CCA 211 - Aula 8 - Componentes minerais e orgänicos dos solos

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GËNESE E MORFOLOGIA DOS SOLOS
COMPONENTES MINERAIS E ORGÄNICOS DOS SOLOS
Minerais
45%
Mat. Org.
5%
Ar
20–30%
Água
20-30%
COMPONENTES MINERAIS E ORGÄNICOS DOS SOLOS
FRAÇÕES MINERAIS 
Fe 
O 
O Si O 
O 
Fe 
Fe 
Fe 
Fe 
Zn 
Ca 
Na 
Fe 
M
g 
O 
P
O 
OH 
O
Al O
O
O O
O 
O 
O 
ROCHA 
 ARGILA 
< 0,002 mm 
 SILTE 
0,05 - 0,002 mm 
 AREIA 
2 - 0,05 mm 
 MATAÇÕES, CALHAUS, 
CASCALHO 
 > 2 mm 
H2PO3
, 
NO3 
Mn4+ 
Ca2+ 
 
Mg2+ 
 
Fe3+ 
 
CO2, 
O2, 
O2, 
Ca2+ 
 
Fe3+ 
 
Mg2+ 
 
CO2, 
Fe3+ 
 
Mg2+ 
 
COMPONENTES MINERAIS + SOLUÇÃO DO SOLO
INTEMPERISMO
PARTÍCULAS MINERAIS
Frações
Sistemas
USDA1 ISSS2
...................Ø em mm .....................
Areia muito grossa 2 - 1 --------
Areia grossa 1 – 0,5 2 – 0,2
Areia média 0,5 – 0,25 ----------
Areia fina 0,25 – 0,10 0,2 – 0,02
Areia muito fina 0,10 – 0,05 ----------
Silte 0,05 – 0,002 0,02 – 0,002
Argila < 0,002 < 0,002
Matacões > 200
Calhaus 200 – 20
Cascalhos 20 - 2
1Sistema Norte Americano, Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA).
2 Sistema Internacional ou Atterberg, Sociedade Internacional de Ciência do Solo (ISSS).
COMPOSIÇÃO MINERALÓGICA DAS FRAÇÕES
Fonte: Brady & Weil (1996)
CARACTERÍSTICAS DAS FRAÇÕES MAIS FINAS
AREIA SILTE
Solta, textura áspera ao tato sedosa ao tato
grãos simples (não forma agregados) Praticamente não agrega
não plástica, não pegajosa não plástica, não pegajosa
não pode ser deformada Pouca deformação
não higroscópica ligeira ou baixa higroscopicidade
poros grandes poros de tamanho intermediário
não coesa apresenta ligeira coesão quando seco
pequena SE SE com valor intermediário
CTI praticamente ausente CTI baixa
CARACTERÍSTICAS DAS FRAÇÕES MAIS FINAS
ARGILA - < Min. Primários - > Min. Secundários
Minerais Primários ⇒ Intemperismo ⇒Minerais Secundários 
Principais Minerais Primários Petrográficos:
Feldispatos potássicos – KSi3AlO8
Plagioclásios (feldispatos cálcio-sódicos) – (Na, Ca) Si2AlO8
Quartzo – SiO2
Biotita – K(Mg, Fe)3(OH, F)2Si3AlO10
Anfibólios – Ca2Mg5OH2Si8O22
Piroxênios – MgSiO3
Olivinas – (Mg, Fe)2SiO4
ARGILA - MINERAIS SECUNDÁRIOS
Intemperismo Químico (Hidrólise)
KAlSi3O8(K feldispato) + H+ + OH-→ H(AlSi3O8) + K + OH-
Sialitização – formação de silicatos de Al
PRINCIPAIS TIPOS:
Silicatados e Oxídicos (cristalinos e amorfos)
ARGILA - MINERAIS SECUNDÁRIOS
Características dos MS 
Fração Coloidal (0,001mm (1µm) – 0,000001mm(1nm)),
Cargas de superfície,
Adsorção de íons,
Retenção de água
Plasticidade e pegajosidade,
Susceptíveis de dispersão e floculação,
Exibem dureza e tenacidade quando seco,
Variam de volume com a umidade e,
Imprime cor e agregação aos solos minerais.
ARGILA - MINERAIS SECUNDÁRIOS
SILICATADOS⇒ Silicatos de Al hidratados com substituição de: Si por Al ou Al 
por Mg ou Fe.
Constituição: Elementos Alcalinos ou Alcalinos-Terrosos.
Ex: Caulinita, Montmorilonita, Vermiculita, etc.
