FENÔMENOS DE ADSORÇÃO E TROCAS EM SOLOS

Muitos dos componentes da fase sólida do solo retêm moléculas ou íons, em forma mais ou menos permanente. Para analisar estes processos costuma utilizar o termo “troca ou alteração de íons”. Ainda que estes fenômenos sejam conhecidos há mais de um século e meio, ainda restam muitas perguntas sem uma resposta precisa; em parte porque nos solos ocorrem, ao mesmo tempo, fenômenos de diversos tipos de adsorção, mas também devido a que, como afirma Thomas (52), nem sempre é possível definir se os processos que acontecem são de troca, de adsorção ou de outro tipo. Sabe-se ainda, que a retenção de íons pode se produzir por meio de diferentes tipos de reações, particularmente no caso de solos com cargas variáveis, como descreve Stoop (51). Por sua forte influência sobre as propriedades dos solos, tanto químicas como físicas e biológicas, é importante ter um bom conhecimento destes fenômenos, fenômenos estes que já tem sido amplamente estudado em condições de clima temperado.

            A biografia sobre esta matéria emprega muitos termos, às vezes sem muita precisão. A continuação se expõem as definições que são usadas neste capítulo, empregando algumas das mais aceitas propostas pela Sociedade de Ciências do Solo dos Estados Unidos (44).
            Entende-se por adsorção o fenômeno pelo qual uma substância se une a uma superfície, ao ser atraído (a primeira) por forças que podem ser: eletrostáticas, de Van der Waals ou químicas, por um período mais ou menos longo. Quando as forças que interveem são predominantemente eletrostáticas, os processos são mais ou menos reversíveis e são chamados de troca iônica, devido a que além da adsorção de um íon é liberada uma quantidade equivalente de outra. Quando a união se deve a forças de Van der Waals, tem-se uma adsorção física, e nestes casos não se tem que liberar uma substância adsorvida. É útil lembrar que estas forças são aditivas e de curta distância. A retenção também pode ocorrer por meio de precipitação, fixação ou quimissorção, mas os últimos processos são pouco reversíveis.

TROCA DE CÁTIONS

            Os componentes sólidos, inorgânicos do solo possuem cargas eletrostáticas em sua superfície. Como se viu no primeiro e segundo capítulos, estas superfícies podem ser grandes, e são particularmente nas frações de argila e de matéria orgânica. Sabe-se que especialmente em solos tropicais a fração de lodo pode contribuir, ainda que em menor grau, a capacidade de troca. Estudando solos superficiais no Panamá, Martini (29) informou sobre a existência de 10 a 30% da capacidade de troca na fração de lodo, com maios proporção nos solos recentes.

            Para ilustrar o processo da troca catiônica pode se considerar m método usado para a determinação analítica da capacidade de troca de um solo. Antes, esta propriedade se expressava em miliequivalentes por grama de argila, por cada 100 gramas de solo – ou para determinações de análises rotineiras de solo, por cada 100 mililitros de solo; - na atualidade se propõe a unidade de centimol por quilo de solo (cmol. Kg‑¹). O método consiste em saturar o solo com um cátion que normalmente não forma parte de seus íons, como o Bário. Se o processo acontece, com um pH de 8, com trietolomina para manter o pH e com uma solução 0,2N, consegue-se obter a capacidade total de troca do solo. Se o processo se representa esquematicamente, como se observa na Figura 4.1 se vê que no complexo sólido se encontram diferentes cátions, os quais serão substituídos pelo Ba.

 Fig. 4.1. Representação esquemática da troca de cátions do solo pelo Bario.

Posteriormente e depois de eliminar cuidadosamente qualquer excesso reativo do solo, se desloca este cátion e se determina a quantidade de Ba que ficou adsorvida pelo complexo de troca do solo.
            Os cátions na superfície, como o Ba, se chamam cátions trocáveis, e quando o solo está saturado de um só íon fala-se de um solo homoiônico. Na literatura europeia não recente, se usa muito o conceito de “soma de cátions” ou “bases trocáveis”, ao qual se designa o símbolo V; este fica definido como:

O valor desta propriedade dos solos é muito variável e tem, em geral, uma relação inversa com a acidez do solo, o que resulta em que ao aumentar o pH, aumenta a saturação, ainda que a relação entre as duas propriedades possa ser linear ou exponencial.

