelos deri#ados de este tendr'n arcillas " limos. -l &ranito por su parte contiene/ cuaro " feldespato ortoclasa, unto con micas (esto es Slice " silicatos), que producir'n arenas, limos " arcillas. +rade1+irks (932) $io una representaci%n dia&ram'tica que resume lo epuesto " se presenta en la fi&ura 5.4.

Los Minerales de la Arcilla.

Los procesos qumicos del intemperismo son muc$o m's importantes en la formaci%n de las arcillas. 6or su tama7o, las arcillas (diametro menor a 2 m) son consideradas como coloides " como tales nos interesan dos de sus propiedades, especficamente su car&a eléctrica (la cual es principalmente ne&ati#a) " su &ran superficie especfica.

8odos los coloides se car&an eléctricamente, las arcillas " en &eneral los coloides del suelo est'n car&adas en forma ne&ati#a. e tal forma que atraen cationes " si recordamos a los nutrientes esenciales para las plantas, la ma"ora son elementos de car&a positi#a (: ;, e2;, ?n2;,
e manera &eneral, son reconocidos dos &rupos de arcillas/ las silicatadas caractersticas de re&iones templadas " las arcillas de %ido e $idr%idos de $ierro " aluminio, encontradas en las onas tropicales " semitropicales.

 A tra#és de los estudios de Ba"os C pudo diferenciarse a #arios &rupos de arcillas " sus propiedades caractersticas. La clasificaci%n de arcillas que adoptaremos se presenta a continuaci%n/

ORIGE DE LAS ARCILLAS SILICA!ADAS .
illita, pro#ienen en condiciones fa#ora!les de la alteraci%n de las micas. La illita a la mosco#ita tanto en su estructura como en caractersticas, aparentemente s%lo una le#e alteraci%n es necesaria para &enerar a la illita.

-n otros casos la illita aparentemente se forma de minerales ori&inales como los feldespatos pot'sicos por recristaliaci%n en presencia de a!undante potasio. Aun la illita puede ser formada de la montmorillonita cuando ésta est' en presencia de a!undante potasio. ='s comDn sin em!ar&o, es la reacci%n in#ersa cuando la illita se intemperia pasando a montmorillonita por pérdida de la ma"or parte de su potasio (>i&. 5.F). La clorita se forma en apariencia por alteraci%n de la !iotita, una mica ma&nésica rica en >e. -n este cam!io se pierde =&, : " >e. Ena alteraci%n posterior a la intemperiaci%n puede producir la illita o la #ermiculita, que a su #e pueden ser alteradas pasando a montmorillonita. La montmorillonita puede formarse por recristaliaci%n de #arios minerales si las condiciones son las apropiadas como/ condiciones de intemperiaci%n moderadas (comDnmente el paso de condiciones 'cidas a alcalinas), una relati#a a!undancia de =& " lii#iaci%n moderada.

6or alteraci%n de otras arcillas silicatadas como la clorita, illita formarse tam!ién la montmorillonita.

"

#ermiculita puede

La kaolinita representa el estado m's a#anado de intemperiaci%n que las otras arcillas silicatadas. Se forma por la descomposici%n de silicatos !ao condiciones de intemperiaci%n

desde una moderada a fuerte acide que produce la remoci%n de elementos alcalinos " alcalinotérreos. Los productos solu!les de Al " Si pueden recristaliarse !ao determinadas condiciones " formar a la kaolinita. La kaolinita a su #e est' sueta a descomposici%n so!re todo en los tr%picos form'ndose los %idos alumnicos " slice $idratado solu!le. -sta arcilla predomina en suelos tropicales o semitropicales. CARAC!ERIS!ICAS DE LAS ARCILLAS CO "#IDOS $IDRA!ADOS DE $IERRO %&e'  ALMIIO %Al' .1 Las arcillas con $idr%idos son importantes por dos raones.

. -n re&iones templadas se encuentran mecladas con las arcillas silicatadas " 2. -ste tipo de coloides frecuentemente predomina en los tr%picos. Los suelos roos " amarillos de estas re&iones, est'n constituidos en &ran parte por  $idr%idos de >e (&oet$ita " limonita) "  Al (&i!sita) de #arios tipos. >recuentemente se representan como Al(GH)5 " >e (GH)5 pero las f%rmulas m's correctas pro!a!lemente seran >e205.CH20 " Al205.CH20. C indica que el a&ua de $idrataci%n asociada es diferente para di#ersos minerales. -n los suelos, la &i!sita (Al 20.5H20) es sin duda el %ido de Al dominante mientras que la &oet$ita (>e 205.H20) " la limonita (>e205.CH20) son los $idr%idos m's importantes del >e. -l nDmero de car&as ne&ati#as por micela es mu" peque7o " tienen menor  poder de adsorci%n que la kaolinita. =uc$os %idos $idratados no son tan #iscosos, pl'sticos " co$esi#os como son los silicatos, por eso sus condiciones fsicas son meores.

