CÁTIONS NO SOLO PAULO ROBERTO ERNANI, Ph.D. Professor da UDESC Bolsista do CNPq
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
Eletrostática Ocorre somente nas cargas negativas É proporcional ao número de cargas O equilíbrio é rápido Todas as cargas estão sempre ocupadas
CATION ADSORPTION
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)
ADSORÇÃO ELETROSTÁTICA X-Ca ½ + K+ X-K + ½ Ca 2+
TAXA DE INFLUXO 50 Influxo, umol g -1 h -1 40 30 20 10 0 0 25 50 75 100 125 150 175 K na solução, umol l -1
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
NUTRIENTS REPLACE CATIONS
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+
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
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.
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
FERTILIZANTES X ph 8 T E S T S F T D A P U R É IA 7 ph do solo 6 5 4 3 0 8 1 6 2 4 3 2 T e m p o (d ia s ) Ernani et al., 2001
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)
K LIXIVIADO (mg/l) 70 60 50 40 30 20 POTÁSSIO LIXIVIADO (média das percolações) LAT SC LAT CC CAM SC CAM CC 10 0 0 50 100 150 200 K APLICADO (mg/kg)
Ca LIXIVIADO (mg/l) 90 80 70 60 50 40 CÁLCIO LIXIVIADO (média das percolações) LAT SC LAT CC CAM SC CAM CC 30 20 0 50 100 150 200 K APLICADO (mg/kg)
Mg LIXIVIADO (mg/l) 100 80 60 40 20 MAGNÉSIO LIXIVIADO (média das percolações) LAT SC LAT CC CAM SC CAM CC 0 0 50 100 150 200 K APLICADO (mg/kg)
Dregs S em correção prévia de ph C om correção prévia de ph 180 180 Sódio (mg) 160 140 120 100 80 60 T estem unha D regs incorporado D regs superficial 160 140 120 100 80 60 Testem unha D regs incorporado D regs supe rficial 40 40 20 20 0 0 2 4 6 8 10 0 0 2 4 6 8 10 Percolações Semanais
LIXIVIAÇÃO DE AMÔNIO Testemunha Uréia 60 TEST SFT 60 UREIA UR + SFT NH 4 (mg l -1 ) 40 20 NH 4 (mg l -1 ) 40 20 0 0-20 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-20 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Sulfato de Amônio Nitrato de Cálcio 60 SULT. AM SA + SFT 60 NIT. Ca Nitr. Ca + SFT NH 4 (mg l -1 ) 40 20 NH 4 (mg l -1 ) 40 20 0 0-20 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-20 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 LIXIVIAÇÃO LIXIVIAÇÃO
CHat LVd NBdf
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 )
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 1,60 12 3,33 4,07 nc nc nc 1,79 18 4,22 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 0,0001 22,09 9 0,96 0,02 2,30 0,051 0,0001 39,06 12 1,26 0,02 3,13 0,053 0,0001 50,52
RELAÇÃO Q / I
(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
ADSORÇÃO QUÍMICA Fe-OH 2 + Cu 2+ Fe-O-Cu + 2H+
NITRIFICAÇÃO 2NH 4 + + 3O 2 2NO 2 - + 2H 2 O + 4H + 2NO 2 - + 3O 2 2NO 3
VOLATILIZAÇÃO DE AMÔNIA NH 4 + + 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 4 + + OH- = NH 3 + H 2 O
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
PRECIPITAÇÃO DE FERRO Fe(OH)3 = Fe3+ + 3OH Ks = (Fe) (OH)3 / Fe(OH)3 10-39 = (Fe) (OH)3
SOLO ph 4,0 10-39 = (Fe) (10-10 ) 3 10-39 = (Fe) (10-30 ) (Fe) = 10-39 / 10-30 (Fe) = 10-9
PRECIPITAÇÃO DE ALUMÍNIO Al(OH) 3 + 3H + = Al 3 + + 3 H 2 O Ks = (Al 3+ ) (H 2 O) 3 / Al(OH) 3 (H + ) 3 Ks = (Al 3+ ) / (H + ) 3 (Al) = (Ks) (H + ) 3