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FUNDAMENTOS DE PEDOLOGIA 33 
Roteiro de estudo 6 
Assunto: Composição e estrutura dos principais minerais de argila do solo 
 
OBJETIVOS 
 
 Ao final o aluno deverá ser capaz de: 
 
 -Relacionar os principais minerais de argila que podem ocorrer nos solos brasileiros 
 -Diferenciar minerais 1:1 e 2:1 
 -Diferenciar minerais de argila de argilo-minerais 
 -Esquematizar a estrutura dos minerais 1:1 e 2:1 
 -Diferenciar argilas expansivas e não expansivas e exemplificar 
 
 
NOÇÕES 
 
 A palavra argila tem sido e é utilizada em dois sentidos: granulométrico e mineralógico. 
 Granulométrico (tamanho) para denominar material de qualquer composição cujo tamanho 
médio da partícula seja inferior a 0,002 mm (2) (minerais de argila). 
 Mineralógico para referir-se a um grupo de minerais com composição específica e um tipo 
particular de estrutura cristalográfica denominados de argilo-minerais. 
 
 Os argilo-minerais são silicatos hidratados de alumínio pertencentes ao grupo dos 
filossilicatos (filo = folha), podendo conter Fe, Mg, Ca, Na e K. De uma maneira geral as argilas 
(rochas ou argilas do solo) são constituídas predominantemente por argilo-minerais. A maioria das 
argilas é cristalina e a confirmação desse fato é corroborada através o emprego de raios-x e por 
meio de fotomicrografias eletrônicas que mostram as formas geométricas das partículas. 
 
 Principais minerais constituintes da fração argila dos solos 
 
 Argilo-minerais 
 Caulinita, haloisita 
 Esmectita (montmorilonita), vermiculita, ilita, clorita, vermiculita-Al, mica 
 Alofanas 
 Óxidos e hidróxidos de ferro - Goetita, hematita, ferridrita, lepidocrocita 
 Hidróxidos de alumínio - gibbsita 
 
 Estrutura cristalina dos minerais de argila 
 
 Argilo-minerais 
 Como o nome indica, são minerais pertencentes a classe dos filossilicatos (filo = folha). - 
silicatos hidratados de alumínio, sendo os principais constituintes da fração argila (< 0,002 mm) do 
solo e possuem formato laminar. O conhecimento da estrutura cristalina desses minerais permite 
entender como se formam, suas propriedades e a influência no comportamento físico e químico dos 
solos. 
 
 Unidades fundamentais da estrutura dos argilo-minerais 
 
 As unidades fundamentais da estrutura são grupos tetraédricos e grupos octaédricos com os 
quais são construídos todos os tipos de estrutura dos argilo-minerais. 
 Tetraedro de sílica: constituído por íon de silício rodeado por 4 oxigênios. Os tetraedros 
ligam-se entre si pelos oxigênios de suas bases, formando uma folha contínua geralmente 
denominada de folha de tetraedros (T)(Figura 1) 
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Figura 1. A) Tetraedro de silício e B) Folha de tetraedros 
 
 Octaedro de alumínio: consiste de íons O e OH- envolvendo íon Al numa configuração 
octaédrica, ligando-se entre si pelo O e OH-, compartilhados para formar folhas de octaedros (O) 
contínuas em 2 direções (Figura 2). 
 
 
Figura 2. Octaedro de alumínio e folha de octaedros 
 
 Essas folhas tetraédricas e octaédricas são contínuas nas direções dos eixos 
cristalográficos a e b e estão empilhadas umas sobre as outras na direção do eixo c (Figura 3 ). 
 
 
Figura 3. Empilhamento da folhas de tetraedros e folha de octaedros 
 
 O empilhamento de folhas octaédricas e tetraédricas entre si forma os tipos fundamentais da 
estrutura cristalina dos argilo-minerais. 
 
 União das folhas tetraédricas e octaédricas 
 
 A união das folhas octaédricas e tetraédricas não é um encaixe perfeito entre si ocorrendo 
esforços de tração e compressão que influenciam o tamanho e morfologia dos argilo-minerais. A 
ligação entre as folhas T e O é feita pelo compartilhamento de alguns íons de O comuns às duas 
folhas. 
 Camada - denomina-se de camada o resultado do empilhamento de uma folha T com uma 
folha O, ligadas pela chamada ponte de H, ou seja ligação entre os H dos T e OH dos O. É uma 
ligação muito firme e não permite clivagem. 
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 A união de uma folha de T com uma de O forma, portanto, uma camada e o mineral 
resultante é denominado do tipo 1:1. A união de duas folhas de T com uma folha de octaedro 
central forma também uma camada e o mineral resultante denomina-se do tipo 2:1. 
 
