PROF. DR. REGES HEINRICHS

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1 Universidade Estadual Paulista Campus de Dracena Curso Zootecnia Disciplina: Solos COLÓIDES DO SOLO PROF. DR. REGES HEINRICHS 2010

2 Introdução Colóides são partículas menores que 1 (um) micrômetro de diâmetro. Fração argila do solo: nem todas são estritamente colidais, porém suas partículas maiores possuem características do tipo coloidal. Estrutura dos minerais de argila: Tetraedro de silício Octaedros de alumínio ou magnésio

3 Tetraedro de silício: (SiO 4 ) 4- Formado por 4 iônicos de oxigênio em forma tetraedral, isto é, três em um plano e um quarto assentado no centro dos demais. No espaço central, deixado pelos três oxigênios, estará o silício. Esse arranjamento é possível devido ao fato da dimensão do íon de oxigênio ser varias vezes maior que o do silício. (O=2,74aA e Si=0,78 78A )

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6 Octaedro de alumínio e Octaedro de magnésio: São representados por seis íons dispostos em formato octaedral, tendo no centro um íon de alumínio ou magnésio.

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8 Octaedro de 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). Gibsita: Formada pela repetição dos octaedros de Al todas as valências positivas dos átomos estão compensadas por oxidrilas (carga 0).

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10 Octaedro de Mg: Semelhante como no Al, o Mg ocupa o espaço central deixado pela reunião de seis oxidrilas (sobram 4 cargas negativas). Brucita: Formada pela repetição dos octaedros de Mg origina a rede cristalina de carga zero. A estrutura dos minerais de argilas apresenta diversas combinações de lâminas de tetraedros de Si com lâminas de octaedros de Al e Mg.

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12 Ex: Caulinita (grade cristalina 1:1) União de lâmina de tetraedro de Si com uma octaedro de Al (gibsita); Formação de oxidrilas em posição apical, dos tetraedros de Si ligarem-se com as correspondentes oxidrilas da folha e octaedros da gibsita, liberando H 2 O e restando um oxigênio comum para as duas lâminas. (OH + OH = HOH + O)

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14 Ex: Caulinita (grade cristalina 1:1) União de lâmina de tetraedro de Si com uma octaedro de Al (gibsita); Formação de oxidrilas em posição apical, dos tetraedros de Si ligarem-se com as correspondentes oxidrilas da folha e octaedros da gibsita, liberando H 2 O e restando um oxigênio comum para as duas lâminas. (OH + OH = HOH + O) Montmorilonita (grade 2:1) Constituído por uma lâmina de octaedros ligado a duas de tetraedros (formato de sanduíche).

15 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.

16 Ex: 1g de argila coloidal a superfície específica é 100x maior que de 1g de areia grossa. Superfície externa: bordas superior e inferior do cristal. laterais e faces Superfície interna: - ocorre ente as unidades cristalográficas; superfície externa - muito maior que a

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18 Classificação dos minerais de argila Silicatados: I - Argila amorfas (Grupo das alofanas) II - Argilas cristalinas a) de duas camadas (1:1) Equidimensionais: caulinita Alongadas: Haloisita b) de três camadas (2:1)

19 b 1 ) Expansivas Grupo das Montmorilonitas e Vermiculitas b 2 ) Não expansivas: Ilitas c) De camadas mistas (tipo 2:2 ou 2:1:1): clorita

20 Descrição dos minerais de argila 1) Caulinita: formado por duas lâminas, uma de sílica e outra de alumínio (1:1); não expansiva; CTC de 3 a 15 equivalentes miligramas/100g de material seco; ocorrência em solos com baixa concentração de cátions; clima quente úmido.

21 2) Halosita: forma desidratada: meta- halosita (CTC de 5 a 15 e.mg/ mg/100g) e forma hidratada: endelita (CTC de 40 a 50 e.mg/ mg/100gm.s) s). 3)montmorilonita: (2:1); grande superfície específica; substituição isomórfica; expansivo; CTC de 80 a 150 e.mg/ mg/100g

22 Arte final: Elaine Talita Santos

23 Arte final: Elaine Talita Santos

24 Arte final: Elaine Talita Santos

25 Arte final: Elaine Talita Santos

26 Arte final: Elaine Talita Santos

27 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.

