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QUIMICA DE SUELOS SERIE 1 - 2004

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<strong>QUIMICA</strong> <strong>DE</strong> <strong>SUELOS</strong><strong>SERIE</strong> 1 - <strong>2004</strong>Problema 1Una muestra de goetita (FeOOH) que pesó 0,1053 g adsorbió las siguientes cantidades de N 2 a77 K:Presión parcial relativa del N 2 (P/P 0 )V de nitrógeno adsorbido (759 Torr, 296 K)/mL0,098 2,1300,196 2,4520,294 2,765a) Representar los datos según la isoterma de BET, y calcular el area superficial de la goetita en m 2 /g,suponiendo que cada molécula de nitrógeno ocupa 16,2 2 en la superficie.b) ¿Podría este método usarse con una molécula como benceno?Problema 21,0 g de una arcilla es equilibrada con 100 mL de una solución 10 -4 M de azul de metileno (uncatión orgánico). Al llegar al equilibrio, la concentración del azul de metileno es de 0,6 . 10 -4 M. Si seusan 2,0 g de la misma arcilla en el experimento, la concentración decae a 0,4 . 10 -4 M. Suponiendo quecada molécula ocupa 65 2 , y que la adsorción del azul de metileno sigue la isoterma de Langmuir,calcular el área específica de la arcilla.Problema 3Representar la relación potencial electrostático vs distancia (ψ vs x) según la teoría de la capadifusa (Gouy-Chapmann) para una solución 1 mM de NaCl, suponiendo que ψ d = 0,1 V.Problema 4Comparar el "espesor " de la doble capa (1/κ) para las siguientes soluciones:a) NaCl 0,001 M; b) NaCl 0,01 M; c) CaCl 2 0,001 M.Problema 5Considerando la reacción de intercambio:B 2+ + 2 A + -S 2 A + + B 2+ -Sdonde S representa sitios de un mineral arcilloso, para el cual la constante de equilibrio tiene la formaa) ¿Cuál es la fracción de sitios ocupados por A + y por B 2+ si las concentraciones de ambos en soluciónes de 1 M?b) Si la solución anterior se diluye 1000 veces, ¿cuál son las nuevas fracciones?Problema 6Varias muestras de 0,100 g cada una de una smectita saturada en K + (con Q C = 920 mmol/kg)se colocaron en recipientes con 100 ml de soluciones de NaCl de distintas concentraciones. Después dellegar al equilibrio, se midieron las concentraciones de Na + y K + en la solución, con los siguientesresultados:Conc. inic. NaCl [Na + ] [K + ]1,0 . 10 -3 7,80.10 -4 2,46.10 -42,5 . 10 -3 2,18.10 -3 3,43.10 -4


5,0 . 10 -3 4,71.10 -3 4,19.10 -41,0 . 10 -2 9,70.10 -3 5,01.10 -4a) Calcular las fracciones de sitios ocupados por Na + y K + en cada caso.b) Calcular los coeficientes de selectividad para cada nivel de concentración de NaCl. Dar unaexplicación para las variaciones observadas.Problema 7Calcular el pH de agua de lluvia ácida que contiene HNO 3 90 micromolar y está en equilibriocon el CO 2 atmosférico.log K H (CO 2 ) = -1,41 pK a1 = 6,35 pK a2 = 10,33Problema 8Suponiendo una caida anual de lluvia de 90 cm, estimar la máxima cantidad de cationes (enmol/ha) que pueden ser intercambiados y lavados del suelo en un año por:a) La acidez de agua de lluvia pura (P CO2 = 3.10 -3 bar)b) Una lluvia ácida como la del problema anterior.c) Un suelo con acidez generada biológicamente, equivalente a P CO2 = 0,03 bar.log K H (CO 2 ) = -1,41 pK a1 = 6,35 pK a2 = 10,33Problema 9Para la adsorción de trazas de metales divalentes (Zn 2+ , Cu 2+ , Mn 2+ , etc.) en una arcilla concarga permanente saturada con Ca 2+ , a pH bajos se puede suponer razonablemente que la adsorción esno preferencial, o sea que:a) Derivar un expresión simplificada para el intercambio Ca 2+ -M 2+ suponindo que el metal traza ocupamuy pocos sitios.b) Calcular la fracción de sitios ocupados por Zn 2+ si la solución contiene Ca 2+ 10 -3 M y Zn 2+ 10 -7 M.Problema 10Se analizó la capacidad de intercambio iónico total (aniónico y catiónico) de dos horizontes desuelo, determinando la cantidad de Cl - y K + adsorbidos, respectivamente por kg de suelo a distintospHs, con los siguientes resultados:Horizonte ApH Cl - ads (mmol/kg) K + ads (mmol/kg)3,0 15,2 6,53,2 11,4 5,83,8 7,8 7,94,1 5,8 6,84,7 2,7 11,96,3 0,74 20,96,7 0,76 28,9


Horizonte BpH Cl - ads (mmol/kg) K + ads (mmol/kg)3,2 25,9 7,63,4 22,8 8,13,75 16,5 6,44,1 13,5 7,14,85 6,9 13,46,4 0,55 24,26,7 0,52 33,1a) Graficar Q A , Q C y neta en función del pH y determinar el pznc para cada caso.b) ¿Hay alguna indicación de que los suelos tengan carga permanente?c) Si el NO 3-se adsorbe como un ion intercambiable, calcular la cantidad de nitrato (en Kg de N porhectarea) que el horizonte A retendrá (evitará el lavado) a pH = 4,5. Suponer una profundidad de 30cm y densidad de 1,5 g/cm 3 .

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