 Caulinita 
 
 É um argilo-mineral secundário formada por uma folha de T de Si04 e uma folha de O de 
Al2(OH)6, ligadas entre si em camada unida através de oxigênio em comum. É, portanto, do tipo 
1:1 (Figura 4 a) e, de maneira geral, apresenta lamina de formato hexagonal (Figura 4b). 
 
 
 
Figura 4 a. Estrutura da caulinita 
Figura 4 b. Microfotografia 
eletrônica 
de cristais hexagonais de caulinita 
 
 Composição química: A fórmula estrutural da cela unitária é Al4 Si4 010 (OH). 
 Composição percentual: SiO2 - 47% 
 Al2 03 - 40% 
 H2 0 - 13% 
 A espessura ou distância vertical entre as camadas basais é de 7,15 angstrons 
 
 
 
Figura 5. Representação esquemática da caulinita 
 
 Os planos entre as camadas 1:1 são planos de clivagem. As pontes de H entre camadas 
dificulta a clivagem e expansão pela entrada de água. A caulinita é a argila mais comum nos solos 
de todo o mundo, e principalmente daqueles que ocorrem nas regiões tropicais incluindo o Brasil. 
Pode ser originada pela alteração de minerais primários (feldspatos e plagioclásios principalmente) 
ou a partir do intemperismo de outras argilas (esmectitas, ilitas). A formação da caulinita é 
favorecida pela remoção de bases - cálcio, magnésio, potássio e sódio - condição na qual o ambiente 
fica ácido pela introdução de íons hidrogênio. 
 Possui baixa quantidade de cargas elétricas negativas (CTC de 4 a 12 e.mg) originadas 
basicamente pelo processo de quebra de arestas. Essas cargas são pH dependentes. 
 
 Esmectita (montmorilonita) 
 
 É um argilo-mineral do grupo dos filossilicatos constituído por 2 folhas de tetraedros 
SiO4 e 1 folha central de octaedros Al2 (OH)6 unidas por oxigênio comum às folhas - tipo 2:1- 
(Figura 6). 
 
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Figura 6 a. Estrutura da esmectita 
Figura 6 b. Microfotografia de cristais de 
esmectita 
 
 Composição química: Al4 Si8 O20 (OH)4. nH2 O (n=interlamelar) 
 Composição percentual: SiO2 67% (variável) 
 Al2 O3 28% 
 H2 0 5% 
 
 A espessura varia de acordo com o cátion interlaminar e com a quantidade de água 
entre as camadas. A monocamada tem 10 angstrons (saturada c/K) e expande para 18 angstrons 
quando hidratada.. As camadas são ligadas frouxamente pelo oxigênio da base dos tetraedros o que 
permite fácil clivagem e entrada de água. 
Esse mineral é encontrado em quantidades maiores nos solos cuja formação e ambiente 
permitiu acúmulo de bases e sílica, o que pode ser traduzido por material de origem rico em cálcio, 
magnésio e sílica, além de condições de baixa lixiviação. Essas condições são encontradas algumas 
vezes em solos jovens (Litólicos/Neossolos), em solos de regiões mais secas, assim como em 
alguns solos com impedimento de drenagem. Como exemplo podem ser citados os solos com argila 
de alta atividade tais como alguns Litólicos derivados de rochas básicas, solos Brunos Não 
Cálcicos, Brunizens e, principalmente, os Vertissolos. Nesses últimos os elevados teores de 
esmectita confere-lhes uma consistência caracterizada por extrema plasticidade e pegajosidade 
quando molhados e elevada dureza quando secos tornando-nos, portanto, solos difíceis de serem 
manejados embora tenham alta fertilidade natural. À medida que aumenta a quantidade desse 
mineral nos solos, mais problemático torna-se o seu manejo diferentemente, portanto, dos solos com 
predominância de caulinita em que dificuldades relacionadas com a consistência são menores. Nos 
solos de zonas tropicais, como é o caso da maior parte do território brasileiro, a presença de 
esmectitas é pouco comum devido ao alto grau de intemperismo a que foram submetidos.Possui grande quantidade de cargas elétricas negativas originadas por substituição 
isomórfica nos tetraedros (Si x Al) e octaedros (Al x Fe x Mg)e independentes de pH, originando 
alta capacidade de troca catiônica (T=100 e.mg/100 g). 
 Peculiaridades de sua estrutura conferem a este mineral uma grande capacidade de 
contração e expansão, além de elevada plasticidade e pegajosidade quando úmido e extrema dureza 
quando seco. 
No campo a presença deste mineral pode ser inferida através da consistência.ou pela 
presença de superfícies alisadas, estriadas e brilhantes nos elementos de estrutura do solo 
(superfícies de fricção (slikensides). Nas análises químicas sua presença é sugerida pelos altos 
valores de CTC, descontando-se o efeito da matéria orgânica. 
Esquematicamente a esmectita pode ser representada conforme a Figura 7. 
 