Fenômenos de adsorção

Dada a grande importância dos fenômenos de adsorção, estes têm sido estudados amplamente, tanto para solos como para sistemas mais simples, se sabe que em maiores superfícies, em geral, haverá uma maior adsorção. Sabe-se também que devido a energia cinética das partículas, a que aumenta com a temperatura, sua adsorção diminuirá quando acrescente esta última; este é um antecedente importante para que os estudos de adsorção se realizem em condições com uma temperatura constante, obtendo curvas que por ele se denominam isotermas.
            Em determinadas condições, a adsorção é resultado de um equilíbrio entre as forças na superfície adsorvente e a energia cinética das substâncias adsorvidas; as primeiras são as encarregadas de imobilizar as últimas. Quando isto ocorre, grande parte da superfície adsorvente pode ficar coberta com um tipo de material adsorvido que se tornará, por sua vez, em fonte de atração para a mesma substância, ocorrendo a formação de camadas múltiplas. Um exemplo disto é a adsorção de água pelo solo, onde  se formam capas múltiplas e onde a força de retenção diminui de forma gradual com distância do adsorvente, até chegar a água completamente móvel e não retida no solo.

Os estudos de adsorção se realizam, comumente, variando a concentração de substâncias cuja adsorção é procurada, mantendo constante o ambiente em que ocorre o processo e a quantidade do adsorvente. Têm se observado que de acordo com as substâncias envolvidas, se obtém cinco tipos principais de isotermas de adsorção, os representados na Figura 4.2.

A curva tipo I é de forma côncava. Isto acontece porque ao ser adsorvida uma substância sobre o adsorvente, dificulta-se a adsorção adicional ao mesmo, como foi dito para o caso da água no solo. Estas curvas têm um máximo onde as forças de retenção já não compensam as de movimento, o que dá por resultado a suspensão do processo de adsorção.
            No caso do tipo de curva II, esta se inicia em forma côncava, mas sua segunda parte é convexa e por isto não representa um valor máximo.
            No terceiro caso onde se observa uma curva convexa, a intensidade de adsorção aumenta com a quantidade de substâncias adsorvidas, o que significa que esta última retém os seus semelhantes, mais que o adsorvente.
            A combinação de um isotermo do tipo II com um do tipo I configura a quarta forma conhecida, a que podia ser considerada como a soma de dois processos subsequentes onde, em ambos os casos, a adsorção de substâncias reduz sua união posterior.
            O quinto caso pode ser considerado a combinação dos tipos III e I, seria como a realização de um processo em que na primeira parte aumenta a velocidade de adsorção para logo passar a uma curva côncava ao máximo, similar aos casos I e IV.

 Fig. 4.2 Principais formas das isotermas de adsorção. (Na ordem dos gráficos é representada concentração da substancia adsorvida por unidade de adsorvente (Q); na abcissa, a concentração da substancia cuja adsorção se estuda (C ).

Formas matemáticas para expressar a adsorção.

Foi proposta uma série de equações para representar em forma matemática os processos de adsorção. Ainda que recentemente tenha se trabalhado intensivamente neste campo e se sabe que muitos enfoques anteriores foram equivocados, parece que os focos atuais vão requerer mais perfeição ainda, para poder representar a complexidade total no solo.

A equação de Freundlich

            Esta equação foi proposta de forma empírica para representar matematicamente fenômenos de adsorção do tipo exposto como I na figura 4.2. A equação pode s escrever: Q = ac^b, onde Q é a quantidade de substância adsorvida por unidade de adsorvente, como por exemplo, miligramas de P adsorvidos por grama de solo; c é a concentração da substância que se adsorve no meio onde se realiza este processo; a e b são constantes empíricas de cada sistema.
            Com muita frequência se usa a forma logarítmica da equação, a qual se escreve: log Q = log a + b log c. Nesta última, log a é uma constante; a representação de log Q (na abcissa), geralmente resulta em retas com uma pendente “b”, cujo valor, calculado em muitos sistemas, se reflete em números entre 0.1 e 1.0.

            Uma ilustração disto se encontra na Figura 4.3, a que representa a adsorção de sulfato por amostra do horizonte A de três solos da Costa Rica (5).

 Fig. 4.3 A adsorção do sulfato em três solos da Costa Rica (5).

            A isoterma de Freundlich tem sido amplamente usada para a representação da adsorção de sulfatos (5, 10, 36) em solos. Assim mesmo om ela se tem representado a adsorção de herbicidas (28) em condições de solos tropicais, como é o caso de um Vertissolo da Costa Rica, e de diferentes praguicidas em solos de regiões temperadas (7, 13).
            Um foco novo no uso da isoterma se desenrola em um estudo de Sposito (48), quem indica que a  equação pode ser derivada com mais precisão para o caso de adsorção de oligoelementos.

