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PONTO DE CARGA ZERO
Santa Maria, agosto de 2011.
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
CENTRO DE CINCIAS RURAIS
DEPARTAMENTO DE SOLOS
PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM CINCIA DO SOLO
Felipe Lorensini
FSICA DO SOLO
SEMINRIO:
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BALANO DE CARGAS NO SOLO E PCZ
Afeta:
Comportamento fsico-qumico dos colidesAdsoro de ons Floculao e
disperso de partculas
Densidade de cargas
= densidade de carga = cargas por unidade de rea ou massa
T = densidade de carga total
Cargas junto a partcula.
Cargas da camada difusa.
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o = densidade de cargas permanentes
DENSIDADE DE CARGAS INTRNSECAS DA PARTCULA
DENSIDADE DE CARGAS JUNTO A PARTCULA
i4+
Fonte:Essington, M. (2005)
gerada na formao do mineral, pela substituio isomrfica
* Nmero e tipo de substituio no mineral
Argilominerais 1:1 e xidos < 0,02 molc kg-1
Argilominerais 2:1 Esmectitas -0,7 < o < -1,7Ilita -1,9
< o < -2,8Vermiculita -1,6 < o < -2,5
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DETERMINAO o
Cs+ = alta seletividade com argilas 2:1 e forma complexos de
esfera
interna com cavidades siloxanas saturar com CsCl
Lava com LiCl para retirar Cs+ dos grupos funcionais hidroxila
(cargas
variveis) por reaes de troca do Cs+ pelo Li+
Retira o Cs+ das superfcies siloxanas com NH4+ e determina o Cs+
no
sobrenadante.
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H = densidade de cargas pH dependentes (variveis)
A partir de reaes qumicas de superfcie (protonao e deprotonao)
H+ e OH- so ons determinantes de potencial
* Tipo e quantidade de complexos de superfciepH do meio e
ASE
Grupos da matria orgnica (humus) -9 < H < 1 molc kg-1
Aluminol, silanol e OH de xidos -0,7 < H < 0,4
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H = Branco - mostra
LiCl / LiOH
15 horas agitando
Medida da [H]
LiCl / HCl
DETERMINAO H
Titulao potenciomtrica
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ei = densidade de cargas de complexos de esfera-interna
Carga resultante da formao dos complexos de esfera interna dos
grupos funcionais com ons (exceto H e OH), ou seja, da adsoro
especfica.
ee = densidade de cargas de complexos de esfera-externa
Carga dos ons que formam complexos de esfera externa com os
grupos funcionais mas que esto prximos da superfcie sem a perda da
esfera de hidratao ou interferncia estrutural, ou seja, em adsoro
no-especfica.
* tipo e quantidade de complexos de superfcie
CARGA DA PARTCULA GERADAS PELA ADSORO DE ONS
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d = densidade de cargas da camada difusa
Carga dos ons distribudos na camada difusa, balanceando as
cargas da partcula, dissociados da superfcie.
d = (zi/ms [ci co] dv
zi = valncia do onms = massa do absorbatoci = concentrao sob a
influncia da cargaco = concentrao na soluo do solo
DENSIDADE DE CARGAS DA CAMADA DIFUSA
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DENSIDADE DE CARGA TOTAL
T = o + H + ei + ee + d = 0
carga junto a partcula
carga camada difusa
Predomnio de argilominerais 2:1 (+jovens) > oPredomnio de
caulinita e xidos (+ intemperizados) > HAumento da matria
orgnica do solo > HSe solo possui 0 < H diz-se que o solo de
carga varivel
Se solo possui H < 0 diz-se que o solo de carga
permanente
partcula intrnseca
T = partcula + d = 0 ento partcula = - d
T = partcula + q = 0
lquida dos ons = (q+ - q-) = q = ei + ee + d
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q = qLi qCl
LiCl / LiOH
15 horas agitando
NHNO Agitar 30
LiCl / HCl
Medir Li e Cl no extrato
DETERMINAO q
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PONTO DE CARGA ZERO (PCZ)
PCZ = pH onde a carga lquida igual a zero (cargas + = cargas
-)
Se a carga varivel em funo da protonao e deprotonao, o PCZ
determinado pela [H+] ou seja pH
PCZpHPredomnio de carga + Predomnio de carga -
pH onde partcula = 0 ou d = 0
pH no qual as partculas no se movem quando submetidas a um campo
eltrico = ponto isoeltrico (adequado para minerais)
As partculas no sofrem repulso e podem se aproximar
pH onde ocorre floculao das partculas
*Constante de dissociao
pH-H2O = pH-soluo salina
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PONTO DE EFEITO SALINO ZERO OU NULO (PESZ ou N)
pH onde (H / I) = 0
Ponto de invarincia de H em funo da fora inica (no PCZ)
Ou seja, pH onde a concentrao de ons da soluo no afeta as
cargas
variveis da partcula
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Princpios para determinao:
Eletrlito 1:1 em que no h adsoro especfica e mesma afinidade
ction e
nion
Suspenso solo:soluo na relao 1:5 em diferentes concentraes
de
eletrlitos (0,2; 0,02; 0,002 mol L-1 de NaCl) e adies cido (HCl)
e base
(NaOH).
Repouso por 24 e determinao do pH
Grfico de H e OH versus pH (programa computador)
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PONTO DE CARGA LQUIDA ZERO (PCLZ)
pH onde o + H = 0, ou q = 0 Quantidade de ctions e nions
adsorvidos em funo do pH se iguala
CTC = CTAT = o + H + ei + ee + d = 0
q
T = o + H + q = 0
q = (q+ - q-) = 0
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PONTO DE CARGA PROTNICA LQUIDA ZERO (PCPLZ)
pH onde H = 0, ou q = -o
T = o + H + ei + ee + d = 0
Se H = 0
T = o + H + q = 0
q
Ento PCPLZ = q = -o
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pH onde H = 0, ou q = -o
pH onde o + H = 0, ou q = 0
se no tiver o, PCPLZ = PCLZ
PCPLZ = q = -o
PCLZ = q = 0
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Adsoro lquida de ons versus pH de um Oxisol.
Estimativa do PZNPC (Chorover & Sposito, 1995)
PZNPC
H= 0
ou
q = - o
PZNC
o + H = 0
ou
q = 0
