COLÓIDES DO SOLO

Universidade Estadual Paulista
Campus de Dracena
Curso Zootecnia
Disciplina: Solos
COLÓIDES DO SOLO
PROF. DR. REGES HEINRICHS
2010
Introdução
Colóides são partículas menores que 1 (um)
micrômetro de diâmetro
diâmetro..
Fração argila do solo:
solo: nem todas são
estritamente colidais, porém suas partículas
maiores possuem características do tipo
coloidal..
coloidal
Estrutura dos minerais de argila
argila::
Tetraedro de silício
Octaedros de alumínio ou magnésio
Tetraedro de silício
silício:: (SiO4)4- Formado
por 4 iônicos de oxigênio em forma
tetraedral, isto é, três em um plano e um
quarto assentado no centro dos demais
demais..
No espaço central, deixado pelos três
oxigênios,
estará
o
silício..
silício
Esse
arranjamento é possível devido ao fato da
dimensão do íon de oxigênio ser varias
vezes maior que o do silício
silício..
(O=2
(O=
2,74aA
74aA°° e Si=0
Si=0,78A
78A°)
Octaedro de alumínio e Octaedro de magnésio
magnésio::
São representados por seis íons dispostos em
formato octaedral, tendo no centro um íon de
alumínio ou magnésio
magnésio..
Octaedro de Al
Al:: Consta de seis oxidrilas reunidas
em disposição octaedral, tendo no espaço
central um íon de alumínio (sobrando 3 cargas
negativas não compensadas pelo Al trivalente)
trivalente)..
Gibsita: Formada pela repetição dos octaedros de
Gibsita:
Al todas as valências positivas dos átomos
estão compensadas por oxidrilas (carga 0).
Octaedro de Mg
Mg:: Semelhante como no Al, o Mg
ocupa o espaço central deixado pela reunião de
seis oxidrilas (sobram 4 cargas negativas)
negativas)..
Brucita: Formada pela repetição dos octaedros de
Brucita:
Mg origina a rede cristalina de carga zero
zero..
A estrutura dos minerais de argilas apresenta
diversas combinações de lâminas de tetraedros
de Si com lâminas de octaedros de Al e Mg.
Mg.
Ex
Ex:: Caulinita (grade cristalina 1:1) – União
de lâmina de tetraedro de Si com uma
octaedro de Al (gibsita)
(gibsita);; Formação de
oxidrilas em posição apical, dos tetraedros
de Si ligarem
ligarem--se com as correspondentes
oxidrilas da folha e octaedros da gibsita,
liberando H2O e restando um oxigênio
comum para as duas lâminas
lâminas.. (OH + OH =
HOH + O)
Ex
Ex:: Caulinita (grade cristalina 1:1) – União de
lâmina de tetraedro de Si com uma octaedro de
Al (gibsita)
(gibsita);; Formação de oxidrilas em posição
apical, dos tetraedros de Si ligarem
ligarem--se com as
correspondentes oxidrilas da folha e octaedros
da gibsita, liberando H2O e restando um
oxigênio comum para as duas lâminas
lâminas.. (OH +
OH = HOH + O)
Montmorilonita (grade 2:1) – Constituído por uma
lâmina de octaedros ligado a duas de tetraedros
(formato de sanduíche)
sanduíche)..
Características dos minerais de argila
a) Forma: laminares constituídas de placas com
ordenado arranjo interno
b) Áreas de Exposição: dimensões pequenas –
grande superfície por massa de material.
Ex:
Ex: 1g de argila coloidal a superfície específica é
100x
100
x maior que de 1g de areia grossa
grossa..
Superfície externa
externa:: bordas laterais e faces
superior e inferior do cristal .
Superfície interna
interna:: - ocorre ente as unidades
cristalográficas;;
cristalográficas
- muito maior que a
superfície externa
Classificação dos minerais
de argila Silicatados:
Silicatados:
I - Argila amorfas (Grupo das alofanas)
II - Argilas cristalinas
a) de duas camadas (1:1)
Equidimensionais:: caulinita
Equidimensionais
Alongadas:: Haloisita
Alongadas
b) de três camadas (2:1)
b1) Expansivas
Grupo das Montmorilonitas e Vermiculitas
b2) Não expansivas: Ilitas
c) De camadas mistas (tipo 2:2 ou 2:1:1):
clorita
Descrição dos minerais de argila
1) Caulinita
Caulinita:: formado por duas lâminas,
uma de sílica e outra de alumínio (1:1);
não expansiva
expansiva;; CTC de 3 a 15
equivalentes miligramas/
miligramas/100
100g
g de material
seco;; ocorrência em solos com baixa
seco
concentração de cátions
cátions;; clima quente
úmido..
