EDAFOLOGIA
Minerais de argila do solo
GENERALIDADES
Partículas coloidais- argila e húmus
Capacidade de retenção de cátions
comportamento em relação ao manejo (aração e gradagem)
infiltração e retenção de água
porosidade, etc
Fração argilosa = argilas silicatadas e oxídicas
Termo ARGILA: partículas < 0,002mm
classe textural
fração do solo que contém:
Silicatos hidratados de alumínio minerais de argila
argilo-minerais
Óxidos e hidróxidos de ferro, alumínio e titânio.
MINERAIS DE ARGILA
Arranjamento regular e sistemático de átomos
Formato predominante de mica (camadas/lâminas)
Estrutura – duas unidades estruturais básicas
TETRAEDROS (de silício)
OCTAEDROS (de alumínio ou magnésio)
MINERAIS DE ARGILA
PRIMEIRA UNIDADE ESTRUTURAL BÁSICA:
TETRAEDROS DE SILÍCIO – (SiO4)4-
Si
O-
O- O-
O-
Oxigênio
Silício
a) b)
Si
O-
O- O-
O-
Si
O-
O- O-
O-
Oxigênio
Silício
Oxigênio
Silício
a) b)
Fórmula plana (a) e fórmula espacial (b)
Oxigênio
Silício
M Metal
Oxigênio
Silício
M Metal
M
NESOSSILICATOS
M
Oxigênio
Silício
M Metal
M
Oxigênio
Silício
M Metal
Oxigênio
Silício
M Metal
SOROSSILICATOS
CICLOSSILICATOS
TIPOS DE ESTRUTURAPOLIMERIZAÇÃO
TECTOSSILICATOS
FILOSSILICATOS
M MMM MM
INOSSILICATOS
MINERAIS DE ARGILA
SEGUNDA UNIDADE ESTRUTURAL BÁSICA:
OCTAEDRO DE ALUMÍNIO/MAGNÉSIO – (Al(OH)6)3-
Os tetraedros e octaedros juntam-se dando os vários tipos de argila silicatada:
1 + 1
+ 12
=
=
ARGILA 1:1
ARGILA 2:1
OU
MINERAIS DE ARGILA
NÚMERO DE COORDENAÇÃO x VALÊNCIA
“Número de átomos ou radicais capazes de se agruparem em torno de um átomo central”.
“Número de aniônicos que podem se arranjar em torno de um determinado catiônico”.
Si, Be e Li 4
Al 4 ou 6
Mg, Na, Ti e Fe 6
Ca 8
K 6 ou 12
Si
O-
O- O-
O-
Oxigênio
Silício
a) b)
Si
O-
O- O-
O-
Si
O-
O- O-
O-
Oxigênio
Silício
Oxigênio
Silício
a) b)
CARACTERÍSTICAS
FORMA
Em placas – lâminas (microscopia eletrônica)
SUPERFÍCIE ESPECÍFICA OU ÁREA DE EXPOSIÇÃO
Grande superfície por massa de material (g m-2).
Ex. 500-1000g de caulinita ou cerca de 14g de montmorilonita (1 campo de futebol – 1 ha)
ADSORÇÃO IÔNICA (cátions e ânions)
Capacidade de troca catiônica
substituições isomórficas
faces quebradas e imperfeitas dos cristais
CARGAS NA NATUREZA: positiva e negativa
Maioria dos solos – ELETRONEGATIVOS (-) > (+)
FRAÇÃO ARGILA
Adsorção de cátions: Ca2+ , Mg2+ , K+, H+, etc. e afinidade pela água - grande superfície específica e a existência de cargas elétricas nesta superfície
CTC = conjunto de cargas negativas
SOMA DE BASES = Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na+
meq/100g de terra fina (cmolc/kg)
Origem das cargas negativas das argilas:
FACES/ARESTAS QUEBRADAS
DISSOCIAÇÃO DAS HIDROXILAS
Cargas dependentes de pH - minerais 1:1 (caulinita)
Exposição de hidroxilas
Quando pH se eleva: dissociação de H
Fonte de cargas negativas
ROH + H+ R+ + H2O (aumento de carga positiva)
ROH + OH- RO- + H2O (aumento de carga negativa)
Hidroxilas dos compostos de FE e Al e octaedros
CARACTERÍSTICAS
SUBSTITUIÇÕES ISOMÓRFICAS
Em minerais 2:1 (montemorilonita, beidelita, ilita)
Troca de Al+3 por Mg+2 ou Si+4 por Al+3
Não há alteração substancial da forma do mineral
Cargas permanentes (sem efeito do pH do meio)
CTC montemorilonita cerca de 10x > que a da caulinita
Mineral ou Partícula
Estrutura Área específica (AE) (m2 g-1)
CTC (cmol/kg)
CAULINITA 1:1 10-20 3-15
HALOISITA 1:1 21-43 5-50
ILITA 2:1 70-120 10-40
CLORITA 2:1 79-150 10-40
VERMICULITA 2:1 300-500 100-150
ESMECTITA 2:1 700-800 60-150
ALOFANA amorfa 70-300 25-70
SILTE <0,1 muito pequena
AREIA FINA <0,1 muito pequena
AREIA GROSSA <0,1 muito pequena
Dados sobre componentes das frações argila, silte e areia dos solos (Resende et al., 1997)
Seta: atividade das argilas (CTC e AE)
Óxidos de Fe e Al: atividade < caulinita – solos velhos
CLASSIFICAÇÃO – GRIM (1968)
