Características Químicas de Solos

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Prática N°4
Nome: Vitória Eloíne de Almeida Costa Turma: IQUI 21
Título: Características Químicas de Solos 
Objetivos: 
a) Analisar o índice de acidez (pH), a condutividade elétrica e a carga dos solos. 
b) Analisar a oxidação da matéria orgânica de cada solo. 
c) Compreensão do aluno com equipamentos utilizados no laboratório, como peagâmetro.
Introdução
"É importante saber qual o pH de uma solução? 
Parece bem claro que, em certas circunstâncias, dependendo do que se pretende fazer em um experimento, a resposta é sim. Você já fez titulações de bases com ácidos e vice-versa, e já viu que o ponto crucial de uma titulação é saber quando a reação terminou pelo pH da solução. E em muitas outras situações o conhecimento do pH pode ser extremamente importante." (CONSTANTINO et al, 2004) 
"Há basicamente duas maneiras de se determinar o pH de uma solução: com o pHmetro (potenciômetro) ou de maneira clássica por meio dos indicadores, que podem ser usados em solução ou impregnados em papel." (CONSTANTINO et al, 2004) 
"O pHmetro é um aparelho capaz de realizar medidas elétricas, possuindo um tipo de eletrodo apropriado para mergulhar em soluções aquosas. Após calibrar o aparelho, mergulha-se o eletrodo em uma solução de pH desconhecido e o aparelho fará todas as conversões necessárias, fornecendo o pH da solução como leitura direta em um instrumento de ponteiro (analógico) ou em um mostrador digital." (CONSTANTINO et al, 2004) 
"O pHmetro é um aparelho capaz de realizar medidas elétricas, possuindo um tipo especial de eletrodo apropriado para mergulhar em soluções aquosas. Após calibrar o aparelho, mergulha-se o eletrodo em uma solução de pH desconhecido e o aparelho fará todas as conversões necessárias, fornecendo o pH da solução como leitura direta em um instrumento de ponteiro (analógico) ou em um mostrador digital. " (CONSTANTINO et al, 2004) 
"Existem diferentes tipos de eletrodos (tanto indicadores como de referência) e você aprenderá mais tarde, em seu curso de química, como eles são construídos e como funcionam, assunto fora de nossos objetivos presentes. Você deve, no entanto, saber que esses eletrodos são peças de vidro complexas e muito delicadas, contendo soluções (tipo solução de KCI, de calomelano etc.), condutores metálicos, membranas muito frágeis de vidro poroso, e devem ser mantidos sempre mergulhados em líquidos apropriados." (CONSTANTINO et al, 2004) 
"Na verdade, para medir o pH são necessários dois eletrodos (indicador + referência), mas os dois são geralmente combinados em uma única peça. (CONSTANTINO et al, 2004) 
"A calibração do pHmetro é feita mergulhando-se seu eletrodo em uma solução de pH bem determinado e ajustando os botões apropriados(ou teclas). Em geral, são necessárias duas soluções, de pH diferentes, para calibrar o aparelho (alguns pHmetros calibram-se com apenas uma solução, e outros requerem três soluções diferentes). Uma discussão detalhada desses procedimentos (que, por sinal, variam de um aparelho para outro) está também além de nossos objetivos. As soluções usadas para calibrar os pHmetros precisam ter o seu pH bem determinado e constante. Mais adiante, você vai ver que isso se consegue com soluções reguladoras, usualmente chamadas de tampões ("buffer" em inglês)." (CONSTANTINO et al 2004) 
"Você deve, também, considerar que a temperatura afeta as medidas de pH. Por isso, os pHmetros costumam ter compensação para a temperatura; em aparelhos mais sofisticados, a compensação é automática (o próprio aparelho mede temperatura e corrige a leitura de acordo com o valor medido), mas em aparelhos mais simples, você tem que ajustar manualmente o botão correspondente para o valor apropriado." (CONSTANTINO et al 2004) 
"Inicialmente, vamos repetir que os pHmetros e seus eletrodos são construídos em grande variedade de tipos, cada um com características próprias. Nenhum pHmetro dará leituras corretas de pH se as instruções correspondentes para calibração e uso não forem seguidas ao pé da letra. Se você tiver que operar um pHmetro que ainda não conhece, e não há ninguém que possa instruí-lo, é imperativo ler as instruções no manual do instrumento antes de utilizá-lo. Atitudes do tipo: "este aparelho é parecido com aquele que já conheço, então deve poder ser operado do mesmo jeito" têm alta probabilidade de resultar em "becos sem saída", com resultados experimentais de má qualidade.”
