CÁTIONS NO SOLO. PAULO ROBERTO ERNANI, Ph.D. Professor da UDESC Bolsista do CNPq

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1 CÁTIONS NO SOLO PAULO ROBERTO ERNANI, Ph.D. Professor da UDESC Bolsista do CNPq

2 TROCA DE CÁTIONS Eletrostática: Importante para NH 4+, K +, Ca +2, Mg +2, Al +3 e Mn +2 Solos com ph acima de 5,5: Al e Mn não competem Adsorção química (complexo de superfície): Importante para H+, Fe, Cu, Zn, Mn, e metais pesados

3 Eletrostática Ocorre somente nas cargas negativas É proporcional ao número de cargas O equilíbrio é rápido Todas as cargas estão sempre ocupadas

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5 CATION ADSORPTION

6 A adsorção de cátions segue os princípios da lei ação das massas: equilíbrio químico. A + B = C + D O aumento de A ou B desloca para direita; a diminuição de A ou B desloca para a esquerda a fim de manter constante o valor da constante K = (C) (D) / (A) (B)

7 ADSORÇÃO ELETROSTÁTICA X-Ca ½ + K+ X-K + ½ Ca 2+

8 TAXA DE INFLUXO 50 Influxo, umol g -1 h K na solução, umol l -1

9 Existem dois equilíbrios: 1- Individual: para cada elemento: Exemplo: Ca Ca-trocável = Ca-solução 2- Coletivo: que engloba todos os cátions: Ambos geral a troca de cátions porque todas as cargas estão sempre ocupadas

10 NUTRIENTS REPLACE CATIONS

11 The Bacterial Cell wall Mechanism of Cation adsorption With increasing ph, the functional groups present on the bacteria become deprotonated. as seen in the component amino acid of the peptidoglycan D-alanine. The deprotonated sites have a negative charge and are therefore sites for positively charged ions to attach. Highly Charged Cation + Na+ Deprotonation of carboxyl group Na+ + H + D-alanine + Na+

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13 Afetam a energia de ligação dos cátions 1- Concentração dos íons no solo 2- Valência dos cátions 3- Raio hidratado dos cátions Esses fatores são os mesmos que afetam a espessura da dupla camada elétrica difusa

14 Como o equilíbrio é alterado: 1- Aumento das cargas elétricas do solo 2- Adubação (aplicação de cátions ao solo) 3- Absorção pelas plantas 4- Lixiviação A adubação aumenta a concentração dos cátions na solução; os demais a diminuem.

15 Adsorção química: A ligação não é impedida pelo tipo de carga Ela é proporcional aos teores de MO e óxidos Al-OH 2 + Zn +2 = Al-O-Zn + 2H + Quanto menor o ph do solo (mais H), maior será a concentração de Zn na solução do solo. A ma reação ocorre com Fe, Cu, Mn, metais pesados

16 FERTILIZANTES X ph 8 T E S T S F T D A P U R É IA 7 ph do solo T e m p o (d ia s ) Ernani et al., 2001

17 Dissolução do Sulfato de Amônio (NH 4 ) 2 SO 4 + H 2 O 2 NH 4+ + SO 4 2- CTC (desloca cátions) NH 4 solução (nitrifica, NO 3 ) solução SO 4 adsorvido quimicamente (eleva ph)

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28 K LIXIVIADO (mg/l) POTÁSSIO LIXIVIADO (média das percolações) LAT SC LAT CC CAM SC CAM CC K APLICADO (mg/kg)

29 Ca LIXIVIADO (mg/l) CÁLCIO LIXIVIADO (média das percolações) LAT SC LAT CC CAM SC CAM CC K APLICADO (mg/kg)

30 Mg LIXIVIADO (mg/l) MAGNÉSIO LIXIVIADO (média das percolações) LAT SC LAT CC CAM SC CAM CC K APLICADO (mg/kg)

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35 Dregs S em correção prévia de ph C om correção prévia de ph Sódio (mg) T estem unha D regs incorporado D regs superficial Testem unha D regs incorporado D regs supe rficial Percolações Semanais