OXÍDICOS⇒ Óxidos (O), hidróxidos (OH) e oxihidróxidos (O, OH) de Fe e Al.
Ex: goethita, Hematita e Gibbsita.
Fatores Condicionantes à Formação dos MS
Relação Si:Al no meio,
Presença ou não de alcalinos ou alcalinos-terrosos,
Balanço precipitação X evapotranspiração, etc.
ARGILA - MINERAIS SECUNDÁRIOS
Importância da Fração Argila dos Solos
Fração ativa do solo,
Participação nas reações físico-químicas dos Solos 
MINERAIS ARGILOSOS SILICATADOS (argilominerais)
Justaposição ou Condensação de:
• Lâmina de tetraedros de Si ⇒
• Lâmina de octaedros de Al ⇒
MINERAIS SILICATADOS ⇒ Filossilicatos
MINERAIS SECUNDÁRIOS
�Grupo dos minerais 2:1
Ligação Iônica entre o O apical do tetraedro e o Al do octaedro
Grupo das Esmectitas (montmorilonita)
• Não há Ligações de Pontes de H entre as unidades 2:1
FÓRMULA TÍPICA
Na0,67Si8 (Al3,33, Mg0,67) O20(OH)4
livro20001.tif
GRUPO DAS ESMECTITAS (MONTMORILONITA)
MINERAIS SECUNDÁRIOS
Grupo das Esmectitas
CARACTERÍSTICAS
•Cargas ƒ substituição isomórfica (Al por Mg) e baixa densidade de 
cargas;
• Alta Expansibilidade, distância entre planos atômicos não fixa;
• Troca de materiais (cátions, água ...) entre as un. 2:1;
• Superfície específica alta (600 – 800m2/g) – sup. internas;
• Alta CTC (80 – 120 cmolc/kg), quase independente do pH;
• Atividade Coloidal alta ⇒ altas plasticidade, pegajosidade e 
capacidade de expansão e contração;
• Provoca características específicas nos solos (rachaduras, estruturas 
prismáricas, “slikensides”...). 
GRUPO DAS VERMICULITAS
MINERAIS SECUNDÁRIOS
Grupo das Vermiculitas – 2:1
• Produto de alteração direta das micas;
• Lâminas de mica separadas por camadas de H2O;
• Não há Ligações de Pontes de H entre as unidades 2:1
FÓRMULA TÍPICA
Mgn (H2O)6 (Mg,Fe)3 Si4-n AlnO10(OH)2
CARACTERÍSTICAS
•Cargas ƒ substituição isomórfica (Si por Al) e alta dens. de cargas;
• Expansibilidade limitada, distância entre planos não fixa;
• Troca de materiais (cátions, água ...) entre as un. 2:1;
• Superfície específica alta (600 – 800m2/g) – sup. internas;
• Alta CTC (100 – 160 cmolc/kg), quase independente do pH;
• Atividade Coloidal alta ⇒ altas plasticidade, pegajosidade e capacidade de 
expansão e contração; 
�Grupo dos minerais 1:1
Ligação Iônica entre o O apical do tetraedro e o Al do octaedro
Grupo da Caulinita
• Ligações de Pontes de H entre as unidades 1:1
FÓRMULA IDEAL
2H(AlSi3O8) + 5H+ + 5OH-→ Al2Si2O5(OH)4 (caulinita) + 4H2SiO3
MINERAIS SECUNDÁRIOS
GRUPO DOS MINERAIS 1:1
Caulinita
Haloisita
MINERAIS SECUNDÁRIOS
Grupo da Caulinita
CARACTERÍSTICAS
• Baixa expansibilidade, distância entre planos atômicos fixa;
• Inexistência de troca de materiais entre as un. 1:1;
• Morfologia hexagonal;
• Superfície específica baixa (10 – 20 m2/g);
• Baixa CTC (3 – 10 cmolc/kg), altamente dependente do pH;
• Cargas ƒ pH (sem substituição isomórfica) nas bordas quebradas do 
mineral;
• Atividade Coloidal baixa ⇒ baixas plasticidade, pegajosidade e 
capacidade de expansão e contração;
