La estabilidad de los complejos órgano-metálicos da información acerca de la afinidad del metal por el ligando orgánico, y también del destino de los metales pesados en el medio ambiente. La estabilidad depende de la naturaleza, contenido y calidad de las sustancias húmicas, carga del metal, fuerza iónica de la solución, temperatura y pH (Jones y Bryan 1998). Entre las principales características de los metales que influyen en su adsorción en las superficies del suelo se encuentran el radio y el potencial iónicos. Para una valencia dada (z) el potencial iónico (z/r) decrece con el aumento del radio iónico (r). En el caso de los metales alcalinos y alcalinotérreos, los cationes con mayor radio iónico, al crear un menor campo eléctrico, presentarán una menor tendencia a permanecer solvatados en la interfase solido-solución, por lo que se adsorberán de forma preferente. Sin embargo, en los metales de transición se ha observado que su configuración electrónica ejerce una mayor influencia en la complejación superficial, formando complejos de estabilidad creciente al
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aumentar el número de electrones d de su última capa y al disminuir su radio iónico (McBride, 1989). Los cationes más electronegativos tienden a formar enlaces covalentes con los átomos de oxígeno de las superficies de adsorción. La secuencia de selectividad de algunos metales en base a su electronegatividad es (McBride, 1994): Cu > Ni > Co > Pb > Cd > Zn > Mg > Sr. Cuando intervienen atracciones electrostáticas, la adsorción está influida por el potencial iónico, por lo que la secuencia seguiría el siguiente orden (McBride, 1994): Ni > Mg > Cu > Co > Zn > Cd > Sr > Pb. La afinidad de los metales por las superficies de adsorción se puede explicar mediante el principio del ácido-base duro-blando de Lewis (ABDB) según la clasificación de Pearson. El término duro significa una elevada electronegatividad, una baja polarizabilidad y un radio iónico pequeño, mientras que el término blando indica lo contrario. Entre los ácidos duros de Lewis se incluyen los siguientes cationes: Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+, Be2+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ti4+, Cr3+. Mn2+, Fe3+, Co3+. Como ácidos blandos de Lewis están: Cu+, Ag+, As+, Cd2+, Hg+, Hg2+, Tl+, Pd2+, Pt2+. Hay otros metales con características intermedias, que no se ajustan bien a las dos categorías anteriores, que son: Fe2+, Co2+, Ni2+, Zn2+, Sb3+, Pb2+, Cu2+.
Los ácidos duros de Lewis reaccionan o forman complejos preferentemente con las bases duras de Lewis. Las moléculas de agua actúan como bases muy duras, los minerales de arcilla como bases blandas y los óxidos de Fe como bases duras. Así, las arcillas muestran una preferencia por el Cd2+ en comparación con el Zn2+ o el Ni2+, que son ácidos más duros y por tanto serán preferentemente adsorbidos por los óxidos de Fe (Alloway, 1995). Entre los grupos funcionales orgánicos, el sulfhidrilo (grupo tiol) se considera
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una base blanda, mientras que los grupos carboxilo, alcohol, fenol y amino son bases duras. Por ello, los metales como Cd2+, Pb2+, Cu2+ y Zn2+ tienen preferencia por los grupos sulfhidrilo. Sin embargo, los ácidos fuertes como el Ca2+ y el Mg2+ compiten con éxito frente a los metales pesados por la formación de complejos con los abundantes grupos carboxilo presentes en el suelo (Sposito, 1984).Las constantes de estabilidad de los complejos órgano metálicos son ligeramente mayores a pH 5.0 que a pH 3.5, debido a la mayor disociación de los grupos funcionales a pH 5.0, y porque a pH inferior los iones metálicos compiten con los H+ por los lugares de enlace del ligando (Sparks, 2003).
Solubilidad. Las sustancias húmicas forman complejos solubles e insolubles con cationes metálicos, y por ello juegan un doble papel fundamental en los suelos: resultan importantes en procesos de transporte y disponibilidad para las plantas, así como de inmovilización de metales tóxicos en los suelos. Los complejos metálicos de los ácidos fúlvicos son más solubles que los de los ácidos húmicos, debido a su mayor acidez y sus menores pesos moleculares, funcionando como transportadores de los metales hacia las raíces de las plantas. En contraste, los ácidos húmicos funcionan como un sumidero para los cationes polivalentes al formar complejos y quedar los metales retenidos sobre las superficies orgánicas del suelo, limitando así su movilidad (Stevenson, 1982). La forma más conocida de agregación de los ácidos húmicos debida a interacción con cationes, es la floculación a pH bajo (<2), lo que se utiliza para el fraccionamiento de sustancias húmicas. Se puede interpretar como una competición entre los grupos hidrófilos que tienden a solubilizar la molécula
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(principalmente grupos con carga negativa) y los grupos hidrófobos. A pH alto, los grupos reactivos están suficientemente disociados como para que la molécula húmica tenga principalmente una carga negativa y se mantenga en solución. Sin embargo, a pH bajo los grupos reactivos no están disociados y la parte hidrofóbica tiene un papel importante, adquiriendo una conformación que produce la agregación de moléculas húmicas y su floculación (Tipping, 2002).
Las sustancias húmicas (SH) también se pueden insolubilizar en presencia de iones metálicos. Según Ong y Bisque (1968) el enlace entre cationes metálicos y sustancias húmicas reduce la repulsión culómbica intramolecular, lo que causa la compresión de la estructura húmica, la expulsión de agua y la creación de un coloide hidrofóbico. La coagulación es mayor a mayor carga del catión y a mayor concentración. Es un proceso similar a la floculación de coloides inorgánicos en los que la floculación es máxima en el punto de carga cero. La agregación también puede darse en la superficie de minerales en los que los cationes metálicos adsorbidos actúan de puente entre partículas minerales y sustancias orgánicas (Majzik y Tombácz 2007).
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