PAULO ROBERTO ERNANI, Ph.D.
Professor da UDESCBolsista do CNPq
CÁTIONS NO SOLO
TROCA DE CÁTIONS
Eletrostática:
Importante para NH4+, K+, Ca+2, Mg+2, Al+3 e Mn+2
Solos com pH acima de 5,5: Al e Mn não competem
Adsorção química (complexo de superfície):
Importante para H+, Fe, Cu, Zn, Mn, e metais pesados
Eletrostática
Ocorre somente nas cargas negativas
É proporcional ao número de cargas
O equilíbrio é rápido
Todas as cargas estão sempre ocupadas
CATION ADSORPTIONCATION ADSORPTION
A adsorção de cátions segue os princípios da lei
ação das massas: equilíbrio químico.
A + B = C + D
O aumento de A ou B desloca para direita;
a diminuição de A ou B desloca para a esquerda
a fim de manter constante o valor da constante
K = (C) (D) / (A) (B)
ADSORÇÃO ELETROSTÁTICA
X-Ca ½ + K+ ↔ X-K + ½ Ca2+
K na solução, umol l-1
0 25 50 75 100 125 150 175
Influ
xo, u
mol
g-1
h-1
0
10
20
30
40
50
TAXA DE INFLUXO
Existem dois equilíbrios:
1- Individual: para cada elemento: Exemplo: Ca
Ca-trocável = Ca-solução
2- Coletivo: que engloba todos os cátions:
Ambos geral a troca de cátions porque todas as
cargas estão sempre ocupadas
NUTRIENTS REPLACE CATIONSNUTRIENTS REPLACE CATIONS
The Bacterial Cell wall
• With increasing pH, the functional groups present on the
bacteria become deprotonated. as seen in the component
amino acid of the peptidoglycan D-alanine.
• The deprotonated sites have a negative charge and are
therefore sites for positively charged ions to attach.
Mechanism of Cation adsorption
D-alanine
Deprotonation of
carboxyl group
H+
+Highly Charged Cation
Na+
Na+
Na+
+
+
Afetam a energia de ligação dos cátions
1- Concentração dos íons no solo
2- Valência dos cátions
3- Raio hidratado dos cátions
Esses fatores são os mesmos que afetama espessura da dupla camada elétricadifusa
Como o equilíbrio é alterado:
1- Aumento das cargas elétricas do solo
2- Adubação (aplicação de cátions ao solo)
3- Absorção pelas plantas
4- Lixiviação
A adubação aumenta a concentração dos cátions
na solução; os demais a diminuem.
Adsorção química:
A ligação não é impedida pelo tipo de carga
Ela é proporcional aos teores de MO e óxidos
Al-OH2 + Zn+2 = Al-O-Zn + 2H+
Quanto menor o pH do solo (mais H), maior será
a concentração de Zn na solução do solo. A
ma reação ocorre com Fe, Cu, Mn, metais pesados
0 8 1 6 2 4 323
4
5
6
7
8
T E S TS F TD A PU R É IA
T e m p o (d ia s )
pH d
o so
lo
Ernani et al., 2001
FERTILIZANTES X pH
soluçãoSO4
adsorvido quimicamente (eleva pH)
Dissolução do Sulfato de Amônio
(NH4)2 SO4 + H2O 2 NH4+ + SO4
2-
CTC (desloca cátions)NH4
solução (nitrifica, NO3)
POTÁSSIO LIXIVIADO (média das percolações)
K APLICADO (mg/kg)
0 50 100 150 200
K L
IXIV
IAD
O (
mg/
L)
0
10
20
30
40
50
60