• Ocorrência extremamente grande nos solos brasileiros. 
MINERAIS SECUNDÁRIOS
Óxidos de Fe e Al
• Importância significativa nos solos tropicais;
• Forte influência nas propriedades dos solos;
• Ex: hematita, goethita, lepdocrocita, maghemita, magnetita...
Óxidos de Fe
Intemperismo de MP – reações hidrolíticas e oxidativas.
Fe2SiO4 (Fe - Olivina) + 1/2O2 + 2H2O → Fe2O3(Hematita) + H4SiO4
Fe2O3(Hematita)→→→→ 2FeO(OH) (Goethita)
MINERAIS SECUNDÁRIOS
ÓXIDOS DE Fe
CARACTERÍSTICAS
• Indica estádio de intemperismo nos solos:
- Solos mais jovens ⇒ Fe total > Fe óxidos
- Solos mais velhos ⇒ Fe total = Fe óxidos
• Imprime cor aos solos:
- Hematita ⇒ vermelho – maior poder pigmentante.
- Goethita ⇒ amarelo
- Hematita + Goethita ⇒ alaranjado
• Formação de agregados pequenos e estáveis (Latossolos):
- argila + óxidos ⇒ agregados estáveis = areia;
• Superfície específica alta (100 – 400m2/g) – sup. internas;
• Pode adsorver ânions e cátions (fosfatos e metais pesados); 
MINERAIS SECUNDÁRIOS - Óxidos de Fe
TIPOS
Hematita (α – Fe2O3)
-Formação: posições mais elevadas na paisagem, solos derivados de rochas máficas 
e regiões quentes
Goethita (α – FeOOH) 
- Alta ocorrência nos solos brasileiros;
-Ocorre em quase todos os tipos de solos e condições climáticas.
Maghemita (γ - Fe2O3) e Magnetita (Fe3O4)
- Minerais acessórios nas rochas ígneas (básicas e ultrabásicas) geralmente na 
fração areia.
- Alta susceptibilidade magnética.
MINERAIS SECUNDÁRIOS
Óxidos de Al
Al2Si2O5(OH)4(caulinita)+5H 5OH → 2Al(OH)3 (gibbsita) + 2H4SiO4- Intemperismo de MP de Rochas Aluminosas
CARACTERÍSTICAS
• Indica estádio de intemperismo intenso nos solos:
- Solos mais velhos ⇒ lixiviação de quase todos os constituintes.
- Solos mais jovens ⇒ intemperismo de MP.
• Mais importante:
- Gibbsita - Al(OH)3
ÓXIDOS DE Al
CARGAS ELÉTRICAS
• PERMANENTES 2:1
• DEPENDENTES – 1:1 e Óxidos
• Origem das cargas negativas
– Cargas permanentes
• Substituição isomórfica
– Cargas dependentes de pH
• Dissociação de hidroxilas
• Origem das cargas positivas
• Protonação do hidrogênio
MINERAIS SECUNDÁRIOS - CARGAS ELÉTRICAS
MINERAIS SECUNDÁRIOS - CARGAS ELÉTRICAS
Átomos de oxigênio
Átomos de hidroxila
Átomos de silício
Átomos de Alumínio
MINERAIS SECUNDÁRIOS - CARGAS ELÉTRICAS
MINERAIS SECUNDÁRIOS - CARGAS ELÉTRICAS
Átomos de oxigênio
Átomos de fero
Octaedros vazios
COMPONENTES ORGÄNICOS DOS SOLOS
M
a
t
é
r
i
a
 
o
r
g
â
n
i
c
a
 
d
o
 
s
o
l
o
Viva
4%
Morta
96%
Microorganismos
60 - 80%
Fauna
 15 - 30%
Raízes
 5 - 10%
Húmus
 70 - 90%
Matéria Macroorgânica
10 - 30%
Ác. Fúlvicos
Ác. Húmicos
Humina
COMPONENTES ORGÄNICOS DOS SOLOS
FUNÇÕES NO SOLO
• FRAÇÃO VIVA
- Aeração
-Decomposição de Compostos
-Intemperismo
• FRAÇÃO MORTA
-Densidade do Solo
-Agregação
-Cor
-Capacidade de Troca Iônica
-Retenção de Umidade
-Complexação e Qualatação
-Mineralização (fonte de compostos – C, H, N, O, P e S)
COMPONENTES ORGÄNICOS DOS SOLOS
HUMINA
• Pouco solúvel
• Estável
•Baixa CTC
COMPONENTES ORGÄNICOS DOS SOLOS