I – ARGILAS AMORFAS (Grupo das alofanitas)
II - ARGILAS CRISTALINAS
A – DE DUAS CAMADAS (grade 1:1)
1- Equidimensionais (Grupo da caulinita)
2- Alongadas (Grupo da Haloisita)
B- DE TRÊS CAMADAS (grade 2:1)
1- EXPANSIVAS
a) EQUIDIMENSIONAL (Grupo da Montemorilonita. Montemorilonita, sarconita. Vermiculita)
b) ALONGADAS (Grupo da Montemorilonita. Nontronita, saponita e hectorita)
2- NÃO EXPANSIVAS. Grupo da Ilita
C- DE CAMADAS MISTAS. Grupo da Ilita
D-DE ESTRUTURA EM CADEIA. Atapulgita, sepiolita, paligorsquita
OUTRA CLASSIFICAÇÃO (1963) – Conf. Internacional
GRADE 2:1
Grupo de PIROFILITA – talco
Grupo da ESMETITA ou MONTEMORILONITA – saponita
Grupo da VERMICULITA –
Grupo da MICA
Grupo das micas friáveis
GRADE 2:1:1
Grupo da clorita
GRADE 1:1
Grupo da caulinita - serpentina
PRINCIPAIS MINERAIS DE ARGILA
CAULINITA – grade 1:1
Mineral formado por 2 folhas: Si + Al
• Espaçamento basal de 7,2 Å - não expansiva (água não penetra)
• Cristais com diâmetro: entre 0,2 a 2 m
• eletricamente neutras- não apresenta substituição isomórfica- cargas geradas- rompimento das arestas do cristal ou dissociação do H+
• CTC: 3 a 15 e.mg/100g de material seco
• Abundância:solos com lixiviação de bases
baixa concentração de cátions
solos de clima quente e úmido
solos com pH ácido
• Produto de intemperização de feldspato de Na, de K e de micas hidratadas
PRINCIPAIS MINERAIS DE ARGILA
HALOISITA - grade 1:1
• Forma desidratada (meta-haloisita) e hidratada com 4 moléculas de água (endelita) entre as folhas
• CTC endelita: entre 40 e 50 e.mg/100g de material seco
• CTC meta-haloisita: entre 5 e 15
• Morfologia tubular (diferente da caulinita – placas)
• Processo irreversível quando desidratada (60-75oC)
PRINCIPAIS MINERAIS DE ARGILA
GRUPO DA ESMETITA – grade 2:1
• Forma: 2 lâminas de sílica e 1 de alumina entre elas
• Montmorilonita, beidelita, nontronita, saponita e hectorita
• Argila expansiva: montmorilonita e vermiculita
• Não expansiva: ilita
• Substituições isomórficas freqüentes
Al por Mg, Fe e Zn ou outros com no coordenação 6)
Si por Al – DIFERENTES ARGILAS
• CTC: montmorilonita de 80 a 150 e.mg/100g- substituições isomórficas e arestas quebradas
• Expansão reversível (solos com fendas)
• Tamanho: muito menores que caulinita
Ambiente de formação:
Clima: a precipitação pluviométrica geralmente menor que a evapotranspiração
Drenagem: solo mal drenado, com retenção de Ca, Mg, Na e K, e ainda ferro disponível
pH: um meio básico que proporcione suficiente Mg2+ e Fe2+ com adição de Al3+ e Si4+
Drenagem fundamental na origem das argilas, sobre uma mesma rocha básica, se pode formar caolinita ou montmorilonita.
PRINCIPAIS MINERAIS DE ARGILA
VERMICULITA
• Estrutura: camadas de talco ou mica e água
• Substituição do Si por Al, ou de Mg por Fe
• água interlamelar- ligada aos cátions e água livre
• CTC: 100 e 150 e.mg/100g de material seco
ILITA
• Íons de K entre lâminas
• Rigidez - Não expansiva
• CTC: 20 a 40 e.mg/100g de material seco
PRINCIPAIS MINERAIS DE ARGILA
CLORITA
• Estrutura: grade 2:2 ou 2:1:1
• Intercalação de micas (talco) com brucita
• Substituições isomórficas
ALOFANITA
• Material amorfo (tetraedros de Si e octaedros de Al), agregado hidratado e noduloso
• Associação com a haloisita
• Comum em solos vulcânicos
• Elevada CTC
PRINCIPAIS MINERAIS DE ARGILA
ÓXIDOS LIVRES DE FERRO E ALUMÍNIO
• Óxidos/hidróxidos de Fe, Al ou Ti
• Resistência à lavagem (latossolização)
Oxissois: atributos físicos e químicos
• Exemplos: hematita, goetita, limonita, magnetita, todos os óxidos de Fe, gibsita, boemita, óxidos de Al.
Óxidos de Ferro
IMPORTÂNCIA E RELAÇÕES COM O SOLO E PLANTAS
Determinação da CTC (fração mineral e orgânica):
• reserva de nutrientes
plantas e microrganismos
• retenção de nutrientes, não lixiviável
Área específica
CTC