70LAT SC LAT CC CAM SC CAM CC
CÁLCIO LIXIVIADO (média das percolações)
K APLICADO (mg/kg)
0 50 100 150 200
Ca
LIX
IVIA
DO
(m
g/L)
20
30
40
50
60
70
80
90LAT SC LAT CC CAM SC CAM CC
MAGNÉSIO LIXIVIADO (média das percolações)
K APLICADO (mg/kg)
0 50 100 150 200
Mg
LIX
IVIA
DO
(m
g/L)
0
20
40
60
80
100LAT SC LAT CC CAM SC CAM CC
Sem correção prévia de pH
0 2 4 6 8 100
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Testem unhaD regs incorporadoD regs superfic ia l
Com correção prévia de pH
0 2 4 6 8 100
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Testem unhaDregs incorporadoDregs superfic ia l
Sód
io (
mg)
Percolações Semanais
Dregs
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
NH
4 (m
g l-1
)
-20
0
20
40
60 TEST SFT
LIXIVIAÇÃO
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
NH
4 (m
g l-1
)
-20
0
20
40
60 SULT. AM SA + SFT
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
NH
4 (m
g l-1
)
-20
0
20
40
60 UREIA UR + SFT
LIXIVIAÇÃO
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
NH
4 (m
g l-1
)
-20
0
20
40
60 NIT. CaNitr. Ca + SFT
LIXIVIAÇÃO DE AMÔNIOTestemunha Uréia
Sulfato de Amônio Nitrato de Cálcio
CHat LVd
NBdf
X-Ca ½ + K+ ↔ X-K + ½ Ca2+
ℜg = (X-K) (Ca)½ / (X-Ca½) (K)
[(Ca)½ / K] = ℜg (X-Ca ½) / (X-K )
(X-Ca ½) / (X-K )
(Ca)
½ /K
t ha-1 �-Ca/K �-Mg/K �-Ca/Al �-Mg/Al �-K/Al �-Ca/Mg
Calcário
0 0,88 0,23 0,14 0,036 0,0028 1,89
3 1,52 1,28 0,33 0,281 0,0024 1,31
6 2,49 2,53 0,82 0,837 0,0030 1,42
9 2,51 2,85 nc nc 0,0022 1,60
12 3,33 4,07 nc nc nc 1,79
18 4,22 5,40 nc nc nc 1,71
Gesso
3 0,49 0,04 0,49 0,043 0,0003 6,82
6 0,57 0,02 1,35 0,046 0,0001 22,09
9 0,96 0,02 2,30 0,051 0,0001 39,06
12 1,26 0,02 3,13 0,053 0,0001 50,52
RELAÇÃO Q / I
[K-X / QAK] = Кg CTC
(Ca + Mg)½-X + K = K-X + ½ (Ca + Mg)
Кg = [K-X / (Ca + Mg)½-X] [(Ca + Mg)1/2 / K]
Кg = [K-X /CTC] [(Ca + Mg)1/2 / K]
K-X = Кg CTC [K / (Ca + Mg)1/2]
K-X = Кg CTC QAK
PTK = Кg . CTC
Fe-OH2 + Cu2+ ↔ Fe-O-Cu + 2H+
ADSORÇÃO QUÍMICA
2NH4+ + 3O2 → 2NO2- + 2H2O + 4H+
2NO2- + 3O2 → 2NO3
NITRIFICAÇÃO
NH4+ + OH- = NH3 ↑ + H2O
VOLATILIZAÇÃO DE AMÔNIA
CO(NH2)2 + 2H2O → (NH4) 2CO3
(NH4) 2CO3 + H2O → 2NH4++ OH- + HCO3
OH- + H+ = H2O
HCO3 + H+ → H2CO3 → CO2 ↑+ H2O
NH4+ + OH- = NH3 ↑ + H2O
MnO2 + 2H+ = Mn2+ + H2O + ½ O2
PRECIPITAÇÃO DE MANGANÊS
(Mn) = [(Ks) (H)2] / (O2)1/2
Ks = [(Mn) (O2)1/2] / (H)2
(Ks) (H)2 = (Mn) (O2)1/2
PRECIPITAÇÃO DE FERRO
Fe(OH)3 = Fe3+ + 3OH
Ks = (Fe) (OH)3 / Fe(OH)3
10-39 = (Fe) (OH)3
(Fe) = 10-9
SOLO pH 4,0
10-39 = (Fe) (10-10)3
10-39 = (Fe) (10-30)
(Fe) = 10-39 / 10-30
Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3 H2O
PRECIPITAÇÃO DE ALUMÍNIO
(Al) = (Ks) (H+)3
Ks = (Al3+) (H2O)3 / Al(OH)3 (H+)3
Ks = (Al3+) / (H+)3
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