A isoterma de Langmuir

            A equação correspondente a isoterma de Langmuir se aplica na química desde princípios do século; e na química de solos se têm utilizado nos últimos 30 anos. Em partículas, os últimos dez anos têm sido caracterizados por um exame a fundo desta equação por vários pesquisadores, especialmente Sposito e colaboradores, quem em estudos básicos analisaram e, em parte especificaram, sua utilidade e limitações (11, 19, 20, 21, 47, 49, 50, 56). Como parte destes estudos, Sposito derivou a equação, uma forma que é adequada para representar reações de troca usando princípios de mecânica estatística (47).

A forma original da equação da isoterma de Langmuir se escreve assim:

onde q e K são constantes; como antes, Q é a quantidade de substâncias adsorvida por unidade de adsorvente, e C é a concentração da matéria adsorvida no meio em que ocorre o processo. Com certa frequência, a isoterma se usa em uma forma que permite uma melhor apresentação gráfica:

Nesta forma se separam as variáveis e se pode representar a relação entre concentração e quantidade adsorvida por unidade de adsorvente, em função do aumento da concentração no meio. Há casos especiais quando a concentração C é muito alta, circunstancia na qual é válida a aproximação:

a qual se considera como a adsorção máxima possível do sistema.

            Devido a esta última consideração, alguns autores estimam que possam determinar a máxima capacidade de adsorção, ainda que outros duvidem da validez desta afirmação. Tem-se comparado sistemas similares usando a equação que permite distinguir estre aqueles que apresentam maior ou menor adsorção (14, 36). Acredita-se que as comparações são mais válidas que os dados absolutos das máximas derivadas desta equação.
            Outro caso especial se apresenta quando aparece uma concentração muito baixa, onde 1 > KC e, portanto, se assume Q ≈ q KC, é dizer que a quantidade adsorvida é diretamente proporcional com sua concentração no meio. Este caso é bastante comum nos solos, particularmente, para oligoelementos e fósforo; como resultado existe vários estudos onde se aplica a equação para representar estes elementos (24, 33, 43).
            A situação onde a concentração do material adsorvido é baixa é mais útil a equação, ainda em relação ao ponto de vista teórico (11). A Figura 4.4 ilustra o caso de três solos da Costa Rica onde a adsorção de P se ajusta à isoterma.

            Vários pesquisadores como Harter e Baker (19) consideram que a isoterma de Langmuir permite obter valores bastante realistas no que se refere a pontos máximos de adsorção, ainda que estimem que sejam menos sólidas as interpretações de K como medida de energia de adsorção, especialmente por não considerar o efeito dos íons dessorvidos no processo de troca. Estes autores indicam que, ainda melhor, a constante K está relacionada com a proporção entre as energias de adsorção e dessorção. Recomenda-se que para obter mais informação sobre as energias de ligação, ensaios cinéticos foram realizados. De acordo com Harter e Smith (20), a informação sobre as forças de retenção é particularmente importante para os estudos sobre resíduos tóxicos caso em que não só precisa saber a quantidade de material pode reter o solo, mas também como fortemente o retém.

Fig. 4.4. Adsorção de fosfatos por três solos de Turrialba (Dados de Fassbender (14).

Ao aplicar a equação de Langmuir, muitos autores encontraram curvas em vez de linhas retas para representar C / Q contra C, o problema é resolvido com duas linhas retas. De acordo com Holford (21), essa abordagem é errada, porque ele assume incorretamente que os sítios de adsorção com alta energia.

Na ciência do solo isoterma foi usado principalmente para representar três tipos de fenômenos:

a.       A adsorção de ânions, especialmente, fosfatos, sulfatos e boratos no chão (3,5,10,1436, 37).

b.      Adsorção de pesticidas em solos (7,13,28).

c.       Retenção de oligoelementos e poluentes do solo natureza catiônica (6,9,24,33,42).

A conclusão que pode ser alcançado, com base na informação existente é que este isotérmica não pode ser usado em todos os casos, tentamos durante cerca de vinte anos, mas tem um número de aplicações - especialmente para fins comparativos e fortemente diluído condições - desde que o pesquisador conheça as limitações da técnica, que parecem ser mais numerosos do que se pensava inicialmente.

A equação de Brunauer, Emmett e Teller (8)

Esta equação - também chamada BET, sendo estas as iniciais de seus autores - tem sua principal utilização em física do solo para determinar as superfícies elementares por adsorção de nitrogênio. Embora esta equação seja bastante representativa de muitos de adsorção do solo tem sido muito pouca utilizada para os estudos de química.

