Troca Catiônica e Coloides do Solo

Os coloides do solo são as minúsculas partículas carregadas de argila e matéria orgânica, cujas superfícies atraem e retêm reversivelmente cátions nutrientes, um processo chamado troca catiônica que é central para a fertilidade do solo.

Definition

Coloides do solo são as partículas minerais e orgânicas do tamanho da argila com grandes superfícies carregadas; a troca catiônica é a adsorção e liberação reversível de íons carregados positivamente nessas superfícies, medida como a capacidade de troca catiônica (CTC).

Scope

Este tópico aborda a natureza e a carga dos coloides de argila e orgânicos, a capacidade de troca catiônica que quantifica sua habilidade de retenção de nutrientes, os conceitos de cátions trocáveis e saturação por bases, e a troca aniônica. Explica como os solos armazenam e amortecem os cátions nutrientes dos quais as plantas dependem.

Core questions

• O que confere aos coloides do solo sua carga superficial?
• O que é a capacidade de troca catiônica e o que a controla?
• O que são cátions trocáveis e saturação por bases?
• Como a troca catiônica amortece o solo e fornece nutrientes?

Key concepts

• Coloides de argila e orgânicos
• Carga permanente e dependente do pH
• Capacidade de troca catiônica (CTC)
• Cátions trocáveis
• Saturação por bases
• Capacidade de troca aniônica

Key theories

Carga superficial dos coloides

Os coloides de argila carregam carga negativa permanente da substituição isomórfica e carga dependente do pH de grupos funcionais de borda e orgânicos, de modo que a carga total, e, portanto, a retenção de nutrientes, depende do tipo de argila, da matéria orgânica e do pH.

Troca catiônica e saturação por bases

Os cátions trocáveis são retidos eletrostaticamente nas superfícies dos coloides em equilíbrio dinâmico com a solução do solo; a proporção ocupada por cátions básicos (saturação por bases) versus cátions ácidos influencia fortemente a fertilidade e o tamponamento do pH.

Mechanisms

Os coloides de argila desenvolvem carga negativa principalmente através da substituição isomórfica dentro de suas redes cristalinas, complementada por carga dependente do pH nas bordas quebradas e nos grupos funcionais orgânicos. Essa carga negativa atrai um enxame de cátions que permanecem disponíveis para as plantas, mas são protegidos da lixiviação, trocando reversivelmente com a solução do solo à medida que as raízes removem os íons. A quantidade total de carga define a capacidade de troca catiônica, o reservatório do solo para cátions nutrientes e sua capacidade de tamponar o pH.

Clinical relevance

A capacidade de troca catiônica determina quão bem um solo retém nutrientes como cálcio, magnésio, potássio e amônio contra a lixiviação, quão fortemente ele amortece as mudanças de pH e como ele responde à fertilização e calagem; é uma medida de rotina na análise do solo e um insumo chave para o manejo de nutrientes.

History

A troca catiônica nos solos foi reconhecida em experimentos de meados do século XIX por Thompson e Way, que observaram que os solos retinham amônio enquanto liberavam outros cátions. A química coloidal do século XX explicou o fenômeno em termos de superfícies carregadas de argila e matéria orgânica, tornando a CTC um conceito fundamental da fertilidade do solo.

Key figures

• Donald L. Sparks
• Nyle C. Brady
• Ray R. Weil

Seminal works

• sparks2003
• brady2016

Frequently asked questions

Por que solos argilosos e ricos em matéria orgânica retêm nutrientes melhor do que solos arenosos?

Os coloides de argila e orgânicos possuem grandes superfícies carregadas negativamente que atraem e retêm cátions nutrientes, conferindo a esses solos uma alta capacidade de troca catiônica; solos arenosos têm pouca superfície desse tipo, então retêm poucos nutrientes e os perdem facilmente por lixiviação.

O que a capacidade de troca catiônica informa sobre um solo?

Ela indica quantos cátions nutrientes um solo pode armazenar e trocar, e, portanto, quão bem ele resiste à lixiviação de nutrientes e amortece o pH; solos com alta CTC retêm fertilizantes e calcário por mais tempo, enquanto solos com baixa CTC necessitam de aplicações menores e mais frequentes.