COMMENT LES ECHANGES D’IONS AU NIVEAU DU SOL SE FONT-ILS ?

« COMMENT LES ECHANGES D’IONS AU NIVEAU DU SOL SE FONT-ILS ? La lecture du texte relatif à une sortie d’étude effectuée par des élèves d’une coopérative scolaire sur deux parcelles expérimentales d’un service ANADER (Agence National d’Appui au Développement Rural), a permis de constater qu’il existe des échanges d’ions au niveau du sol qui participent à l’amélioration du rendement. On peut alors supposer que : - Les échanges d’ions au niveau du sol se font grâce au complexe argilo-humique. - Les échanges d’ions au niveau du sol se font selon un mécanisme. I- LES ECHANGES D’IONS AU NIVEAU DU SOL FONT-ILS GRACE AU COMPLEXE ARGILO-HUMIQUE ? 1- Présentation des expériences - Expérience 1 : On verse sur deux échantillons de la même terre placés dans des entonnoirs : ➢ Du bleu de méthylène qui doit sa couleur à des particules chargées positivement. ➢ De l’éosine dont les particules colorées sont chargées négativement. - Expérience 2 : ➢ Première étape : Dans un cristallisoir contenant 100 ml d’eau distillée, on délaie 30 g de terre argileuse.

Après agitation pendant 15 minutes on obtient un mélange homogène.

On laisse décanter puis on filtre le mélange au-dessus d’un cristallisoir.

On verse une certaine quantité du filtrat obtenu dans deux tubes.

Dans l’un des tubes, on ajoute 5ml de chlorure de calcium (CaCl2) et dans l’autre tube (tube I), on n’ajoute rien. ➢ Deuxième étape : Dans un cristallisoir contenant 100 ml d’une solution de soude, on délaie 30 g de terre riche en humus.

Après agitation pendant 15 minutes on obtient un mélange homogène.

On laisse décanter et on verse 10 ml du surnageant dans deux tubes à essais.

Dans l’un des tubes, on ajoute 5ml de chlorure de calcium (CaCl2) et dans l’autre (tube II), on n’ajoute rien. ➢ Troisième étape : On verse le contenu des tubes I et II dans un cristallisoir puis on mélange. On verse ensuite une certaine quantité de ce mélange dans deux tubes à essais.

Dans l’un des tubes, on ajoute 5ml de chlorure de calcium (CaCl2) et dans l’autre, on n’ajoute rien. 2- Résultats (Voir documents 1 et 2). 3- Analyse des résultats - Expérience 1 : Lorsqu’on verse du bleu de méthylène (couleur bleue) sur l’échantillon de terre argileuse ou humique, on obtient un filtrat de bleu de méthylène de décoloré après filtration alors qu’avec l’éosine (couleur rouge), on obtient un filtrat d’éosine de couleur rouge. - Expérience 2 : ➢ Première étape : Lorsqu’on ajoute 5 ml de chlorure de calcium au filtrat, on obtient une floculation alors que dans le tube I qui n’a pas reçu de CaCl2, l’argile fine reste en suspension. ➢ Deuxième étape : Lorsqu’on ajoute 5 ml de chlorure de calcium au surnageant, on obtient une floculation alors que dans le tube II qui n’a pas reçu de CaCl2, l’humus reste en solution colloïdale. ➢ Troisième étape : Lorsqu’on ajoute 5 ml de chlorure de calcium au mélange des tubes I et II, on obtient une floculation importante alors que dans l’autre tube à essai qui n’a pas reçu de CaCl2, le mélange est stable. 4- Interprétation des résultats - Le bleu de méthylène se décolore car il n’a plus de particules colorées (particules chargées positivement ou cations).

Ses cations ont été retenus par l’argile ou l’humus. L’éosine conserve sa couleur parce que ses particules colorées (particules chargées négativement ou anions) n’ont pas été retenues par l’argile ou l’humus. On sait que deux charges de même signe se repoussent et que deux charges de signes contraires s’attirent.

Ainsi la rétention des cations et le passage des anions à travers le terre argileuse ou humique montrent que les particules d’argile et d’humus qui retiennent les charges positives et laissent passer les charges négatives sont électronégatives ou chargées négativement. - L’apparition de floculation dans les deux 1ères étapes de l’expérience en présence de chlorure de calcium (CaCl2) est due aux ions Ca++.