O pH é um importante indicador das condições química do solo, por possuir capacidade de interferir na disposição de vários elementos químicos essenciais ao desenvolvimento vegetal, favorecendo ou não suas liberações. BRADY (1983) descreve que o pH quando em condições muito ácidas, isto é abaixo de 4,5, pode resultar em dissolução de alguns elementos como ferro, alumínio e manganês, em proporções tais que, podem tornar-se tóxicos, dificultando o desenvolvimento de algumas plantas. Quando o pH se encontra muito elevado, isto é acima de 8,0 o ferro, o manganês e o zinco se tornam menos assimiláveis ao vegetal, também interferindo em seu desempenho. Já a condutividade elétrica (CE) é usada para medir a quantidade de sais presente em solução do solo. Quanto maior a quantidade de sais presente na solução, maior será o valor de CE obtido. TOMÉ Jr (1997) afirma que o excesso de sais na zona radicular independentemente dos íons presentes, prejudica a germinação, desenvolvimento e produtividade das plantas. Isso porque uma maior concentração da solução exige da planta um maior dispêndio de energia para conseguir absorver água (efeito osmótico) prejudicando seus processos metabólicos essenciais. Porém, deve ficar claro que cada espécie vegetal possui um nível de tolerância ao excesso de sais, fato que não será abordado neste relatório.
"A condutividade elétrica é a medida da capacidade de transportar corrente elétrica que solução aquosa apresenta. Esta capacidade depende presença de íons, de sua concentração total, da mobilidade e da temperatura (Greenberg et al., 1992). Ela é boa indicadora das modificações na composição da água, especialmente na sua concentração mineral, mas não fornece nenhuma indicação das quantidades relativas dos vários componentes (Almeida Neto, 2003)."
"Altos valores de CE indicam elevadas concentrações de substâncias iônicas dissolvidas e podem indicar características corrosivas da água. A CE indica a concentração de sais existentes na água, além de variações de pH e, portanto, representa uma medida indireta da concentração de poluentes (Almeida Neto, 2003). O monitoramento condutivimétrico de rios e lagos é usado para controlar a poluição (Greenberg et. al., 1992)." 
"A CE da água destilada está na faixa de 0,5 a 3 µS cm-1; e esgotos industriais apresentam CE normalmente acima de 10.000 µS cm-1 (Von Sperling, 1996). 
A CE do extrato de saturação de solos mais intemperizados está, normalmente, entre 0,05 e 0,35 dS m-1 e em solos menos intemperizados, os valores estão entre 0,05 e 0,35 DS m-1; no caso de solos menos intemperizados, os valores estão entre 0,20 a 1,0 dS m-1 e em solos de regiões com baixo índice pluviométrico, na faixa de 1,5 a 30 dS m-1 (Matos, 2004)."
Os solo apresentam, concomitantemente, cargas elétricas positivas e negativas. Essas cargas podem ser permanentes ou variáveis (dependentes do pH). A seguir, serão abordadas as principais maneiras pelas quais há formação de cargas no solo.
Material e Método
Experimento A- pH do Solo 
Pesou-se em copinho descartável de café 10 g de amostra de solo. Adicionou-se 25 ml de água destilada e fora agitado com bastão de vidro durante 45 segundos. Em seguida procedeu-se a leitura em peagâmetro já calibrado.
Experimento B-Condutividade do Solo 
As determinações da condutividade elétrica no solo foram realizadas de acordo com o procedimento estabelecido por Camargo et alii (1986) ou Raij et al. (2001) em extrato na relação 1:1
Experimento C - Carga do Solo
Colocou-se o solo em dois funis com papel filtro, acima de um becker.
Em um becker colocou-sedicromato de potássio (cor da Fanta - CrO4-), 
Experimento D-Oxidação da Matéria orgânica Adicionou-se 10 gotas de Peróxido de Hidrogênio a 10%.
Resultados e Discussões
Experimento A - pH do Solo
	
	Solo Superfície/ Composto Orgânico
	Areia
	Solo Profundo
	pH
	6,03
	6,22
	5,01
	T °C
	23,0
	23,8
	24,2
Nos solos, a amplitude de pH da solução do solo, chamado pH em água, é de 3,0 a 9,0, embora os valores mais comuns ocorrem na faixa intermediária. Nos solos do Rio Grande do Sul, mais da metade dos solos apresentam pH em água na faixa de 5,0 a 6,0 (Tabela 5), ou seja, são ácidos. 
