Specific surface of soil mineral particles
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Specific surface of soil mineral particles

by Antonio Jordán, University of Seville, Sevilla, Spain

First, in English:
The specific surface area refers to the superficial area per unit mass of a material. In the soil context, sand, silt, and clay particles exhibit different properties and specific surfaces, influencing various soil chemical processes.
Sand particles are the largest (according to USDA, between 0.05 and 2 mm) and have a relatively low specific surface area. Due to the size of sand, sandy soils do not retain water easily, allowing drainage for good aeration but with low water retention capacity. On the other hand, the low specific surface area limits nutrient retention capacity, potentially affecting their availability to plants.
Silt particles are smaller than sand (between 2 μm and 0.05 mm) and have an intermediate specific surface area. Silty soils retain water more effectively than sand but not as much as clay. Similar to clayey soils, they are often impermeable, leading to potential waterlogging issues. Although the specific surface area of silt is greater than that of sand, it contributes relatively little to nutrient retention.
Clay particles are the smallest (less than 2 μm) and have a significantly higher specific surface area. Due to their small size, their negative electrical charge is relatively higher than in the case of sand or silt, giving them colloidal properties. Clayey soils have very small pores, providing a high water retention capacity. However, extremely clayey soil can be highly impermeable, leading to waterlogging issues, affecting agricultural use. Clay can adsorb and retain macronutrients (such as calcium, magnesium, or potassium), acting as a reserve for plants and preventing leaching (though this may vary depending on the type of clay).
The interaction between the soil particle surface and ions in solution affects processes such as adsorption and desorption, which are crucial for nutrient availability, pH regulation, vulnerability to contamination, and other processes.

Ahora, en español:
La superficie específica se refiere al área superficial por unidad de masa de un material. En el contexto del suelo, las partículas de arena, limo y arcilla presentan diferentes propiedades y superficies específicas, lo que influye en varios procesos químicos del suelo.
Las partículas de arena son las más grandes (según la USDA, entre 0.05 y 2 mm) y tienen una superficie específica relativamente baja. Debido al tamaño de la arena, los suelos arenosos no retienen agua fácilmente y permiten el drenaje, lo que permite una buena aireación pero una baja capacidad de retención de agua. Por otro lado, la baja superficie específica limita la capacidad de retención de nutrientes, lo que puede afectar a su disponibilidad para las plantas.
Las partículas de limo son más pequeñas que la arena (entre 2 μm y 0.05 mm) y tienen una superficie específica intermedia. Los suelos limosos retienen agua de manera más efectiva que la arena, pero no tanto como la arcilla. Al igual que los suelos arcillosos, suelen ser impermeables, lo que puede causar problemas de encharcamiento. La superficie específica del limo es mayor que la de la arena, pero contribuye muy poco aún a la retención de nutrientes.
Las partículas de arcilla son las más pequeñas (tienen un tamaño inferior a 2 μm) y presentan una superficie específica significativamente mayor. Al ser tan pequeñas, su carga eléctrica negativa es relativamente más alta que en el caso de arena o limo, lo que le da propiedades coloidales. Los suelos arcillosos poseen poros muy pequeños, por lo que tienen una gran capacidad para retener agua. Un suelo muy arcilloso, de todas formas, puede ser muy impermeable y sufrir encharcamiento (causando problemas para su aprovechamiento agrícola). La arcilla puede adsorber y retener macronutrientes (como calcio, magnesio o potasio), actuando como una reserva para las plantas y evitando la lixiviación (aunque esto puede variar según el tipo de arcilla de que se trate).
La interacción entre la superficie de las partículas del suelo y los iones en solución afecta a procesos como la adsorción y desorción, que son fundamentales para la disponibilidad de nutrientes, a la capacidad de regulación del pH y a la vulnerabilidad a la contaminación, entre otros procesos.