Graças às suas propriedades de carga, o solo é capaz de trocar e fornecer íons para a solução do solo com a qual esteja em contato.

Um atributo deste fornecimento de cátions é o material coloidal que compõe o solo, ou seja, os minerais de argila, a matéria orgânica e consequentemente o complexo húmus-argila.  Assim a adsorção de cátions ao solo se deve mais a fenômenos de superfície e não por reações químicas complexas, mas apenas por cargas das camadas eletrônicas mais externas (ligações eletroquímicas). Assim, os cátions adsorvidos no complexo húmus-argila são trocáveis podendo se deslocar entre o complexo de adsorção e a solução do solo.

Esta capacidade é muito importante, especialmente a que concerne aos elementos minerais indispensáveis a nutrição vegetal. Assim, a fertilidade do solo depende em grande parte do seu complexo adsortivo. Este complexo é mediado por várias características e propriedades dos solos, como:

Estrutura do solo: A aliança entre as argilas e o complexo orgânico como húmus, por exemplo, se traduz pela formação de agregados que são elementos de base da estrutura nos horizontes superficiais. Esta estrutura coloidal agregada contribui para a formação de um sistema altamente aerado que permite as reações químicas e a retenção de água.

Fertilidade Mineral: O complexo húmus-argila além de ser um sistema muito adsorvente, constitui um banco de elementos minerais e nutrientes do solo.

Luta contra Lixiviação: Se os cátions não fossem retidos pelo complexo húmus-argila eles seriam irremediavelmente perdidos após precipitações pelo fenômeno da lixiviação.

Efeito tampão: O complexo adsorvente libera os elementos nutritivos para as plantas por troca, notadamente contra os íons de H⁺ resultantes da atividade biológica das raízes e microrganismos. Graças a estas propriedades o solo sempre reage opostamente a toda mudança da composição da solução, principalmente se este for rico em coloides. Este mecanismo é conhecido por Poder Tampão.

A soma de cátions fixados e trocáveis de uma unidade de massa de solo e sempre constante.  Se um cátion se fixa, outro de mesma carga se libera.

Para um cátion doado, um equilíbrio se estabelece entre os cátions fixados e os que estão livres na solução do solo. Se um cátion deixa a solução, por exemplo, ser absorvido pela raiz de uma planta, assim se obriga o complexo a fornecer uma quantidade do mesmo cátion até que um novo equilíbrio se estabeleça. Inversamente um aporte de cátion para a solução, como uma adubação, por exemplo, muda o equilíbrio em direção ao complexo húmus-argila até que novo equilíbrio se estabeleça.

Os principais cátions que se prendem ao complexo além do Hidrogênio, são os cátions metálicos Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺ ,Na⁺. Em regra geral, os íons bivalentes são mais fortemente retidos que os monovalentes. Da mesma forma, os íons menos hidratados  ( Ca²⁺, Mg²⁺  ) são mais retidos que os fortemente hidratados como (K⁺ ,Na⁺ ).

Dessa forma pode-se definir a escala de retenção: Ca²⁺  > Mg²⁺ > H⁺ > K⁺ > Na⁺.

CTC a pH 7,0

A Capacidade de Troca de Cátions a pH 7,0 (CTC a pH 7,0) é calculada pela soma dos teores de Ca⁺⁺, Mg⁺, K⁺, Al⁺⁺⁺ e H⁺ determinados na análise e dada em cmol_c/dm³. Esta representa a quantidade máxima de cargas negativas que o solo possui e que poderiam permitir a troca por cátions. A CTC a pH 7,0 é portanto um valor calculado a partir dos valores individuais dos cátions.

Ou seja, o laboratório determina o teor dos cátions e faz-se sua somatória para expressar a CTC total.

CTC a pH 7,0 Determinada

A CTC a pH 7.0 pode ser efetivamente determinada pelo método de troca total de cátions, ou seja, esta é efetivamente determinada e não apenas a somatória dos cátions oriundos da análise.

A CTC a pH 7.0 descrita anteriormente é estimada pela soma dos cátions básicos (Ca²⁺, Mg²⁺ e K⁺) e os valores dos ácidos (H⁺ e Al³⁺). Assim, a CTC estimada dá uma ideia do real potencial de cargas, mas apenas a CTC determinada realmente revela o real tamanho do potencial de cargas.

Mas o que isso significa na prática?

Por exemplo, se no solo for feito uma calagem, uma adubação potássica ou aplicação de gesso, o excesso desses cátions na análise dará uma estimativa irreal da verdadeira CTC a pH 7.0. Assim, um excesso de cátions em solução após as adubações e determinado pela análise do solo. Estes cátions que se encontram em solução e não no complexo sortivo serão somados na estimativa da CTC, mas no entanto, não estão efetivamente no complexo de troca, dando uma estimativa irreal, podendo levar a erros de recomendação.

No Quadro abaixo pode-se verificar o que isto significa:

Após a soma dos cátions obtidos pela anaálise dos solo, obteve-se o valor 8,44  cmol_c/dm³  , ou seja, este valor foi retirado de um cálculo levando-se em conta o total de cátions obtido da análise. No entanto, após se determinar a CTC real do solo obteve-se o valor de 5,60 cmol_c/dm³ . Dai pode-se inferir que a diferença entre elas se deve a cátions que estão na solução e não efetivamente no complexo de troca.

A grosso modo poder-se-ia dizer que o solo quando foi amostrado não se encontrava em “jejum” fazendo-se uma analogia aos exames de sangue. Sabe-se que para se medir a taxa glicêmica de um paciente, este deve fazer um jejum de doze horas. Não se come pudim antes do exame de sangue. Da mesma maneira não se faz gessagem, calagem, potassagem, fosfatagem antes da análise do solo.

Enquanto que a CTC determinada dará o efetivo tamanho real do potencial de cargas. A CTC apenas calculada pode induzir a erros.

Ressalta-se que para se utilizar o método de Albrecht para calagens deve-se levar em conta o valor da CTC Determinada.

CTC efetiva

A CTC efetiva é obtida da soma dos cátions que efetivamente podem ser trocados no complexo de cargas.

Os cátions que são somados para obtê-la são Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺ e Al³⁺). Não inclui, portanto, o H⁺ que teoricamente compartilha elétrons com as cargas do solo e não são facilmente trocáveis.

 A diferença entre a CTC a pH 7.0 e a CTC Efetiva é na verdade, a quantidade de cátion representados pelo íon H⁺ que podem ser neutralizados por íons oriundos de calagem como o OH^-.