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Figura 7. Representação esquemática da estrutura da esmectita 
 
 Vermiculita 
 É um argilo-mineral do grupo dos filossilicatos constituído por 2 folhas de tetraedros 
(SiO4) e 1 folha central de octaedros (Al2 (OH)6 unidas por oxigênio comum às folhas (tipo 2:1). 
 Composição química: (Mg,Fe)3 (Alx Ai4-x) (OH)2 4H2O . Mgx 
 Composição percentual: SiO2 34% 
 Al2 O3 15% 
 MgO 23% 
 H2O 20% 
 Fe2O3 8% 
 
 É um mineral originado a partir da alteração da mica e pouco comum nos solos 
tropicais devido ser bastante instável nessas condições, intemperizando-se para outros minerais 
como esmectitas que, por sua vez, também é instável, e degrada-se originando a caulinita e óxidos 
de ferro. O mais comum, entretanto, é a ocorrência de intercalação de alumínio entre as lâminas de 
vermiculita originando a vermiculita com alumínio interlamelar (V-Al), muito comum nos solos 
tropicais e bastante resistente à degradação. 
Possui cargas negativas originadas por substituição isomórfica nos tetraedros (Si x Al) e nos 
octaedros(AlxMgxFe). Apresenta espessura de 10 angstrons quando desidratada, e 14 angstrons 
quando hidratada, sendo portanto um mineral com capacidade de contração e expansão. 
 
 Vermiculita-Al 
 É uma vermiculita com hidróxido de alumínio interlamelar. É produto do 
intemperismo da vermiculita. Muito comum em solos. 
 
 Mica (Al, Si, K, Fe, Mg) 
 É um argilo-mineral do grupo dos filossilicatos constituído por 2 folhas de tetraedros 
(SiO4) e 1 folha central de octaedros (Al2 (OH)6 unidas por oxigênio comum às folhas (tipo 2:1). 
Não expansiva. 
 Espécies: Micas ígneas - moscovita, biotita 
 Micas metamórficas - flogopita, sericita 
 Ilita - é uma mica empobrecida em K e enriquecida em água. 
 Composição percentual: SiO2 57% 
 Al2 O3 19% 
 K2O 5% 
 Fe2 O3 5% 
 H2 O 9% 
 
 Possui espessura de 10 angstrons e cargas negativas originadas por substituições 
isomórficas (CTC + 40 e.mg/100 g). A mica é um mineral herdado do material de origem. Pela 
remoção parcial do potássio e enriquecimento em água, origina um mineral denominado de ilita. 
Este, por sua vez, intemperiza-se para caulinita. Embora a mica e a ilita sejam minerais do tipo 2:1, 
não possuem capacidade de contração e expansão devido presença de potássio. Esquematicamente 
pode ser representada conforme Figura 8. 
 
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Figura 8. Representação esquemática da estrutura da mica. 
 
 Haloisita 
 Estrutura semelhante à caulinita 
 Espécies: Haloisita 2H2O (metahaloisita) - camada de água separa camadas da 
 estrutura. 
 Haloisita 4H2 O - (endelita) 
 Não ocorrem substituições isomórficas. Possui forma de tubos o que permite diferenciar da 
caulinita por microscopia eletrônica, a qual tem formato de laminas hexagonais. Pouco comum em 
solos. 
 
 Clorita 
 É um silicato de magnésio e alumínio hidratado composta por uma camada do tipo da mica e 
uma camada de brucita Mg3 (OH)6. 
 Composição química: Mg12 Si8 O20 (OH)16 
 Origina-se pela alteração de silicatos com Fe, Al, Mg como biotita, piroxênios e anfibólios, 
podendo ser de origem metamórfica (cloritaxisto) ou sedimentar. 
 Pouco freqüente em solos e, quando presente ocorre no horizonte C. Tem baixa estabilidade 
e se altera para vermiculita ou esmectita com alumínio interlamelar. 
 