ES!RC!RA DE LOS MIERALES SILICA!ADOS DE LA ARCILLA. enerlamente las arcillas son de forma laminar. -sto indica que eponen una &ran etensi%n de superficie por peso unitario. Los minerales silicatados de la arcilla son de naturalea cristalina. La estructura del cristal se llama l'tice o retculo que est' constituido de dos clases de estructuras fundamentales/ los tetraedros de slice " los octaedros de alDmina. Los tetraedros de slice contienen un 'tomo de Si rodeado de 4 'tomos de o&eno que forman las 4 esquinas del tetraedro. -l Si ocupa el intersticio del centro. La car&a de tal unidad es 14. La capa tiene una car&a ne&ati#a neta " su f%rmula es n(Si20F)21.

-l octaedro est' constituido por 3 $idr%ilos alrededor de un 'tomo de Al. -ste acomodamiento puede #isualiarse en la forma si&uiente/ 4 $idr%ilos formando un cuadrado. En octaedro indi#idual tiene la f%rmula A(GH) 51.

Los octaedros de Al ad"acentes comparten $idr%ilos comunes para formar una capa de octaedros en forma similar el comportamiento del o&eno en la capa tetraédrica del Si.
BE6G - LA AB<LLA :AGL@8A. -s la arcilla del tipo / (contiene un estrato de Si " otro de Al). Su capacidad de intercam!io es reducida, de unos 0 meq00 & de suelo.

BE6G - LA AB<LLA =G@8=GBLLG@8A

-ste &rupo inclu"e otros minerales silicatados como son la !eidellita, nontronita, $ectorita " saponita. Son arcillas de tipo 2/, el estrato de Al est' entre dos estratos tetraédricos de Si. Los G " radicales GH se comparten en m's de una unidad tetraédrica " octaédrica respecti#amente, para formar la sucesi%n de unidades estructurales.

-ste tipo de arcilla se epande " contrae f'cilmente al $umedecerse " secarse para dar un efecto de Iacorde%nI. Las partculas tienden a ser m's peque7as que las de la kaolinita " los suelos con alto contenido de este tipo de arcilla se fisuran (a&rietan) al secarse " tienden a ser  impermea!les a $umedecerse. -l suelo e$i!e caractersticas de plasticidad mu" acentuada. -sto tam!ién indica que en la superficie interior " en el eterior de las partculas $a" posi!ilidades de adsorci%n del a&ua " de nutrientes.

La sustituci%n del Al octaédrico por =& en el retculo cristalino produce la estructura de la montmorillonita.
BE6G - LA LL8A

 A este mineral tam!ién se le denomina mica $idratada e $idr%mica. Gtros minerales de este &rupo son la =usco#ita, Seladonita, +iotita "
+ars$ad $a indicado que la #ermiculita tiene alrededor de F0K m's de << que la =ontmorillonita. n#esti&aciones so!re las propiedades del $umus muestran que sus propiedades de intercam!io pueden #ariar de 00 a 500 meq00 & de material. Las si&uientes capacidades de intercam!io son su&eridas para el $umus " los minerales arcillosos m's importantes.

6BG=-G - -B-@8-S =A8-BAL-S
ORIGE DE LAS CARGAS EGA!I*AS DE LOS COLOIDES (MIERALES ARCILLOSOS) . -l ori&en de las car&as ne&ati#as de los coloides minerales (arcillas) puede eplicarse a partir de tres mecanismos/ . Sustituci%n ism%rfica. urante la formaci%n de la montmorillonita al&unos de los 'tomos de Al del estrato octaédrico son reemplaados por el =&. -sto puede ocurrir porque los dos 'tomos son similares en tama7o as que el reemplaamiento de 3 de los 'tomos de Al no causan distorsi%n ecesi#a en el retculo.
2. La disociaci%n de los iones H de radicales GH epuestos en las aristas de las partculas de arcilla, se consideran como una fuente adicional de sitios de adsorci%n de car&a ne&ati#a. 5. La ruptura de li&amentos en las aristas de las partculas dan ori&en tanto a la adsorci%n de iones positi#os " ne&ati#os en todos los minerales arcillosos e inclusi#e a la orientaci%n " retenci%n de las moléculas de a&ua. Los coloides or&'nicos usualmente contienen ma"ores cantidades de car&as ne&ati#as que parecen aumentar con la descomposici%n de la =ateria Gr&'nica ( M.O.) -stas car&as electroqumicas pueden ori&inarse de iones H de los rupos car!oilo, fen%lico e imdico, se&Dn las epresiones, que se muestran a continuaci%n/

La ioniaci%n de estos radicales es ma"or en el &rupo car!oilo (F4K de las car&as ne&ati#as de la M.O.), si&ue el &rupo fen%lico (53K) " al final se tiene el radical mida (0K). =uc$os minerales de la arcilla qumicamente son similares al radical ne&ati#o de un 'cido como 6G4 o SG4. -n otras pala!ras, son nDcleos compleos ne&ati#amente car&ados los cuales se mo#er'n $acia el electrodo positi#o cuando est'n sometidos a la acci%n de una corriente eléctrica.