Porém, a acidez do solo não é composta somente pelos hidrogênios presentes na fase líquida do solo, pois parte deles está adsorvido às cargas elétricas dos coloídes da fase sólida. Assim, a acidez dos solos é dividida em dois tipos: Acidez ativa (na solução do solo) e acidez potencial (hidrogênios adsorvidos). A distribuição quantitativa dos íons hidrogênio nessas duas formas segue o mesmo princípio dos elementos nutrientes, ou seja, há uma pequena quantidade de H+ na solução e, quando estes são consumidos, a fase sólida os repõe, manifestando o poder tampão do solo. Quando em excesso, a acidez do solo é nociva para as plantas, pois há aumento das quantidades de elementos tóxicos (como alumínio e manganês trocáveis), diminuição da disponibilidade de nutrientes (principalmente os aniônicos), dentre outras conseqüências. Por isso, uma das práticas mais difundidas dentro da agricultura é a aplicação de calcário ao solo (calagem), que tem por objetivo corrigir a acidez do solo.
Experimento B
	
	Solo Superfície/ Composto Orgânico
	Areia
	Solo profundo
	Condutividade Elétrica
	478 µS
	0 µS
	16 µS
As cargas elétricas do solo são fundamentais para a sustentação do crescimento e desenvolvimento das plantas porque são elas as responsáveis pela retenção dos nutrientes essenciais no solo. Se isso não ocorresse, os nutrientes seriam levados pela água que infiltra no solo durante as chuvas (processo conhecido como lixiviação). Por causa das cargas, especialmente dos argilominerais e matéria orgânica, o solo funciona como um reservatório que estoca nutrientes, liberando-os para a solução do solo em pequenas quantidades, de onde as plantas podem absorvê-los. 
As estruturas dos minerais do solo não são perfeitas, ocorrendo falhas, distorções e substituições de átomos dentro da rede cristalina. Esses defeitos internos da estrutura cristalina geralmente resultam em desbalanços elétricos dos minerais, fazendo com que apresentem, permanentemente, cargas, as quais irão se manifestar na superfície dos minerais. 
Os minerais das frações silte e areia, devido ao seu maior tamanho e menor ASE, não manifestam facilmente na superfície suas cargas oriundas dos desbalanços. Além disso, os minerais das frações mais grosseiras são geogênicos, isto é, provenientes da rocha matriz, possuindo menos 
defeitos pela menor ocorrência de substituições de átomos. Já os minerais da fração argila normalmente são pedogênicos, isto é, formados pela recristalização a partir de átomos originários do desmonte dos minerais do material de origem. Com isso, os minerais da fração argila possuem 
maior número de imperfeições, gerando mais cargas elétricas. Assim, as frações mais grosseiras (silte e areia) exercem pouca influência sobre o conteúdo total de cargas de um solo.
Além das cargas originadas das imperfeições dos minerais, chamadas cargas permanentes, nas bordas das argilas podem ocorrer reações físico-químicas com a fase líquida do solo, gerando cargas na superfície das argilas. Essas cargas são formadas principalmente pela adsorção ou dessorção de íons hidrogênio nos grupos funcionais das argilas, gerando, respectivamente, cargas positivas ou negativas. Essas cargas, por sua característica dinâmica, são de efeito temporário e variam conforme a concentração de hidrogênio na solução do solo, ou seja, variam com o pH do solo. Por esse motivo, essas cargas são chamadas de cargas variáveis ou cargas dependentes do 
pH. Fenômeno semelhante ocorre com o material orgânico adicionado ao solo, que vai sofrendo transformações físico-químico-biológicas até atingirem o tamanho coloidal, quando passa a ser chamado de matéria orgânica ou húmus do solo. Durante essas transformações, várias ligações moleculares são quebradas, restando radicais químicos com cargas elétricas. Por seu amorfismo, a matéria orgânica possui ASE muito maior que os argilominerais e, conseqüentemente, uma quantidade de cargas expostas muito maior que eles.
Experimento C - Carga do Solo
	
	Solo Superfície/ Composto Orgânico
	Areia
	Solo Profundo
	Dicromato de Potássio (-)
	Não Reteve
	Não Reteve
	Não Reteve
	Azul de Metileno (+)
	Reteve parcialmente com maior intensidade
	Reteve cor-incolor
	Reteve
O percolado ficou da mesma cor porque o corante CrO4- ( ânion, não é retido pelo solo). O percolado é transparente, porque o corante é um cátion retido pelo solo.