úmido
2) Halosita
Halosita:: forma desidratada
desidratada:: meta
meta-halosita (CTC de 5 a 15 e.mg/
mg/100
100g)
g) e
forma hidratada
hidratada:: endelita (CTC de 40 a 50
e.mg/100
mg/100gm
gm..s).
s).
3)montmorilonita
)montmorilonita:: (2:1); grande superfície
específica;;
específica
substituição
isomórfica
isomórfica;;
expansivo;; CTC de 80 a 150 e.mg/
expansivo
mg/100
100g
g
Arte final: Elaine Talita Santos
Arte final: Elaine Talita Santos
Arte final: Elaine Talita Santos
Arte final: Elaine Talita Santos
Arte final: Elaine Talita Santos
4) Vermiculita: estrutura de camadas de talco ou
micas trioctaedral, separadas por películas de
água com duas moléculas de espessura;
substituição de Si pelo Al e Mg pelo Fe; CTC
100 a 150 e.mg/100gm.s.
5) Ilita: Mineral estruturalmente situada entre as
micas aluminosas e as argilas montmorilonita.
Substituição de Si pelo Al (mais comum) e Al
pelo Mg ou Fe; Cargas negativas são
balanceadas pelo K nos espaços hexagonais; K
não é trocável e impede a entrada de água
entre as lâminas; não expansiva; CTC 20 a 40
e.mg/100gm.s.
6) Clorita: grade 2:2 ou 2:1:1; formado pela
sucessão de lâminas de tetraedros,
octaedros, tetraedros e octaedros;
substituição Mg pelo Al (brucita) e Si pelo
Al (talco).
7) Alofanas: material amorfo; constituído de
tetraedros de Si e octaedros de Al,
dispostos irregularmente; freqüente
associação com halosita; comum em
solos de origem vulcânicas; grande
superfície especifica e conseqüente alta
CTC e CTA.
Minerais coloidais não silicatados
Formado pelos óxidos e hidróxidos de Fe
e Al.
Al.
Encontrados nos solos na forma mal
cristalizada e que se acumulam, pela
maior resistência à lavagem, devido à
baixa solubilidade
solubilidade.. São mais comuns em
solos tropicais e subtropicais sob
condições de latossolização, tendo papel
importante nas sua propriedades físicas e
químicas..
químicas
Óxidos livres de Fe e Al:
Al: são os óxidos e
hidróxidos de Al, Fe e Ti;
Ti; mais comuns em
solos tropicais e subtropicais sob
condições de latossolização tendo papel
importante nas suas propriedades físicas
e químicas
químicas;; Ex
Ex:: hematita, goetita, limonita,
magnetita, todos óxidos de Fe, gibsita,
boemita e óxidos de Al.
Al.
Ex: Óxidos de Al
Gibsita Al2O3 3H2O
Boemita Al2O3 H2O
Díasporo Al2O3 H2O
Corundum Al2O3
Óxidos de Fe
sem correspondente
Lepidocrocita Fe2O3H2O
Goetita Fe2O3H2O
Hematita Fe2O3
Colóides Orgânicos
A matéria orgânica humificada constitui uma
importante fração coloidal do solo
solo..
Tem elevado poder de adsorção de cátions
devido, principalmente, à dissociação de H+ de
grupos carboxílicos e fenólicos
fenólicos..
Ex: Grupo carboxílico R
R--COOH ↔ R-COO- + H+
Grupo fenólico
R- OH ↔ R-O- + H+
R-
a) Cargas negativas e CTC (capacidade
de troca de cátions)
1) Permanentes → resultam da substituição
isomórfica
Ex: Si2O4 → SiAlO4
2) Dependentes do pH → origem da
dissociação do H+ dos grupos OH- em
algumas argilas tipo 1:1, de matéria
orgânica, de óxidos de Fe e Al e de
alguns materiais amorfos como alofanas.