CA+ACIDAD DE I!ERCAMIO IOICO @8-B
-l
difciles de remo#er por efecto del la#ado a menos de que la soluci%n conten&a una sal que suministre cationes que se intercam!ian con los adsor!idos por los coloides. La fertiliaci%n con sales solu!les en a&ua inmediatamente afectan cam!ios en la concentraci%n del cati%n fertiliante en la soluci%n del suelo " en los coloides del suelo. La aplicaci%n de : como fertiliante aumenta la cantidad de : ; intercam!ia!le " la cantidad de :;, =&2; "
8anto en suelos 'cidos como en los suelos calc'reos el
DE&IICI" DE LA CA+ACIDAD DE I!ERCAMIO CA!IOICO . Los suelos difieren en la cantidad de cationes adsor!idos que ellos contienen por unidad de peso. Los miliequi#alentes (meq) de cationes adsor !idos por 00 &r de suelo, es lo que se llama
Ca-iones ipor-an-es desde el p1n-o de 3is-a a4r5cola.1

@o todos los cationes tienen i&ual poder de reemplaamiento en el compleo coloidal, la fuera de adsorci%n de un cati%n depende de su radio i% nico, de su car&a " de su &rado de $idrataci%n. -perimentalmente se $a encontrado el si&uiente orden descendiente de ener&a de adsorci%n cati%nica, llamada serie liotr%pica. H O Sr O +a O
I!ERCAM,IO DE AIOES .

@umerosas in#esti&aciones $an demostrado la eistencia del intercam!io ani%nico en los minerales arcillosos. Se $a o!ser#ado que los fosfatos no se lii#ian f'cilmente del suelo sino que son retenidos en forma que pueden ser remo#idos solamente por la etracci%n con soluciones de #arias sales 'cidas o alcalinas. Se $a encontrado que cantidades muc$o ma"ores de sulfato pueden ser  etradas de los suelos con arcillas del tipo / " de los de %idos $idratados de >e " de Al con una soluci%n de fosfato de :, en comparaci%n a la etracci%n con a&ua.

Los suelos poseen propiedades de intercam!io de aniones " los estudios su!secuentes $an mostrado que aniones tales como los cloruros " nitratos pueden ser adsor!idos aunque no en el &rado de los fosfatos " sulfatos.  A diferencia del intercam!io de cationes, la capacidad de adsorci%n de aniones aumenta al !aar el pH. Adem's, el intercam!io de aniones es ma"or en los suelos con alto contenido de arcillas del tipo / " %idos $idrata dos de >e " Al. -l mecanismo del intercam!io de aniones se eplica como si&ue/ un descenso en el pH del suelo incrementa la acti#aci%n de los &rupos !'sicos por aumentar la aceptaci%n de protones. 6or eemplo/

-n esta posici%n el ani%n se intercam!iar' por otros aniones presentes en la soluci%n del suelo. -l intercam!io de aniones es una funci%n que depende &randemente del pH, entre m's 'cido el suelo, ma"or es la proporci%n de adsorci%n de aniones. e!ido a que la ma"ora de los suelos a&rcolas tiene #alores de pH al cual la adsorci%n de aniones se manifiesta al mnimo, este fen%meno no es acentuado en condiciones de campo " con la ecepci%n de los fosfatos " de los sul fatos en menor &rado, los aniones en su ma"or parte son perdidos por lii#iaci%n.  Al considerar los factores que afectan los elementos del suelo se indica que el compleo de intercam!io de aniones, &randemente asociado con el cristal de la arcilla. -n arcillas como la $allo"sita " !entonita (es importante la capacidad de intercam!io ani%nica), representan la misma funci%n para los aniones, como el compleo de intercam!io de !ases lo representa para los cationes. -l compleo de intercam!io de aniones, sin em!ar&o, es muc$o menor que el compleo de intercam!io de !ases " por esto es que los aniones tienden a lii#iarse del suelo m's f'cilmente que los cationes. AIOES IM+OR!A!ES +ARA LAS +LA!AS.