A equação é semelhante a de Langmuir, mas tem uma mais constante, Co, que denota a concentração de saturação. Assim, pode escrever: 

Pode utilizar esta forma da equação para representar graficamente, é esperado que seja uma sequência, permitindo a determinação das constantes que caracterizam o sistema. Equação BET é especial para representar as adsorções lhe em múltiplas camadas, em que forças de Van der Waals são de considerável importância, é também utilizado para determinar a superfície do solo.

Os materiais de trocas no solo

Os materiais que possuem cargas elétricas são responsáveis ​​pelos fenômenos da própria mudança. Para entender esses fenômenos é útil conhecer os diferentes tipos de cargas que possuem no solo, aspecto foi estudado por Mehlich (30), que propôs os seguintes cinco grupos de cargas:

·          Capacidade de troca catiônica, com base nas cargas negativas constantes (CICC).

·         Capacidade de troca catiônica, com base nas cargas negativas variáveis ​​(CICV).

·         Capacidade de troca catiônica, com base no total de cargas negativas (CICT).

·         Capacidade de permuta catiônica, com base nas cargas positivas (CIA).

·         Ânion capacidade de absorção (CAA).

         Muitos solos tropicais são misturas de sais minerais, cada uma com cargas variáveis​​, e outra permanente, o seu comportamento reflita soma destas propriedades. Uehara e Gillman (53) apresentaram um modelo que considera todas as cargas negativas, mas não positivo. Um estudo experimental no modelo anterior, a presença de cargas positivas permanentes e dois Latossolos e um Espodossolo (17) foi detectado. Estas cargas são na superfície das três principais tipos de substâncias que são:

a. Trocadores inorgânicos cristalinos com cargas permanentes, principalmente , devido à substância isomórficas na rede cristalina . Esta taxa é pouco influenciada pelo ambiente, e este fato o nome do que é devido.

b. Permutadores inorgânicos Estrutura frouxamente organizados (como o alófono e hissingerita) e que consiste em óxidos de diferentes graus de hidratação com cargas variáveis ​​, em que a capacidade de retenção do material é fortemente influenciado pelo ambiente.

c. Independentes materiais orgânicos e associado a vários graus , com a fração inorgânica , com encargos ambiente dependente da sua natureza química , tais como a dissociação de ácidos orgânicos depende do pH . É interessante notar aqui que a capacidade de mudar catonico matéria orgânica em solos tropicais é frequentemente muito menos frequência do que em condições de clima temperado, como mostrou em Endredy (12), provavelmente devido às fortes parcerias entre matéria orgânica e sesquióxidos.

Para ilustrar a proporção em que as diferentes frações de contribuir para o total de dados de estudo são recomendadas para pisos de Martini Panamá (29) e Klinge andar de El Salvador (25).

Estrutura e propriedades da dupla camada difusa

Os modificadores discutidos acima estão rodeados por uma solução de solo onde íons hidratados são distribuídos em diferentes camadas. intercambiador perto de uma camada de contraíons é chamada de camada Stern, que forma, com o trocador de encargos negativo, dual layer. Em que a concentração é muito maior do que no solo. A partir desta camada a concentração da solução do solo, como mostrado na figura 4.5.

Na Figura 4.5 você pode ver, além das duas camadas: a Stern perto do Shifter, e a camada difusa que representa a mudança gradual até atingir a solução padrão. A espessura da solução do solo. No caso de concentrações iguais, a espessura é mais fina na multivalente para cátions monovalentes. A espessura da camada pode aumentar para valores elevados principalmente quando o cátion saturante é o Na altamente hidratado, o que explica as propriedades de solos sódicos que se tratarão no Capítulo Seis.

Na figura 4.6 é possível notar que a influência do íon monovalente Mo⁺ chega a mais distância da superfície que a do íon trivalente Mo⁺³.

Formulação matemática de processos de troca de cátions

Têm-se realizado muitos estudos sobre a forma de expressar matematicamente os processos de troca de cátions. Um enfoque tem se denominado “equação de Kerr”, na qual a forma mais geral de troca se representa por uma equação de ação de massas. Para isto se têm a reação de troca:

Fig. 4.5. Distribuição diagramática difundir dupla camada (a), e o aniônico e concentrações catiônicas (b) em torno do complexo de troca.

Fig. 4.6. A espessura da dupla camada difusa como uma função da valência do saturante cátions  (segundo com Blake(4).