36 LIXIVIAÇÃO DE AMÔNIO Testemunha Uréia 60 TEST SFT 60 UREIA UR + SFT NH 4 (mg l -1 ) NH 4 (mg l -1 ) Sulfato de Amônio Nitrato de Cálcio 60 SULT. AM SA + SFT 60 NIT. Ca Nitr. Ca + SFT NH 4 (mg l -1 ) NH 4 (mg l -1 ) LIXIVIAÇÃO LIXIVIAÇÃO

37 CHat LVd NBdf

38 X-Ca ½ + K+ X-K + ½ Ca2+ Rg = (X-K) (Ca)½ / (X-Ca½) (K) [(Ca)½ / K] = Rg (X-Ca ½) / (X-K ) (Ca)½ /K (X-Ca ½) / (X-K )

39 t ha -1 -Ca/K -Mg/K -Ca/Al -Mg/Al -K/Al -Ca/Mg Calcário 0 0,88 0,23 0,14 0,036 0,0028 1,89 3 1,52 1,28 0,33 0,281 0,0024 1,31 6 2,49 2,53 0,82 0,837 0,0030 1,42 9 2,51 2,85 nc nc 0,0022 1, ,33 4,07 nc nc nc 1, ,22 5,40 nc nc nc 1,71 Gesso 3 0,49 0,04 0,49 0,043 0,0003 6,82 6 0,57 0,02 1,35 0,046 0, ,09 9 0,96 0,02 2,30 0,051 0, , ,26 0,02 3,13 0,053 0, ,52

40 RELAÇÃO Q / I

41 (Ca + Mg)½-X + K = K-X + ½ (Ca + Mg) Кg = [K-X / (Ca + Mg)½-X] [(Ca + Mg)1/2 / K] Кg = [K-X /CTC] [(Ca + Mg)1/2 / K] K-X = Кg CTC [K / (Ca + Mg)1/2] K-X = Кg CTC QAK [K-X / QAK] = Кg CTC PTK = Кg. CTC

42 ADSORÇÃO QUÍMICA Fe-OH 2 + Cu 2+ Fe-O-Cu + 2H+

43 NITRIFICAÇÃO 2NH O 2 2NO H 2 O + 4H + 2NO O 2 2NO 3

44 VOLATILIZAÇÃO DE AMÔNIA NH OH- = NH 3 + H 2 O CO(NH 2 ) 2 + 2H 2 O (NH 4 ) 2CO 3 (NH4) 2 CO 3 + H 2 O 2NH 4 ++ OH- + HCO 3 OH- + H+ = H 2 O HCO 3 + H+ H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O NH OH- = NH 3 + H 2 O

45 PRECIPITAÇÃO DE MANGANÊS MnO 2 + 2H+ = Mn 2+ + H 2 O + ½ O 2 Ks = [(Mn) (O 2 ) 1/2 ] / (H) 2 (Ks) (H) 2 = (Mn) (O 2 ) 1/2 (Mn) = [(Ks) (H) 2 ] / (O 2 ) 1/2

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47 PRECIPITAÇÃO DE FERRO Fe(OH)3 = Fe3+ + 3OH Ks = (Fe) (OH)3 / Fe(OH) = (Fe) (OH)3

48 SOLO ph 4, = (Fe) (10-10 ) = (Fe) (10-30 ) (Fe) = / (Fe) = 10-9

49 PRECIPITAÇÃO DE ALUMÍNIO Al(OH) 3 + 3H + = Al H 2 O Ks = (Al 3+ ) (H 2 O) 3 / Al(OH) 3 (H + ) 3 Ks = (Al 3+ ) / (H + ) 3 (Al) = (Ks) (H + ) 3

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