28 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).

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30 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.

31 Minerais coloidais não silicatados Formado pelos óxidos e hidróxidos de Fe e Al. Encontrados nos solos na forma mal cristalizada e que se acumulam, pela maior resistência à lavagem, devido à baixa solubilidade. São mais comuns em solos tropicais e subtropicais sob condições de latossolização, tendo papel importante nas sua propriedades físicas e químicas.

32 Óxidos livres de Fe e Al: são os óxidos e hidróxidos de Al, Fe e Ti; mais comuns em solos tropicais e subtropicais sob condições de latossolização tendo papel importante nas suas propriedades físicas e químicas; Ex: hematita, goetita, limonita, magnetita, todos óxidos de Fe, gibsita, boemita e óxidos de Al.

33 Ex: Óxidos de Al Óxidos de Fe Gibsita Al 2 O 3 3H 2 O sem correspondente Boemita Al 2 O 3 H 2 O Lepidocrocita Fe 2 O 3 H 2 O Díasporo Al 2 O 3 H 2 O Goetita Fe 2 O 3 H 2 O Corundum Al 2 O 3 Hematita Fe 2 O 3

34 Colóides Orgânicos A matéria orgânica humificada constitui uma importante fração coloidal do solo. Tem elevado poder de adsorção de cátions devido, principalmente, à dissociação de H + de grupos carboxílicos e fenólicos. Ex: Grupo carboxílico R-COOH R-COO - + H + Grupo fenólico R- OH R-O - + H +

35 a) Cargas negativas e CTC (capacidade de troca de cátions) 1) Permanentes resultam da substituição isomórfica Ex: Si 2 O 4 SiAlO 4 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.

36 Ex: Al-OH + OH - Al-O - + H 2 O COOH + OH - CO-O - + H 2 O fase sólida solução Carga solução (Carga 0) do solo negativa do solo CTC: capacidade que os colóides do solo possuem para reter cátions em sua superfície na forma trocável, que depende da quantidade de cargas negativas presentes.

37 CTC= K, Ca, Mg, H + Al e Na Solos tropicais: predomina caulinita CTC baixa * Importante a CTC da matéria orgânica (30-100x maior que a caulinita) Importância prática: solos com baixa CTC baixa retenção de cátions adubação mais parceladas redução de perdas por lixiviação

38 b) Carga positiva e CTA (capacidade de troca de ânions) 1) Pela substituição isomórfica de cátions de baixa valência por outros de valência maior. Ex: Mg 3 (OH) 6 Mg 2 Al(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. Ex: AlO - + H + AlOH + H + AlOH + 2 Carga negativa sem carga carga positiva (ph alto) (ph intermediário) (ph baixo)

39 CTA: Com decréscimo do ph aumenta aceitação de prótons. Ex: R-OH + HOH R-OH 2+ OH R-OH + H + Cl - R-OH 2+ Cl - R-NH 2 + H + Cl - R-NH 3+ Cl - O que ocorre c o ânion Cl -, também acontece com o NO 3-, SO 2-4, H 2 PO 4-.

40 Propriedades físicas dos colóides Relativas aos fenômenos de superfície, cujas intensidades dependem das quantidades e da natureza das entrefaces apresentadas pelos colóides. Plasticidade: (capacidade de moldagem) solos com mais de 15% de argila; Importantes nas operações de subsolagem

41 Coesão: Atração mútua entre partículas coloidais; aumentam com a redução de água nas argilas; Húmus reduz a coesão das argilas. Dilatação e Contração: conseqüência da movimentação de água entre as camadas do cristal. Contração: na secagem Dilatação: presença e água

42 Dispersão e Floculação: As partícula tendem a repelir-se entre si. Motivos da dispersão: - tamanho reduzido do colóide - cargas negativas e hidratadas - presença de Na + hidratado Motivos da floculação: - redução do ph - introdução de íons di ou tri valentes (Al, Ca, Mg) para trocar com o Na.

43 A floculação é benéfica no ponto de vista agrícola para formação de agregados estáveis o grânulos. Capacidade de cátions para flocular os colóides do solo, segue a seguinte ordem: Al > H > Ca > Mg > K > Na

44 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.

45 - 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.