Ex: AlAl-OH + OH- ↔ AlAl-O- + H2O
COOH + OH- ↔ COCO-O- + H2O
fase sólida
(Carga 0)
solução
do solo
Carga
negativa
solução
do solo
CTC: capacidade que os colóides do solo
CTC:
possuem para reter cátions em sua
superfície na forma trocável, que depende
da quantidade de cargas negativas
presentes..
presentes
CTC= K, Ca, Mg, H + Al e Na
Solos tropicais
tropicais:: predomina caulinita → CTC
baixa
* Importante a CTC da matéria orgânica (3030100xx maior que a caulinita)
100
Importância prática
prática:: solos com baixa CTC
CTC→
→
baixa retenção de cátions → adubação
mais parceladas → redução de perdas por
lixiviação
b) Carga positiva e CTA (capacidade de troca
de ânions)
1) Pela substituição isomórfica de cátions de baixa
valência por outros de valência maior
maior..
Ex: Mg3(OH)6 → Mg2Al(OH)6+
2) Protonação dos íons H+ a superfície dos grupos
OH- associados aos óxidos de Fe e Al,
alofanas e com as arestas de argilas tipos 1:!,
na medida que os solos são acidificados
acidificados..
Ex: AlO- + H+ → AlOH + H+ → AlOH2+
Carga negativa
(pH alto)
sem carga
(pH intermediário)
carga positiva
(pH baixo)
CTA:: Com decréscimo do pH aumenta aceitação
CTA
de prótons.
Ex: RR-OH + HOH → RR-OH2+ OH
R-OH + H+Cl- → RR-OH2+ ClR-NH2 + H+Cl- → RR-NH3+ Cl-
O que ocorre c o ânion Cl-, também acontece com
o NO3-, SO42-, H2 PO4-.
Propriedades físicas dos colóides
Relativas aos fenômenos de superfície, cujas
intensidades dependem das quantidades e da
natureza das entrefaces apresentadas pelos
colóides..
colóides
Plasticidade: (capacidade de moldagem) solos
Plasticidade:
com mais de 15%
15% de argila
argila;; Importantes nas
operações de subsolagem
Coesão: Atração mútua entre partículas coloidais
Coesão:
coloidais;;
aumentam com a redução de água nas argilas
argilas;;
Húmus reduz a coesão das argilas
argilas..
Dilatação e Contração
Contração:: conseqüência da
movimentação de água entre as camadas do
cristal..
cristal
Contração:: na secagem
Contração
Dilatação:: presença e água
Dilatação
Dispersão e Floculação
Floculação:: As partícula tendem a
repelir--se entre si.
repelir
si.
Motivos da dispersão
dispersão::
- tamanho reduzido do colóide
- cargas negativas e hidratadas
- presença de Na+ hidratado
Motivos da floculação
floculação::
- redução do pH
- introdução de íons di ou tri valentes (Al, Ca, Mg)
para trocar com o Na
.
A floculação é benéfica no ponto de vista agrícola
para formação de agregados estáveis o
grânulos..
grânulos
Capacidade de cátions para flocular os colóides
do solo , segue a seguinte ordem
ordem::
Al > H > Ca > Mg > K > Na
Importância e relações com o solo e as plantas
- Determinar por diferença a contribuição da MO
na CTC do solo.
- Fornecimento de nutrientes: pela troca de
cátions adsorvidos com a solução do solo e pelo
contato direto dos pêlos absorvente com o
mineral de argila provocando uma troca de
hidrogênio e um cátion adsorvido no colóide.
- Processo de intemperização é muito lento, logo
não tem condições de garantir um crescimento
rápido e vigoroso.
- A fração coloidal do solo (argilas e MO) que
evita a perda dos nutrientes por lixiviação.
- Solos pobres de colóides, em clima úmido,
possuem poucos nutrientes disponíveis às
culturas, necessitando receber fertilizantes em
quantidade, qualidade e tempo oportuno.
- Solo argilosos, ricos em sesquióxidos de Fe e
Al, apresentam elevada fixação de fósforo.