 Este equilíbrio pode expressar da seguinte forma:

Nesta equação, os colchetes indicam de íons em solução e as concentrações quadrados suportes de íons adsorvidos.

 Esta equação para prever o comportamento dos cátions em muitos solos nas Commons. equação inclui uma constante K, que embora originalmente proposta como , estudos subsequentes empíricos demonstraron que estava relacionado com várias propriedades importantes trocador , como a sua densidade de carga de superfície , a estrutura dos sais minerais presentes e a existência de sítios adsorção especial . Considerando estas propriedades podem ser calculados coincidiu com os dados experimentais (41) . Observou-se também que, quando os valores encontrados se desviam fortemente dos processos normais de acontecer que não correspondem à alteração , tal como acontece quando o fenómeno de potássio - fixação deste último não é reversível e , por conseguinte, nenhuma mudança . Como a "constante" de Gapon tem variações , é preferencialmente chamado recentemente coeficiente Gapon ou coeficiente de seletividade , pois ele também pode indicar alguns trocadores de retenção preferenciais. Verificou-se, além disso, que a equação pode ser usada para Gapon sistemas de revestimento com altas concentrações de sódio vai , ou seja, sódica e solos salinos . para estudar estes, em vez do conceito de "razão de atividade " é usado :

 RA = ( Na + ) / ( Ca + p ) , que se refere à concentração da solução saturante .

Um exemplo pode ilustrar a utilização da equação de Gapon . Imagine um sistema em que a razão tem o valor um e a solução tem uma concentração saturante de milimoles de Na + e Ca + quatro milimoles de que é assumida para ser aproximadamente igual à sua actividade . Introduzindo os valores na equação íons complexos adsorvidos entre parênteses e os íons livres em solução. É comum a utilização desta equação depois tomando a raiz quadrada da qual é a maneira usual : 10 *

Outra é a mais antiga formulações equação Guapon , originalmente proposto como equação que leva em conta as exigências da termodinâmica. Utilizando a teoria estatística de troca iónica e assumindo que algumas condições muito comuns em solos , Jenny ( 23 ) veio a uma outra forma de a mesma equação , isto pode ser escrito para o Na e Ca , como se segue : * 11 onde colchetes denotam concentrações rodada.

Considerando estas propriedades podem ser calculados coincidiu com os dados experimentais (41) . Observou-se também que, quando os valores encontrados se desviam fortemente dos processos normais de acontecer que não correspondem à alteração , tal como acontece quando o fenómeno de potássio - fixação deste último não é reversível e , por conseguinte, nenhuma mudança .

Como a "constante" de Gapon tem variações , é preferencialmente chamado recentemente coeficiente Gapon ou coeficiente de seletividade , pois ele também pode indicar alguns trocadores de retenção preferenciais. Verificou-se, além disso, que a equação pode ser usada para Gapon sistemas de revestimento com altas concentrações de sódio vai , ou seja, sódica e solos salinos . para estudar estes, em vez do conceito de "razão de atividade " é usado :

 RA = ( Na + ) / ( Ca + p ) , que se refere à concentração da solução saturante .

Um exemplo pode ilustrar a utilização da equação de Gapon . Imagine um sistema em que a razão tem o valor um e a solução tem uma concentração saturante de milimoles de Na + e Ca + quatro milimoles de que é assumida para ser aproximadamente igual à sua atividade . Introduzindo os valores na equação de Gapon obtém-se:

O que indica que quando a concentração de Ca se duplica na solução do solo, no trocador existirão proporções iguais de mol dos dois elementos.

Lei da relação catiônica e potencial catiônico de Schofield.

A lei de relação catiônica de Schofield (38) aproveita os conceitos da equação de Gapon e pode ser resumida na forma seguinte: quando os cátions em uma solução estão em equilíbrio e um grande número são trocáveis (por exemplo, um solo), á variação de concentração da solução não alterará o equilíbrio se todas as concentrações de íons monovalentes se modificam na mesma proporção, as de íons bivalentes proporcionalmente à raiz quadrada da proporção de íons e as dos íons trivalentes na proporção a raiz cúbica da mesma proporção.

Amplos estudos no campo confirmaram a validez desta lei e das relações que estabelece. Schofield conduziu o que chamou de potencial catiônico, utilizando os logaritmos negativos das concentrações catiônicas, que analogamente expressa as atividade do íon através do potencial de hidrogênio (pH). São propostas uma série de conjuntos para caracterizar as propriedades dos solos, entre eles: o potencial potássio-cálcio, pK – 0.5 pCa; o potencial cálcico, pH – 0.5 pCa; o potencial de alumínio, pH – 0.33 pAl; e outros mais. Tem-se observado que em muitos solos, especialmente os de carga permanente, que o potencial de cálcio é um bom guia para estimar e corrigir a acidez dos solos (39).

