Atributos Físicos e Químicos do Solo - Acidez

Prévia do material em texto

29/05/2013
1
REAÇÃO DO SOLO
Atributos físicos e químicos do solo
-Aula 11-
Prof. Alexandre Paiva da Silva
INTRODUÇÃO
 Solos ácidos: distribuição geográfica
Efeito sobre as culturas e nos atributos do solo
Acidez superficial e sub-superficial
Importância: práticas de correção e uso dos 
recursos naturais
29/05/2013
2
DISTRIBUIÇÃO DE SOLOS ÁCIDOS NO MUNDO
CONCEITOS ÁCIDO-BASE
 Definições ácido-base: Arrhenius e Brönsted-Lowren
– Arrhennius (1884)
• ácidos → substâncias com H, que em solução 
produzem H+
• bases → são substâncias com H, que em solução 
produzem OH-
– Brönsted-Lowren (1923)* 
• ácidos → espécie química que doa prótons
• bases → espécie química que recebe prótons
– HA + H2O ↔ A
- + H+
– B + H2O ↔ BH
+ + OH-
29/05/2013
3
ORIGEM DA ACIDEZ DO SOLO
Acidez natural → Material de origem → INTEMPERISMO
Grupos ácidos da Matéria orgânica
Argilominerais
Absorção e exportação de cátions
Erosão e 
Fertilizantes amoniacais
Oxidação biológica da Matéria orgânica e de S
ORIGEM DA ACIDEZ DO SOLO
 Remoção de bases
• Remoção de cátions básicos por culturas, erosão e lixiviação
–  formas trocáveis de H+ e Al3+ no complexo de troca
–  concentração na solução → Hidrólise → ACIDEZ 
Grupos ácidos da Matéria orgânica
• Ionização de H de ácidos carboxílicos, fenólicos e alcóois
• Mineralização e liberação de compostos de N e S
–  Oxidação e liberação de prótons na solução
– NH4 + 2O2 + H2 → NO3 + 2H3O
+
– S + 3/2 O2 + 3H2 → SO4
2- + 2H3O
+
29/05/2013
4
ORIGEM DA ACIDEZ DO SOLO
Grupos ácidos da Matéria orgânica (continuação)
• Oxidação biológica de compostos orgânicos
•  Produção de CO2 → Reage com H2O → Forma HCO3 → 
Dissociação → Liberação de prótons → ACIDEZ
– CO2 + H2O → H2CO3 ↔ H
+ + HCO3 ↔ CO3
2- + 2H+
 Argilominerais
• Grupos estruturais Si-OH e Al-OH de argilas silicatadas / óxidos
-Argilas silicatadas
• Si ] OH + H2O ↔ Si ] O
- + H3O
-
-Óxidos e hidróxidos de Fe e Al 
• Al ] OH + H2O ↔ Al ] O
- + H3O
-
• Fe ] OH + H2O ↔ Fe ] O
- + H3O
-
ORIGEM DA ACIDEZ DO SOLO
 Fertilizantes minerais
• Nitrogenados amoniacais → sulfato e nitrato de amônio
• Oxidação do amônio → NITRIFICAÇÃO
– 2NH4
+ + 3O2 → 2NO2
- + 2H2O + 4H
+ + ENERGIA → Nitrosomonas
– 2NO2
- + O2 → 2NO3
- + ENERGIA → Nitrobacter
• O NH4
+ pode deslocar O Al3
+ adsorvido e aumentar a acidez
– Argila ] Al3+ + 3NH4
+ ↔ Argila ] NH4+ + Al3+
– Al3+ + 6H2O ↔ Al (OH)3 + 3H2O
+
EQUIVALENTE DE ACIDEZ 
• Quantidade de corretivo requerida por unidade de fertilizante usada para 
retornar o pH para valores antes da aplicação (VIDE TABELA)
29/05/2013
5
Influência da fonte de N sobre a acidez 
(pH) do solo
Dose de N 
(kg/ha)
Fonte
(NH4)2SO4 CO(NH2)2
---------------pH--------------
0 5,85 5,76
50 4,99 5,47
100 4,22 5,39
150 4,00 5,15
200 3,87 4,89
Efeito do pH sobre a disponibilidade de nutrientes
29/05/2013
6
COMPONENTES DA ACIDEZ
 Diferentes componentes contribuem para reação ácida ou 
básica
– Ácidos orgânicos ou inorgânicos → decomposição da MOS
– Respiração das raízes → H2CO3 em água
– Nitrificação
– Perda de bases por troca
O íon H+ pode assumir duas diferentes formas
• Adsorvido na superfície do complexo de troca
– Os íons trocáveis se dissociam em íons H+ livres e a quantidade 
adsorvida está em equilíbrio com a solução
• Na forma de íons livres na solução
TIPOS DE ACIDEZ
 Tipos de Acidez
• Tipo de íons e grau de ionização e dissociação
– ACIDEZ ATIVA E ACIDEZ POTENCIAL
• ACIDEZ ATIVA
– Compreende os íons H+ livres; medida por pH → regula o crescimento 
vegetal
• ACIDEZ POTENCIAL
– Compreende os íons H+ trocáveis → acidez de reserva ou trocável; 
medida por curva de titulação
• ACIDEZ TOTAL
– ACIDEZ POTENCIAL + ATIVA (1000x – 100.000x)
 A acidez do solo resulta do equilíbrio I, Q E Q/I (VIDE FIG)
29/05/2013
7
ACIDEZ ATIVA E POTENCIAL
Figura 1 Representação da acidez ativa e da acidez potencial.
ORIGEM DA ACIDEZ POTENCIAL
 
