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Desde muy antiguo se sabía que al pasar una disolución a través de un material pulverulento se perdía parte de la concentración de la disolución. Por ejemplo era muy conocido el hecho de que los suelos pueden extraer sales y colorantes de una solución. Hoy día estas reacciones se justifican por un intercambio de iones entre la solución y el material sólido.
Se define el cambio iónicocomo los procesos reversibles por los cuales las partículas sólidas del suelo adsorben iones de la fase acuosa liberando al mismo tiempo otros iones en cantidades equivalentes, estableciéndose el equilibrio entre ambas fases.

Según el tipo de iones que se intercambien,
Cambio de cationes: Suelo-M   +   X+   ----->   Suelo-X   +   M+
Cambio de aniones: Suelo-N   +   Y-    ----->    Suelo-Y   +  N-
Es proceso dinámico que se desarrolla en la superficie de las partículas. Como los iones adsorbidos quedan en posición asimilable constituyen la reserva de nutrientes para las plantas.
Las causas que originan el intercambio iónico son los desequilibrios eléctricos de las partículas del suelo. Para neutralizar las cargas se adsorben iones, que se pegan a la superficie de las partículas. Quedandébilmente retenidos sobre las partículas del suelo y se pueden intercambiar con la solución del suelo.

Cuanto más superficie tenga el material y más desequilibrada se encuentre, más iones se fijaran.

Los suelos constituyen la fuente de nutrición de las plantas terrestres, la cual depende de la presencia de partículas de arcilla. Los cationes potasio (K+), magnesio (Mg2+) y calcio (Ca2+) estáncargados positivamente y son atraídos por las cargas negativas de las partículas de arcilla. Para que los cationes puedan ser absorbidos por las raíces de las plantas, debe ocurrir un intercambio catiónico, lo que se logra con protones (H+) presentes en la solución del suelo producto de la ionización del ácido carbónico y del bombeado por las raíces. . Los protones se unen entonces a laspartículas de arcilla y se liberan los cationes (K+), (Mg2+) y (Ca2+) a la solución del suelo quedando disponibles para la absorción por las raíces. Vamos a mostrar un ejemplo de lo que ocurre con el catión potasio (K+) y los protones (H+), que provienen de las raíces o del ácido carbónico ( H2 CO3 ).

Teorías del intercambio iónico
Existen tres teorías que tratan de explicar el porqué de este proceso.* Red Cristalina.- Considera las partículas de los minerales como sólidos iónicos. Los iones de los bordes están débilmente retenidos por lo que pueden abandonar la estructura y pueden cambiarse con los de la solución del suelo.
* Doble capa eléctrica.- Considera el contacto entre el sólido y la fase líquida como un condensador plano. Entre el metal (el sólido) y el electrólito (ladisolución) existe una diferencia de potencial que atrae a los iones de la solución del suelo. Se forma una doble capa eléctrica formada por los iones del sólido y los atraídos en la solución.
* Membrana semipermeable.- La interfase sólido-líquido actúa como una membrana semipermeable que deja pasar los iones de la solución y a los de la superficie de las partículas pero no a los del interior de losmateriales.
Básicamente las tres teorías son compatibles y simplemente se trata de enfoques distintos:
* iones débilmente retenidos para la teoría cristalina.
* desequilibrios eléctricos para la teoría de la doble capa eléctrica.
* diferentes concentraciones para la teoría de la membrana semipermeable.

Capacidad de cambio de cationes

Es el más importante, y mejor conocido. Enel suelo son varios los materiales que pueden cambiar cationes. Los principales cambiadores son las arcillas y la materia orgánica (los dos materiales presentan propiedades coloidales).
Las causas de la capacidad de cambio de cationes de las arcillas son:
* Sustituciones atómicas.- dentro de la red.
* Existencia de bordes.- (superficies descompensadas).
* Disociación de los OH de...