O equilíbrio de Donnan

Muitos autores têm representado os fenômenos de mudança considerando como um caso de equilíbrio de Donnan. Hoje em dia se atribui pouca importância a este foco, vários investigadores tem demonstrado que este equilíbrio no solo representa a realidade do solo de forma qualitativa.

Poder de mudança de diferentes cátions e fatores que os influenciam

A força com que um cátion esta retido pelo complexo de troca depende de suas propriedades: sua carga elétrica (valência) e seu tamanho (expresso pelo raio hidratado dos íons). Em adição às propriedades dos cátions, também é importante o mineral, assim para as esmectitas tem-se observado a seguinte força de retenção crescente:

Na< K < Mg < Ca < Al.

Se tem visto que o cátion mais comum na maioria dos solos é o Ca, e com o Al ganha importância no complexo de troca e como nos mostram os dados da Guatemala, se descobriu que existe uma relação inversa entre estes cátions, aspecto que se pode observar na Figura 4.7.

Fig. 4.7. Relação entre o cálcio e o alumínio trocáveis em alguns solos da Guatemala. (Segundo Popenoe (34)).

A quantidade de cátions presentes influência fortemente sobre o pH dos solos. Pratt e Alvahydo (35) observaram que em solos com minerais de argila similares, e em condições de saturação de umidade variável, a relação que se representa entre a porcentagem de saturação e o pH, expõe características bastante similares as de solos do sul do Brasil; um exemplo disso se mostra na Figura 4.8.

Capacidade de troca efetiva (CICE)

Devido às múltiplas dificuldades para estimar corretamente a capacidade de troca de um solo que tem cargas permanentes e variáveis, tem-se proposto que esta propriedade se determina somando os miniequivalentes dos diferentes cátions de troca aos de alumínio e hidrogênio presentes, esta soma se chamaria a capacidade de troca efetiva.

Esta determinação de capacidade de troca ­que é independente do pH resulta em valores bastantes úteis para estimar esta propriedade em solos dos trópicos.

Fig. 4.8. Relação entre o pH e a porcentagem de saturação de bases em alguns solos de São Paulo, Brasil. (Segundo Pratt e Alvahydo (35)).

Tem-se observado que esta formar de expressar a capacidade de troca também permite representar adequadamente a contribuição de Al a este complexo.

TROCA CÁTIÔNICA EM SOLOS DA AMERICA LATINA

Para suprir informações sobre casos particulares e para ilustrar melhor os princípios antes apresentados, se darão alguns exemplos extraídos da literatura latino-americana.

Estes dados são obtidos  mediante dois procedimentos fundamentais.

O primeiro método consiste em saturar o solo com um cátion em excesso o qual deslocará os cátions presentes, esta prática utiliza o amônio e o bário geralmente com um pH de 8.2. O outro método, especialmente úteis em solos com cargas variáveis, consiste em somar os cátions extraídos, geralmente com cloreto de potássio normal. No quadro 4.1 se apresenta uma série de dados do Brasil, Costa Rica e Honduras (18, 32, 57). Observam-se valores muitos diferentes que ilustram bem a enorme diversidade entre solos tropicais. Outro resumo, sobre 240 amostras de solos superficiais analisados em Turrialba, pode ser observado na Figura 4.9.

Os dados da Figura 4.9 estão agrupados em intervalos de 5 cmol (+p)kg^-1. Se observa que a maioria dos solos (62%) corresponde a valores entre 15 e 45 cmol (+p)kg^-1. São poucos os solos com valores extremos o que me parte se deve a escassez de Óxidos na Centroamérica. Os dados relativamente elevados coincidem com os valores dos solos na Costa Rica e Hunduras exposto no quadro 4.1, como os solos representados na Figura correspondem a horizontes A, se pode dizer que são bastante ricos em matéria orgânica, o que é comum no Centroamérica.

A grande influência da matéria orgânica sobre a capacidade de troca dos solos superficiais foi estudada em detalhe por Martini (29) para solos do Panamá, este autor indica que tal influência é particularmente importante em solos vulcânicos, enquanto que nos solos Aluviais e Planossolos, a contribuição da matéria orgânica e mais reduzida.

Quadro 4.1. Capacidade de troca catiônica e cátions trocáveis em alguns solos da América Latina.