 Interestratificados 
 São argilo-minerais de camadas mistas. A ilita, montmorilonita, clorita e vermiculita 
ocorrem em unidades compostas. A interestratificação pode ser regular ou irregular. São minerais 
em estágios transionais. 
 
 Gibbsita 
 Hidróxido de alumínio (Al2O3.3H2O). Muito comum em solos. Originada da alteração de 
feldspatos e também pela dessilicatização da caulinita. Sua estrutura é constituída por Al 
sanduichado por 2 placas de OH-. Espaçamento de 4,8 angstrons. Possui cargas dependentes de pH 
negativas ou positivas. As negativas são originadas pela dissociação de hidroxilas (OH-) da 
superfície do mineral por elevação do pH, enquanto que as cargas positivas se devem devido ao 
abaixamento do pH, quando a superfície do mineral adsorve H+. 
 
 Óxidos e hidróxidos de ferro 
 São muito importantes pois ocorrem praticamente em todos os solos e tem grande influência 
sobre a cor. Desenvolvem sítios de adsorção de cátions e ânions. Promovem agregação e 
cimentação. Possuem cargas dependentes de pH (positivas ou negativas). Refletem alguns aspectos 
de gênese de solos. Os mais freqüentes são a hematita e a goetita. 
 
 Goetita ( - FeOOH) 
 É o composto de ferro mais freqüente nos solos e também o mais estável. Tem a forma de 
acículas. A identificação por raios-x é feita pelas reflexões 4,18-2,69-2,4 angstrons. Possui cargas 
dependentes de pH que podem ser negativas, positivas ou nulas. A CTC é baixa. Confere cor 
amarela aos solos. 
 
 Hematita ( - Fe2O3) 
 Depois da goetita é o mais freqüente. A forma é geralmente hexagonal (<0,1 m ). A 
identificação por raios-x é feita pela presença das reflexões 2,7 - 2,52 - 3,68, sendo esta última 
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obtida apenas quando em altas concentrações. As cargas são em pequena quantidade e dependentes 
de pH (negativas, positivas ou nula). A CTC é baixa. Confere cor vermelha aos solos. 
 
 Ferrihidrita (Fe5H8 . 4H20) 
 Considerada como precursora da hematita. Freqüente em canais de drenagem e crostas de 
basalto alteradas. 
 
 Lepidocrocita ( - FeOOH) 
 Encontrada em ambientes mal drenados. Possui coloração amarela. 
 
 Alofanas 
 Constituídas por Si, Al e H2O. Características de solos derivados de cinzas vulcânicas. Não 
apresenta estrutura cristalina definida e sua determinação se faz por métodos químicos. 
 Ocorrência dos principais minerais encontrados na fração argila de solos do Brasil 
(Rezende,1988). 
 
 Caulinita - Ocorre praticamente em todos os solos do Brasil, principalmente nos Latossolos 
com Ki elevado e outros solos com argila de baixa atividade (Tb). 
 Esmectita - Encontrada nos Vertissolos, Rendzinas, Brunizens, Brunos Não Cálcicos e 
outros solos com argila de atividade alta (Ta). 
 Ilita - Nos solos jovens derivados de rochas que possuem mica, principalmente pelíticas e 
metapelíticas. 
 Vermiculita - Ocorre associada com a esmectita em muitos solos com argila de alta 
atividade (Ta). A vermiculita aluminizada é comum em solos ácidos com Ki relativamente elevado. 
Nas regiões subtropicais ela é mais aluminizada tendo, nesse caso, menor capacidade de troca 
catiônica. 
 Gibbsita - Nos Latossolos com Ki muito baixo e alguns Cambissolos tropicais de altitude. 
 Goetita - É praticamente o único óxido de ferro nos solos amarelos, mas está sempre 
presente em maior ou menor quantidade nos solos vermelhos. 
 Hematita - Responsável pela cor dos solos vermelhos. Ocorre nos solos bem drenados de 
regiões com períodos seco pronunciado, com teores elevados de ferro ou é herdada da própria 
rocha. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
.........................................................Bibliografia: 
Brady, N.C. Natureza e propriedades dos solos. Editora Universitária Freitas Bastos. 1983.647p. 
Moniz, A .C. (Coord.). Elementos de Pedologia. Editora USP. 1972. 459p. 
Rezende, M. Caracterização dos solos tropicais. MEC, ABEAS. 1988.181p.