En effet, les ions Ca++ provoquent la floculation des colloïdes argileux et humiques. La floculation importante dans la 3e étape de l’expérience montre que les particules d’argile et d’humus s’associent.

Or ces particules étant électronégatives, elles ne peuvent se fixer directement l’une à l’autre.

Cette association est rendues possible par l’intermédiaire des cations (ions Ca++) formant un pont dit "pont calcique" entre l’argile et l’humus. Cette association (entre l’argile et l’humus) forme un complexe appelé le complexe argilohumique. Dans cette association argile-humus, les micelles (particules de très petites tailles mesurant entre 0,001 et 0,3 microns) d’humus forment autour de celles de l’argile une enveloppe protectrice (voir document 3). 5- Conclusion Les échanges d’ions au niveau du sol se font grâce au complexe argilo-humique. II- LES ECHANGES D’IONS AU NIVEAU DU SOL SE FONT-ILS SELON UN MECANISME ? 1- Présentation de l’expérience de WAY On verse une solution de KCl goutte à goutte sur deux échantillons de terre différentes ayant la même masse et placés dans des entonnoirs de même forme. 2- Résultats (voir document 5) 3- Analyse des résultats. La concentration en ions K+ est plus faible dans les filtrats que dans la solution initiale de KCl.

Le filtrat 1 est plus concentré en ions K+ que le filtrat 2. La concentration en ions Cl- reste inchangée dans les 2 filtrats. Les ions Ca++ qui ne se trouvaient pas dans la solution mère de KCl se retrouvent dans les 2 filtrats mais en plus grande quantité dans le filtrat 2. 4- Interprétation des résultats La différence concentration des ions K+ entre la solution initiale et les filtrats montre que la terre argileuse et la terre sableuse retiennent les ions K+ mais le sol argileux en retient plus que le sol sableux. L’apparition des ions Ca++ dans les filtrats montre que la terre argileuse et la terre sableuse libèrent des ions Ca++ mais le sol argileux en libère plus que le sol sableux. La concentration des ions Cl- reste constante car ils n’ont pas été retenus par la terre argileuse ou la terre sableuse. La rétention d’ions K+ et l’apparition d’ions Ca++ dans les filtrats montrent que les ions K+ remplacent les ions Ca++ présents en abondance dans la terre argileuse.

Ceci montre qu’il y a des échanges d’ions entre la terre argileuse et la solution de KCl.

(voir document 6). Dans le sol, le complexe argilo-humique fixe à sa surface des cations provenant de la solution du sol (voir document 7).

C’est un complexe adsorbant. On désigne par complexe adsorbant l’ensemble des colloïdes (composés humique et argileux) doté de charge négative et susceptible de retenir les cations sous forme dite « échangeable ». Toute modification de la composition ionique de la solution du sol entraîne un changement de l’équilibre par des échanges. Le changement peut survenir lorsque les racines des plantes absorbent les ions ou bien si les ions sont entrainés par lessivage.

Dans ce cas il y a déficit d’ions dans la solution du sol.

Pour combler ce déficit, le complexe argilo-humique va libérer des ions pour rétablir l’équilibre (voir document 8). Le changement peut aussi survenir lorsqu’ il y a apport d’ions à la solution du sol par des engrais ou des amendements tels que les amendements calcaires.

Dans ce cas il y a excès d’ions dans la solution du sol.

Pour rétablir l’équilibre ionique dans la solution du sol, le complexe argilo-humique va adsorber ou fixer des ions (voir document 8). Il est possible de corriger une forte acidité du sol en lui apportant de la chaux (voir document 9 : Amendement calcaire).

Lorsque la chaux entre en contact avec la solution du sol, elle s’hydrate puis se dissocie selon la réaction suivante : CaO + H2O Ca(OH)2 Ca++ + 2OHLa concentration en ions calcium augmente alors dans la solution du sol.

Ces ions se fixent sur le complexe adsorbant (complexe argilo-humique) en remplaçant les ions H+.

Les ions H+ libérés dans la solution du sol s’associent avec les ions OH- apportés par la chaux pour former de l’eau selon la réaction suivante : 2OH- + 2H+ 2H2O 5- Conclusion. Le échanges d’ions au niveau du sol se font selon un mécanisme. CONCLUSION GENERALE Les échanges d’ions au niveau du sol se font.... »