Os dados que se encontram para a região de Nariño, Legarda, Mora e Biasco (27) indicam que nas diferentes altitudes da região que esta entre o Oceano Pacífico e os picos dos Andes, a capacidade de troca de cátions depende da matéria orgânica (29), que aumenta com a altura entre os 1.000 e 4.000 metros sobre o nível do mar.

Em um estudo muito detalhado estudo em El Salvador, Klinge (25) determinou a capacidade de troca de solos inteiros e sua fração orgânica e a fração inorgânica. O quadro 4.2 apresenta os dados obtidos por este pesquisador. 

 Fig. 4.9. Frequência de solos na América Central, em função de sua capacidade de troca catiônica. (Avaliação de Fassbender).

No quadro 4.2 há uma contribuição da matéria orgânica, que é aproximadamente entre um e três quartos da capacidade de mudança, é semelhante ao Panamá para Martini descontos (29). Em alguns solos, a capacidade de mudar o material orgânico é considerableemente inferior a l é visto em clima temperada, consideravelmente menos do que o que se observa são temperada, confirmando o relatório original feito pelo Endredy (12) em.

A capacidade de troca do materia orgânica é altamente dependente do pH, como visto na Figura 4.10; continuar e fonte de dados são apresentados por este último (22) que ilustram a mudança do CIC com o pH. Esta informação que, em Andosols, mostrada a impressionante variação de pH.

Para solos com horizontes B com muito pouca matéria orgânica de solos, Sombroek (45) encontrou uma correlação estre a capacidade para a mudança do conteúdo de solo e argila. Valores permitidos para estimar que estes solos na markawasi da Amazônia do Brasil, foi essencialmente caoliniticos.

A maior parte dos estudos se refere às capas superficiais dos solos, devido a sua importância agrícola. Quando Vine estudou os cátions nos horizontes B dos solos de Trinidad Central (58), observou uma maior saturação de alumínio, com valores de 45% a 80%, que é provavelmente prejudicial para as plantas com raízes profundas.

Quadro 4.2. Frações orgânicas e inorgânicas da capacidade de troca de alguns solos superficiais do El Salvador (25).

Fig. 4.10. Relação entre pH e capacidade de troca em cinco solos da Costa Rica (Igue e Fuentes (22).

A CAPACIDADE DE CARGA ZERO EM SOLOS.

            No início deste capítulo ser menção que a carga elétrica de algumas ordens de solos é varible. Como resultado, em diferentes tipos de solo - como em exhible elevados níveis de óxidos e hodroxidos de ferro e alumínio, a determicacion das propriedades de aniões e catiões a um pH definido mudar não caracteriza sua capacidade de adsorção e retenção (26.51). Ser notado ha retenção nestes solos ocurredebode diferentes mrcsnismo e não solamentes pela atração eletrostática (51). Alguns ânions, especialmente fosfato, aumenta a adsorção de ctiones significativas entre os solos do Havaí foi observada uma correlação significativa entre a quantidade de fosfato e aplicada ao valor do ponto zero (PCZ) de carga dos solos. Onde este fardo, baixo pH fosfato e aumenta a densidade superficial de cargas acima do PCZ (58). Isto representa uma vantagem agronómica, desde harbra uma retenção mais bem sucedida do setor de cátions e, assim, menos perigo de sua perdida em caso de flerte de lavagem.

Um aspecto fundamental destes solos refere-se o pH da sua carga zero (PCZ). Este é o valor acima do qual o complexo coloidal do solo tem um valor negativo e por eserazon, pode reter cátions trocáveis. Neste caso, seu pH em KCl será menor que do medido em água, enquanto a inferior valores a relação de cloreto.

Na maioria dos solos cujos minerais são caracterizadas por diferentes cargas - principalmente Blondel e Andosols - para aumentar o pH, e assim o cargs que CIC aumentou sobe para afastar o PCZ. A Figura 4.10 ilustra esta grande para Andisols da Costa Rica. Também é sabido que a dsorcion da autoridade de certificação é favorecida sobre o em íons monovalentes (54) este sistema.

A determinação do valor verdadeiro de uma para o CIC destes solos é muito difícil. Para exemplo ocorre um flerte em de alteração valores quando CIC determinações são feitas com solo de pH diferentes aldel, comumente superior da última gerar um dee estado excesso sobre a realidade.

Obviamente os recursos anteriore fazem o ponto de zero carga uma propriedade importante conhecer e considerar no manrjo de solos com carga variável. Os autores citados autores métodos propostos para a deternacion desse recurso. As considerações de PCZ relacionadas com gestão foram analisadas por Uehara e Keng e devem ser tido em conta de sienpre em e quando você quer mnejar com sucesso stes pisos (54).

