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Lição 4 | Os Sólidos Ativos do Solo: Argila e Húmus

Matéria inerte! Como se tal coisa pudesse existir. Bela é a vocação do mundo (...). Sob o microscópio eletrônico pode ‑se perceber a intrincada harmonia das argilas (...) que são como a parede do estômago com os seus vasos capilares, como os favos de mel ou as dobras do útero, cujas funções são receber, envolver, conter e dar à luz.

(W. B. Logan, 1996)

Argilas do tipo caulinita fotografadas sob luz incidente em microscópio eletrônico da USP/Esalq, Piracicaba ‑ SP

(Foto: Elliot W. Kitajima)


Fig. 4.1 Quando coloides do solo estão saturados com o cátion sódio (Na+, monovalente e com maior raio iônico hidratado), eles se dispersam (A); à medida que o íon divalente cálcio (Ca2+) substitui o do sódio, os coloides floculam, formando agregados (B) e (C)

Fonte: adaptado de Rengasamy et al. (1984).


Fig. 4.2 Esquema dos íons de oxigênio (esferas maiores) envolvendo um íon de silício (à esq.) e de alumínio (à dir.), formando um tetraedro ou um octaedro (os íons de oxigênio são por vezes representados afastados, para que os menores, de silício e alumínio, alojados no interior deles, possam ser visualizados)

(Fotos: Rodrigo E. Munhoz)


Boxe 4.1 RepResentações gRáficas das estRutuRas de aRgilas silicatadas do tipo 1:1 (caulinita) e do tipo 2:1, não expansivas (ilita) e expansivas (veRmiculita e montmoRillonita)


Fig. 4.3 Várias representações esquemáticas das ligações de lâminas constituídas por grupos de íons de oxigênio ligados ao silício (tetraedros) ou ao alumínio (octaedros), formando as camadas de uma argila de grade 1:1 (caulinita, não expansiva por estarem as lâminas unidas por ligações de hidrogênio) (Fotos: Marston H. D. Franceschini).


Boxe 4.2 a caulinita e seus váRios usosO nome é derivado do chinês Gao ‑ling ou Kao ‑ling – “colina alta”

da cidade de Jingdezhen, na província de Jiangxi, na China. A caulinita ou caulim é um argilomineral, de grade 1:1, comumente formado pelo intemperismo de minerais silicatados, como feldspatos potássicos. Com a hidrólise desse feldspato, seus íons de potássio são totalmente elimi‑nados, e cerca de 66% da sílica permanecem na caulinita, cuja formação pode ser representada pela seguinte reação:

2 KAlSi3O8 + 11 H2O → Si2Al2O5(OH)4 + 4Si(OH)4 + 2K+ + 2OH–

É uma argila que pouco se expande quando molhada; além disso, possui baixa capacidade de troca catiônica (1 ‑15 cmolc. Kg–1). Em seu estado puro, tem cor branca; nas jazidas e nos solos, porém, geralmente se apresenta revestida de óxidos de ferro, que lhe dão cores amarela‑das ou avermelhadas. A caulinita é utilizada na produção de objetos de cerâmica e porcelana (Fig. 4.4), cremes dentais, medicamentos, cosméti‑cos, como aditivo alimentar e também como material leve e de difusão em lâmpadas de luz branca incandescente. Também é utilizada em tintas para diluir o dióxido de titânio (TiO2) e modificar os níveis de brilho. No entanto, seu uso mais frequente está na produção de papel, interferindo, inclusive, na qualidade do brilho em alguns tipos desse material.

Fig. 4.4 Antigos vasos de barro construídos a partir de materiais de solos ricos em caulinita e aquecidos em fornos especiais (Foto: I. F. Lepsch)

Na agricultura orgânica, a caulinita também é muito útil, pois funciona como um spray que, aplicado às plantações, impede o ataque de certos insetos. Já no caso específico dos cultivos de maçãs, evita os danos provocados pelo excesso de sol. Quando aquecida entre 650 e 900ºC, a caulinita perde as hidroxilas e forma a metacaulinita, um material complementar do cimento. Por isso, quando adicionado a uma mistura de concreto, o “metacaulim” afeta a aceleração da hidratação do cimento Portland.

Fonte: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Caulinita>; <http://pt.wikipedia.org/wiki/Kaolinite>.


Fig. 4.5 Representação esquemática de ligações que formam uma camada de uma argila de grade 2:1 (duas lâminas de tetraedros de silício “ensanduichando” uma de octaedros de alumínio)


Fig. 4.6 Representações esquemáticas da estrutura atômica da argila 2:1 ilita (não expansiva, por estarem as lâminas unidas por íons de potássio)


Fig. 4.7 Representação esquemática da montmorillonita, mostrando a disposição das lâminas octaédricas e tetraédricas e o espaço entre elas, que pode ser preenchido por moléculas de água e cátions


Fig. 4.8 Diagramas mostrando como as cargas dependentes do pH se formam nos bordos quebrados de um cristal de caulinita. À medida que o pH diminui, as cargas negativas também assim o fazem

Fonte: adaptado de Brady e Weil (1996).


Fig. 4.9 (A) Analogia da parede formada com placas de quartzito com as camadas de caulinita. Na foto, placas de quartzito (“pedra mineira”) assentadas umas sobre as outras com argamassa (cimento, areia e argilas). As placas sugerem as camadas de grade 1:1 da caulinita, enquanto a argamassa sugere as ligações de hidrogênio entre uma camada e outra, fazendo com que não se tornem expansíveis. (B) Como as camadas da caulinita estão fortemente unidas pelas ligações de hidrogênio, somente nos seus “bordos quebrados” (indicados pelas setas) podem existir cargas elétricas. Esse é o local também em que o intemperismo pode agir, decompondo ‑as para liberar íons de alumínio dos octaedros e sílica solúvel dos tetraedros


Fig. 4.10 Fórmula estrutural de uma molécula de proteína (a maior parte dos átomos de carbono situa ‑se nos vértices dos polígonos)


Fig. 4.11 Partes da serrapilheira (horizontes Oo e Od) da floresta atlântica (Teresópolis, RJ). Na mão à esquerda, restos orgânicos brutos (Oo) e na mão à direita, material orgânico quase totalmente humificado (Od) e que seria incorporado como coloides orgânicos ao horizonte mineral do solo de onde foi retirado.

(Foto: Ivana Q. de Andrade)


Fig. 4.12 Diagrama simplificado dos principais grupos hidroxílicos (OH) e carboxílicos (COOH) responsáveis pela grande quantidade de cargas (principalmente negativas) ao redor da partícula de húmus

Fonte: adaptado de Brady e Weil (1996).


Fig. 4.13 Materiais de solos ricos em argilas cauliníticas podem ser fonte de materiais de construção de casas cujas paredes são de taipa (só com aquecimento do sol) ou tijolos (com aquecimento a temperaturas maiores que 500ºC, o que faz os octaedros perderem as hidroxilas, transformando a caulinita em metacaulinita)

(Fotos: I. F. Lepsch)

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