Se considera normal que los suelos reten&an aniones en forma intercam!ia!le. Los aniones n1-rien-es $6+782 (fosfa-os), SO862 (s1lfa-os), y O92 (ni-ra-os)N son en ma"or o menor  proporci%n retenidos en una forma intercam!ia!le " en tal condici%n pueden ser utiliados por las plantas. Los nitratos, son capaces de un li&ero intercam!io ani%nico !ao condiciones 'cidas, pero

casi no se e$i!e intercam!io cuando el suelo tiene una reacci%n pr%ima al punto neutro (pH P.0). -sto si&nifica que el intercam!io ani%nico con los nitratos es pr'cticamente desprecia!le porque tales iones no se forman f'cilmente !ao condiciones 'cidas, los sulfatos a su #e est'n presentes en ma"ores cantidades, en su forma intercam!ia!le, cuando el suelo es 'cido. Los fosfatos son retenidos en el suelo en ma"ores cantidades " entre m's 'cido sea el suelo ma"or proporci%n de fosfato ser' retenida. -n &eneral, el orden relati#o del intercam!io ani%nico es/

Respec-o a la fi0ación de fosfa-os. -sta se puede lle#ar aca!o en suelos calc'reos (pH de suelo de P.F a M.F), donde a!unda los car!onatos de calcio " ma&nesio, compuestos que son recu!iertos por fosfatos ad$eriendose a aquellos, propiciando la precipitaci%n en forma de fosfatos de de calcio " ma&nesio relati#amente insolu!les. As mismo los suelos arcillosos fiaran m's proporci%n de fosfatos que los suelos de tetura media o los arenosos. -n contraste en pH acidos o inferiores de F.F forman fosfatos de aluminio " $ierro considerados como compuestos insolu!les " poco apro#ec$a!le para las plantas. La maima disponi!ilidad de fosfatos se proporciona entre los #alores de pH de suelo entre 3 a P.

&AC!ORES )E I&L)(E E LA CA+ACIDAD DE I!ERCAM,IO IOICO.

-n las arcillas del tipo 2/ la capacidad de intercam!io se de!e principalmente a las sustituciones isom%rficas en las unidades octaédricas como ocurre en la montmorillonita " #ermiculita donde se tiene el PFK de estas car&as. -n las montmorillonitas, cu"o peso molecular es de P00 " su capacidad de intercam!io de 90 a 0 meq00 &, !astan su!stituciones de 5 de Si por Al " de P del Al por =&, para alterar  el equili!rio de car&as. Las su!stituciones isom%rficas $acen que la ma"ora de los cationes adsor!idos se concentren en las superficies !asales apreci'ndose en la montmorillonita " #ermiculita que el PFK de aquéllos se encuentran en dic$as superficies. La capacidad de intercam!io puede ser alterada por muc$os factores, aunque los m's importantes son/ el tama7o de las partculas, la temperatura, el medio eterno " la alteraci%n de las posiciones de cam!io. l. 8ama7o de las partculas. La montmorillonita afecta poco su capacidad de intercam!io por el tama7o de la partcula. @o as en el caso de la illita " especialmente de la kaolinita. 6artculas de la illita menores de 0.03 micras presentan do!le capacidad de intercam!io, que las partculas

comprendidas entre . y 0.5 micras. -n el caso de la kaolinita este cam!io es de casi 4 #eces, mientras que la atapul&ita " saponita eperimentan incrementos del 55 " 0K respecti#amente. 8ales diferencias se de!en a que tanto en la kaolinita e illita la ma"or parte de las car&as ne&ati#as pro#ienen de la disociaci%n de los GH mar&inales " naturalmente ser'n tanto m's numerosos cuanto m's partculas quepan en el mismo #olumen. 2. 8emperatura. -n condiciones naturales la influencia de este factor en la capacidad de intercam!io es peque7a. A temperaturas ele#adas se o$ser #an cam!ios si&nificati#os. -emplo en la montmorillonita 1
&AC!ORES E REGLA EL +ODER DE I!ERCAMIO DE CA!IOES. -l poder de intercam!io entre cationes depende principalmente de los factores si&uientes/ . @aturalea del i%n. Los cationes de la misma #alencia tienen un poder de sustituci%n que depende directamente de su tama7o, al&unos in#esti&adores indican que en el poder de sustituci%n influ"e la $idrataci%n del i%n, por lo que los cationes de i&ual #alencia son retenidos con ma"or fuera cuando menor es su $idrataci%n. 2.
intercam!ia!le, sin afectar el poder de sustituci%n del @a, mientras que a la temperatura ordina ria el Li es reemplaado m's f'cilmente que el @a. 3. @aturalea del mineral. -l amonio es m's dé!ilmente retenido por la kaolinita que por la montmorillonita. La kaolinita cede m's