TROCA E RETENÇÃO DE ÂNIONS

Estes processos são impotancia considerável, para os estudos e pontos de vista sobre a fertilidade de ambos a química dos solos. Como discutido anteriormente, existem muitas forças eletrostáticas como adsorção específica. As cargas positivas surgem adicionando as cargas positivas são causadas pela adição de protenes um grupo de tipo (Al, Fe) - OH da superfície. A reação positiva é

A em retennidos de ânions este formulários são intercambiáveis. A existência desta carga, o pH do solo deve ser fortemente ácidas em caso de cristal mineral. Em solos com alta contennido minerais com cerga variável, mesmo em valores menos ácidos. Na tabela 4.3 são claramente oserva você é tendência pra um Latossolo (série Nipel) e um Inceptisol (Sharkey grave), de acordo com dados do Wiklander (60) e Gebhardt e Coleman, (16)

300gr 4,3 dados ilustram a crescente laadsorcion global com a acidez do solo e solo com minerais de arcila MND laminar como o montmorilonítico Sharkey (aun con pH biem bajos), é difícil conseguir abaixo do PCZ; Assim, a carga positivaque é deserrolia, refletido pelo Cl-adsorcione, permanece muito baixa.Pelo contrário, nas mesmas condições, o latossolo e Andesoldesarrollan, uma carga variável mensurável e com um pH mais baixo.

Também se observou que a retenção de fosfato, um processo específico, influenciado por uma série de fatores, há (ainda com pH elevado) para dois dos solos e cresce consideravelmente para ambos com o aumento da acidez.

Quadro 4.3. Adsorção de ânions em função do pH pela fração argilosa de dois solos (em cmol (+p)kg^-1 de solo).

Pela existência deste grupo de fatores, há uma séria de retenção de ânions inorgânicos que indicam a ordem seguinte para alguns ânions importantes.

Flúor > Fosfato > CCA > Molibdato > Sulfato > Nitrato > ≈ Cloreto

A presença de cátions complementares também influencia a retenção de ânions, como ilustram os seguintes dados para o sulfato de sódio, apresentando diminuição de retenção.

É importante lembrar que também solos exitem em lossque de ânions, partes orgânicas são negócios de raízes e decomposição de metabolismo material orgânico fresco. Esses ânions, alguns relativamente pequenos (tais como acetato, citrato e similares), podem ser adsorvido na superfície do solo, e quando sucantatidad é apreciável é influência de condições ded a imobilização de outros anines. Obras de Appelt, Coloman e Pratt (1) tem sido mostrando que essas aninoes simples, tais como benzoato, são que os mais complexos são retidos em parte por reações de involcranenlaces não iónico. Acredita-se que as observações de Matcalf e parceiros (31), em Brasil, puem ser explicado com base em estas. Esses pesquisadores descobriram que, para solos de fosfato em, a aplicação de grandes quantidades de materiais orgânicos reduz a imobilização de ânion e fommenta sua absorção pelas plantas de café.

RESUMO

a. Neste capítulo se expõem, primeiramente, os conceitos básicos que regulam os diferentes tipos de fenômenos de adsorção em solos, assim como as forças envolvidas nestes processos. São dadas as definições dos termos usuais, de acordo com o proposto pela Sociedade da Ciência dos Solos dos Estados Unidos da América.

b. Se apresentam as diferentes formas gráficas das isotermas de adsorção e se faz uma análise crítica das principais equações de adsorção como as de Freundlich, Langmuir, Brunauer, Emmett e Teller, expondo suas aplicações na ciência do solo e suas limitações de acordo com pesquisas recentes.

c. Se fornece informações sobre os materiais responsáveis dos fenômenos de troca e os tipos de carga que têm, de acordo com Menlich.

d. É dada informação sobre as propriedades  dos trocadores e as condições especiais  na capa perto da sua superfície, além da influência dos diferentes cátions sobre estas condições.

e. São resumidas as formulas mais importantes para a troca de cátions, como as fórmulas de Kerr, de Gapon e a lei das relações de Schofield.

f. São informadas as propriedades dos materiais trocáveis nos solos da América Latina e são ilustradas, com dados, os princípios fundamentais, particularmente o papel das diferentes frações do solo em processos de troca.

g. Se discute o conceito de capacidade carga zero em solos e o manejo desta propriedade para manter a fertilidade neles.

h. Se informa sobre processos de trocas e adsorção específica de ânions.