Origem das Cargas nos Solos
¾ Tipos de carga no solo:
1. Cargas permanentes ou constantes:
substituição isomórfica
2. Cargas variáveis: principais processos:
- dissociação de grupos OH expostos
- protonação
1. Substituição isomórfica ou iônica (mais adequado)
igual “tamanho”
¾ Características:
¾ cargas permanentes
¾ principal fonte para argilas 2:1
TETRAEDROS DE SÍLICA E
OCTAEDROS DE ALUMINA
Tetraedros e octaedros
Oxigênio apical
Oxigênio basal
(a)
Silício
Silício
Oxigênio
Oxigênio
( b)
Alumínio,
Alumínio
Magnésio
Magnésio
Hidroxila
Hidroxila
Entre
Camadas
Entre
camadas
Plano O
Plano Si
Plano O, OH
Plano Al, Mg
Plano O, OH
P la no Si
P lano O
Lâmina
tetraédrica
Lâmina
octaédrica
Lâmina
tetraédrica
Cátions e/ou
Água adsorvidos
Plano O
Plano Si
Plano O , OH
Plano Al, Mg
camadas
Entre
camada s
Lâmina
tetraédrica
Lâmina
octaédrica
camadas
Plano O , OH
Plano Si
Plano O
Lâmina
tetraédrica
Entre
camadas
Cristal
¾ Principais substituições:
¾ Tetraedros de sílica:
Si4+ → Al3+
¾ Octaedros de alumina
Al3+ → Fe2+
Al3+ → Mg2+
2. Dissociação de grupos OH expostos / protonação
Características:
¾ varia c/ pH
¾ importante para argilominerais 1:1;
óxidos/hidróxidos de Fe e Al;colóides orgânicos.
GERAÇÃO DE CARGAS NEGATIVAS
NA MATÉRIA ORGÂNICA
• Principais grupos: carboxílico e fenólico
- Carboxílico : R – COOH ⇔ R – COO- + H+
- Fenólico
:
O
OH ⇔
O
O- + H+
GERAÇÃO DE CARGAS NEGATIVAS NOS
ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS DE Fe E DE Al
•Importantes em solo tropicais altamente
intemperizados
• Apresentam caráter anfótero (anfi = duplo):
podem ter balanço positivo ou negativo
OH
OH2
Fe
Fe
OH2
O
Fe
O
0
O
Fe
OH
Fe
O
O
Fe
OH2
OH
Carga (+)
Carga nula
O
Carga negativa
CARACTERÍSTICAS DAS CARGAS ELÉTRICAS DO SOLO
CARGAS CONSTANTES
(Negativas)
• Resultam de substituições iônicas
de Si por Al ou de Al por Mg ou
Fe(II) na grade cristalina
• Ocorrem somente nos minerais de
argila de grade 2:1 e 2:1:1 na
alofana
• Não são influenciadas pelas
condições do meio como pH e
concentração da solução
CARGAS VARIÁVEIS
(Negativas e positivas)
• Resultam de reações entre os íons
H+ e átomos de O existentes na
superfície da partícula
• Têm origem interna
• Têm origem externa
• São sempre negativas
• Podem ser negativas ou positivas
• Ocorrem nos óxidos de Fe e Al,
nos minerais de argila e no húmus
• São influenciadas pelas condições
do meio como pH e concentração
da solução
Ponto de Carga Zero (PCZ)
Definição:
Valor de pH em que a superfície de
determinado colóide (orgânico ou
inorgânico) tem carga nula.
PCZ DE ALGUNS CONSTITUINTES DOS SOLOS
0
2
Colóide
PCZ
Hematita /
Goethita
8,5
- - - ----
Gibbsita
7,5
- - - - - - - - - - - - -
Caulinita
3,5
Húmus
<2,0
Esmectita /
Vermiculita
<2,0
4
6
8
+ + + + + + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + +-
+ + + + + + +-
+ + +-
10 (pH)
- - - - -
- - - - - - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
OH
OH2
Fe
O
Fe
OH2
Fe
O
Abaixo do PCZ
O
Fe
OH
Fe
OH2
0
O
O
Fe
OH
PCZ
O
Acima do PCZ
Valores comuns de PCZ de solos
Camada superficial: PCZ na faixa de 3 a 4.
Camada subsuperficial: geralmente os valores
de PCZ se mantém na faixa de 3 a 4, mas podem
ser mais altos, dependendo principalmente dos
teores de óxidos de Fe e de Al.
TEORES de MATÉRIA ORGÂNICA e ÓXIDOS, PCZ,
pH e CARGA LÍQUIDA de um SOLO TROPICAL
ALTAMENTE INTEMPERIZADO
A
B
• > teor de matéria orgânica;
• < valor de PCZ;
• pH do solo > PCZ;
• carga líquida (-);
• pred. retenção de cátions == CTC > CTA.
• < teor de matéria orgânica;
• predominam os óxidos;
• > valor de PCZ;
• pH do solo pode ser < PCZ;
• carga líquida pode ser (+) == CTA > CTC.
MINERAIS PRIMÁRIOS
INTEMPERIZAÇÃO
• Cargas elétricas quase ausentes
MINERAIS DE GRADE 2:1
• Grande quantidade de cargas elétricas – maior parte
constantes
• PCZ inexistente
MINERAIS DE GRADE 1:1
• Baixa quantidade de cargas elétricas – todas variáveis
• PCZ muito baixo
ÓXIDOS DE FERRO E DE ALUMÍNIO
• Cargas elétricas quase ausentes – todas variáveis
• PCZ médio a alto