 Al+3 Al+3 solução + HOH Al(OH)
2+
solução + H
+ 
 
 
Al+3 + H2O Al(OH)
2+ + H+ pKa1 = 5,0 
 
 Al(OH)2+ + H2O Al(OH)2
+ + H+ pKa1 = 5,1 
 
 Al(OH)2
++ H2O Al(OH)3
0 + H+ pKa1 = 6,7 
 
 Al(OH)3
0 + H2O Al(OH)4
- + H+ pKa1 = 6,2 
 
COLÓIDE 
- 
29/05/2013
8
DISTRIBUIÇÃO RELATIVA DAS ESPÉCIES DE ALUMÍNIO 
DE ACORDO COM O pH DA SOLUÇÃO
TIPOS DE ACIDEZ
• FATOR INTENSIDADE (I)
– ACIDEZ ATIVA
– concentração efetiva de H+ na solução → pH do solo
• FATOR QUANTIDADE (Q)
–ACIDEZ TROCÁVEL
–Concentração de H+ e Al3+ e outros cátions de hidrólise ácida por forças eletrostáticas → 
(Al3+)
–ACIDEZ NÃO TROCÁVEL
–Concentração de H e Al3+ adsorvidos de forma eletrovalente e H ligado covalentemente → 
(H + Al)
–Dissociação de compostos orgânicos, grupos OH das superfícies de argilas e polímeros de 
Al
• FATOR CAPACIDADE (Q/I) → Poder tampão da acidez
– Resistência à mudança de pH com adição ou remoção de ácido ou base
– Quantidade de base para aumentar 1 und. de pH
– Depende do complexo de troca
29/05/2013
9
PODER TAMPÃO DOS SOLOS
Curvas de neutralização de cinco amostras de solos com CaCO3, 18.837 – Regossolo; 18.801 – Latossolo
Vermelho-Amarelo, fase arenosa; 18.819 – Latossolo Vermelho-Amarelo, húmico; 18.819 – Latossolo Vermelho-
Escuro orto; 18.831 – solo com B câmbico. Fonte: Raij (1979).
DETERMINAÇÃO DA ACIDEZ
 ACIDEZ ATIVA
 Fatores Envolvidos
-precipitação
-manejo do solo
-época de amostragem e preparo de amostras
-adubações
 Métodos de Determinação
-Potenciométricos: Eletrodo de vidro ↔ Eletrodo de Calomelano
– Água, KCl* e CaCl2 10 mmol/L* ↔ 1:1 e 1:2,5
 Variáveis que influenciam os Valores
-Efeito diluição: < relação solo:solução →  pH em solos ácidos
-Tempo de equilíbrio: profundidade de imersão do eletrodo
-Sais solúveis: afeta a atividade dos íons H+
-CO2 :  pH do solo → ↓ pressão de CO2
-Potencial redox: oxidação de Fe e Mn
29/05/2013
10
DETERMINAÇÃO DA ACIDEZ
 ACIDEZ TROCÁVEL
Princípio
• A solução de KCl 1 mol/L a pH = 5,5, pelo excesso de K, extrai, 
por troca, H + Al, retido nas micelas por forças eletrovalentes
Metodologia
• 10 cm3 TFSA + 100 mL KCl 1 mol/L → agitação (5 min) → 
Reposuo (16 h) → Alíquota (sobrenadante)) → TITULAÇÃO 
(NaOH) 50 mmol/L com fenolftaleína
Aplicações
• Cálculos de m % e CTCefetiva
DETERMINAÇÃO DA ACIDEZ
 ACIDEZ POTENCIAL
Princípio
• Após a extração de Al3+ por KCl → pequena quantidade de 
acidez não trocável
• Refere-se aos íons H + Al3+ adsorvidos a MOS extraída com 
acetato de Ca em pH = 7,0
• A solução de acetato de Ca, pH = 7,0, torna-se ácida após reagir 
com o solo → deslocamento do H+ solução → ácido acético;
• O íon Al3+ também é deslocado para a solução formando acetato 
de Al;
• Os íons de H + Al3+ deslocados para a solução são titulados com 
solução básica (NaOH)
• Solução Tampão SMP 
29/05/2013
11
CORREÇÃO DA ACIDEZ DO 
SOLO
(CALAGEM)
CALAGEM
Conceito
 Processo de aplicação de calcário (ou derivados) ao solo
Origens (tipos) de calcário
•Calcário cristalino: originado de rochas antigas cristalinas do pré-
cambriano (há cerca de 2,5 bi anos).
•Calcários metamórficos (pré-cambriano)
•Calcário sedimentares (rocha química ou precipitada)
•Calcários modernos (conchas, recifes de corais)
29/05/2013
12
