Avances en el modelado de las interacciones entre cationes y sustancias húmicas

F.V.MOLINA; E.M.ANDRADE; S. ORSETTI; A. C.MONTENEGRO

Bahía Blanca

Congreso; XXIV Congreso Argentino de Ciencias del Suelo y II Reunión Nacional de Materia Orgánica y Sustancias Húmicas; 2014

Asociación Argentina de Ciencia del Suelo

Las especies catiónicas en el suelo y aguas interactúan con la materia orgánica natural, en parti-cular con las sustancias húmicas (SH) a través de fenómenos de enlace o complejación; esta in-teracción, en el caso de metales traza contaminantes, puede dar lugar a la retención (en el caso de  SH  sólidas  o  fijas  como  en  el  suelo)  o  a  facilitar  el  transporte  (para  SH  disueltas  o  en suspensión). Se han propuesto distintos modelos para el enlace a ligandos heterogéneos como las SH; los modelos existentes ajustan adecuadamente los datos experimentales para el equilibrio de  enlace  de  protones  y  cationes  metálicos,  pero  no  consideran  otras  propiedades  como  las mecánicas;  en  particular  se  ha  demostrado  que  las  SH  se  comportan  en  medio  acuoso  como partículas blandas, permeables y que sufren procesos de expansión y encogimiento en función del estado de carga. La mayoría de los modelos desarrollados hasta el momento no contemplan estos efectos; en el grupo entonces se desarrolló el modelo de la Red Elástica Polielectrolítica (?Elastic Polyelectrolyte  Network?,  EPN);  aquí  las  partículas  de  la  SH  se  consideran  divididas  en  dos fracciones: una fracción interior, que se comporta como un gel en equilibrio Donnan con el seno de la solución, y una fracción externa, que está en contacto con la solución externa. El gel se trata en sentido estadístico como una red polimérica elástica que contiene los grupos ionizables y se expande  o  contrae  en  función  de  su  carga;  considerando  los  procesos  de  mezclado  SH-agua, deformación de la red y repulsión electrostática se predice el grado de hinchamiento y el potencial Donnan en el interior del gel. El modelo electrostático EPN ha sido combinado con la isoterma NICA (?Non ideal competitive adsorption?) en el modelo NICA-EPN. Este modelo ha sido aplicado exitosamente al enlace de protones y metales a SH de suelos y aguas, con un muy buen ajuste. Se  predice  también  el  hinchamiento  o  encogimiento  debido  a  cambios  de  pH  y  asociación  con cationes  metálicos;  sin  embargo,  hay  poca  información  experimental  hasta  el  momento  que permita  verificar  dichas  predicciones.  Algunos  resultados  de  cambios  de  volumen  y  potencial superficial  para  el  caso  de  interacción  con  protones  presentan  coincidencias  cualitativas  con  el modelo NICA-EPN, y se hace necesario contar con información experimental mayor y más precisa para verificar y, eventualmente, mejorar el modelo. El mismo permitiría así predecir propiedades de las SH relacionadas con expansión y contracción de las partículas húmicas.