O método utilizado e citado para a determinação de matéria orgânica no solo, 
contido no Manual de Análises Químicas de Solos, Plantas e Fertilizantes, editado pela Embrapa Solos, inclui método volumétrico pelo dicromato de potássio. “No ânion dicromato (Cr2O72-), o Cr6+ oxida a matéria orgânica contida no solo, a gás carbônico (CO2), enquanto sofre redução a Cr3+. A análise termina com a determinação título métrica da quantidade de dicromato ainda não oxidado, por meio de sulfato ferroso amoniacal (sal de Mohr).” (SILVA, 1999).
KERGOET e CIMPELLI (1980) estudaram o comportamento de areias contaminadas por argila, realizando ensaios de granulometria por peneiramento e sedimentação, equivalente de areia, proctor normal e azul de metileno. Esses autores chegaram a correlações entre o valor de azul e a massa específica aparente seca máxima obtida do ensaio de compactação na energia normal, concluindo que existe real possibilidade de se introduzir o valor de azul nas classificações atuais de solos, desde que complementado por critérios granulométricos indispensáveis.
O ensaio da mancha de azul de metileno é capaz, inclusive, de caracterizar solos lateríticos. Uma vez que solos lateríticos ou de comportamento laterítico possuem como principal argilo-mineral constituinte a caulinita revestida por óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio e sendo pequena a adsorção do corante azul de metileno por solos com tais características, resulta que solos lateríticos ou de comportamento laterítico possuem menor capacidade de adsorção deste corante do que solos de comportamento não-laterítico, considerando-se proporções equivalentes de fração argila.
Experimento D - Oxidação da Matéria Orgânica
	
	Solo superfície/ Composto Orgânico
	Areia
	Solo Profundo
	Peróxido de hidrogênio (50%)
	Reagiu havendo liberação de CO2
	Não reagiu
	Não reagiu
Após a adição de 10 gotas da substância esperou-se pela reação, para ver quem liberava maior teor de CO2 possui maior teor de matéria orgânica.
A Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e a Degussa estão envolvidas no desenvolvimento de um processo oxidativo avançado (POA) com peróxido de hidrogênio que promete eliminar quaisquer resquícios de hidrocarbonetos ou até dos perigosos contaminantes POPs (poluentes orgânicos persistentes).
A aplicação básica se funda na chamada reação Fenton, com peróxido de hidrogênio como agente oxidante e sulfato de ferroso como catalisador, em meio ácido. A ação de descontaminação do peróxido de hidrogênio, assim como dos outros POAs, se deve à geração de radicais de hidroxila (OH-), com alto poder oxidante que promove a degradação de vários compostos poluentes. No caso do peróxido de hidrogênio cada molécula, ao se decompor, gera dois radicais OH-. Para reforçar o processo, a pesquisa da Unicamp também sugere a reação foto-fenton, no qual os POAs também consideram os raios ultravioleta do sol para ativar o processo oxidativo avançado.
Conclusão
 Pode-se analisar a acidez etemperatura, assim como a condutividade elétrica e a carga de cada solo, analisou-se também a oxidação de oxidação da matéria orgânica de cada: areia, superfície/composto orgânico e profundo. Houve a compreensão dos alunos com os equipamentos que são utilizados no laboratório dos quais não haviam tido o conhecimento.
Referências
http://www.quimica.com.br/ambiente-peroxido-de-hidrogenio-descontamina-solos/
CONSTANTINO, M. G. et al. Fundamentos de Química Experimental. Vol. 53. São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo (EDUSP), 2004. 272 págs.
http://www.agronomiaufs.com.br/index.php/material-de-aula/category/55-210404-fisica-do-solo?download=253%3Afertilidade-do-solo-quimica-do-solo-classificacao-do-solo-material-enviado-pelo-prof
BRANDÃO, S.L; LIMA, S.C. PH e condutividade elétrica do solo, em áreas de pinus e cerrado, em Uberlândia. Revista On line: Caminhos de Geografia. N° 3, jun. 2002
OLIVEIRA, C.L.; PERMONIAN, L.M. Determinação de matéria orgânica no solo por espectrometria no visível. Revista Científica Eletrônica de Agronomia, São Paulo
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAgOGMAK/classificacao-solos-1?part=2