OBJETIVOS E BENEFÍCIOS DA CALAGEM
elevar o pH
fornecer Ca e Mg como nutrientes
diminuir ou eliminar os efeitos tóxicos do Al, Mn e Fe
diminuir a fixação de P
aumentar a disponibilidade de N, P, K, Ca, Mg, S e Mo
aumentar a eficiênciados fertilizantes
aumentar a atividade microbiana
melhorar os atributos físicos do solo
CARACTERÍSTICAS DOS CALCÁRIOS
NATUREZA QUÍMICA
Calcários (calcítico – CaCO3 e dolomítico - (Ca, Mg)CO3
Óxidos – CaO, MgO
Hidróxidos – Ca(OH)2, Mg(OH)2
Silicatos – CaSiO2
29/05/2013
13
CLASSIFICAÇÃO DOS CALCÁRIOS
REAÇÕES
– CaCO3 + H2O → Ca
2+ + CO3
-2 (kb = 2,2 x 10-4)
– CO3
-2 + H2O → HCO3
- + OH- (kb = 2,4 x 10-4)
– HCO3
- + H2O → H2CO3 + OH
-
Qual tipo de calcário deve ser aplicado/adquirido?
 calcítico, magnesiano, ou dolomítico?
CARACTERÍSTICAS DOS CORRETIVOS
Poder de neutralização (PN)
 Granulometria (ER)
 Poder relativo de neutralização total (PRNT)
29/05/2013
14
PODER DE NEUTRALIZAÇÃO (PN)
-Quantidade de H+ que pode neutralizar
- Depende de natureza química e grau de pureza
- Calcário- padrão = 100%
PN = percentagem equivalente em CaCO3
PN = (%CaO . 1,79) + (%MgO. 2,48)
-Ex: calcário com 30% de CaO e 10% MgO => PN = 78,5
“CaO x 1,79 = CaCO3”; “MgO x 2,5 = CaCO3”
-100 kg desse corretivo tem poder neutralizante de 78,5 kg de
CaCO3
GRANULOMETRIA (ER)
-< tamanho de partículas => maior eficiência.
ER (%) = (A.0,2) + (B.0,6) + (C.1,0)
ER = percentagem que reage em três meses
A = Percentagem de partículas de 0,84 a 2 mm
B = Percentagem de partículas de 0,3 a 0,84 mm
C = Percentagem de partículas menor que 0,3 mm
Ex: A = 30%, B = 20%; C = 60%
ER(percentagem que reage em três meses)= ?
29/05/2013
15
PODER RELATIVO DE 
NEUTRALIZAÇÃO TOTAL (PRNT)
PRNT (%) = (PN x ER)/100
-Ex: PN = 90% e ER = 70%
Quantidade de calcário a ser aplicada:
QC = (NC x 100)/PRNT
-Ex: NC = 2,5 t/ha calcário (quanto aplicar?).
-Efeito da profundidade de incorporação e da área de
aplicação
NECESSIDADE DE CALAGEM OU DE 
CALCÁRIO (NC)
Diferentes métodos
Correlação pH x V %
 Incubação
 SMP
 Neutralização da acidez trocável
Teores de Ca + Mg trocáveis
Saturação de bases*
 Neutralização da acidez trocável mais elevação de Ca e Mg*
29/05/2013
16
MÉTODO DE SATURAÇÃO DE BASES
NC = (V2 – V1) x CTC
PRNT
- NC = necessidade de calcário, t/ha
-V2= saturação por base desejada, %
-V1= saturação por base atual do solo, %
V1= SB x 100
CTC
T = CTC potencial = SB + (H+Al), cmolc/dm
3
MÉTODO DE NEUTRALIZAÇÃO DE Al3+ 
FORNECIMENTO DE Ca2+ e Mg2+
 NC = CA + CD
CA = Y [Al3+ - (mt × t/100)], em t/ha
• Y = valor variável em função da capacidade tampão da 
acidez e definido com base na textura
• Al = acidez trocável, cmolc/dm
3
• mt = máxima saturação por Al tolerada pela cultura, %
• t = CTC efetiva, cmolc/dm3
 CD = X – (Ca2+ + Mg2+), em t/ha
• X = exigência da cultura em Ca e Mg
• Ca2+ + Mg2+ = teores de Ca e Mg trocáveis no solo, 
cmolc/dm
3
29/05/2013
17
QUANTIDADE DE CALCÁRIO
 QC = NC × SC/100 × PF/100 × 100/PRNT, t/ha 
 NC = necessidade de calagem por um dos métodos
 SC = percentagem da superfície do terreno a ser coberta na 
calagem, %;
 PF = profundidade de incorporação do calcário, cm;
 PRNT = poder relativo de neutralização total do corretivo, %
Obs: sob quais condições QC será igual a NC ?