Aula 5-quimica da-litosfera_1a

Aula 5: Química da Litosfera
Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Instituto de Ciências Exatas
Depto. de Química
Profa. Lilian Silva
2018

Química da Litosfera
A litosfera (do grego "lithos" = pedra) é a camada sólida mais
externa do planeta, constituída por rochas e solo
 No caso da Terra é denominada como crosta terrestre
 É um dos três grandes ambientes físicos da Terra, ao lado da
hidrosfera e da atmosfera, que, na sua relação enquanto suportes de
vida, constituem a biosfera

O solo pode ser conceituado como um manto superficial
formado por rocha desagregada e, eventualmente, cinzas vulcânicas, em
mistura com matéria orgânica em decomposição, contendo, ainda, água
e ar em proporções variáveis e organismos vivos
O solo pode ser representado como um ciclo natural composto
por fragmentos de rochas, minerais, água, ar, seres vivos e seus detritos
em decomposição. Ele é resultado das interações da litosfera, hidrosfera
e atmosfera

Intemperismo ou meteorização: é o processo natural de
decomposição ou desintegração de rochas e solos, e seus minerais
constituintes
 Por ação dos efeitos químicos, físicos e biológicos que resultam da
sua exposição aos agentes externos (neles se incluindo os fatores
antropogênicos, isto é devido direta ou indiretamente à ação humana
ou natural)
A litosfera e composta pelas rochas ígneas, sedimentares e
metamórficas

Exemplos de Rochas Ígneas (magmáticas): formadas pela
solidificação do magma
Magma: é a designação dada nas geociências às massas de rocha em
fusão total ou parcial que existem debaixo da superfície da Terra

 O magma, como líquido, forma-se preferencialmente em ambientes
de alta temperatura e baixa pressão situados pouco abaixo da superfície
terrestre, em geral entre 15 e 150 km de profundidade

Fluxo de lava no Havaí. A lava é o equivalente extrusivo do magma

Exemplos de Rocha Sedimentar: formadas pela sedimentação de
diferentes materiais ao longo dos anos
 Formadas por deposição de detritos, originados da ação erosiva de
outra rocha

Exemplos de Rocha Metamórfica: formadas a partir das rochas
magmáticas e sedimentares
https://www.brasil247.com/pt/247/revista_oasis/163900/A-revolu%C3%A7%C3%A3o-do-xisto-
Bom-para-a-economia-p%C3%A9ssimo-para-o-meio-ambiente.htm

A extração do xisto betuminoso costuma promover destruição em vasta
escala do terreno circundante. Isso é o que acontece nessa zona do
Canadá

 Basicamente, os solos formam-se a partir do processo de
decomposição das rochas de origem, chamadas de rochas mãe
 Isso significa dizer que, no início, não existiam solos na Terra, mas
apenas grandes e variados grupos rochosos que foram lentamente
desgastados pelo clima, pela ação da água e dos ventos e também
pelos seres vivos, sobretudo as plantas
 Com isso, essa lenta desagregação proporcionou a formação de
sedimentos, que se mantêm aglomerados e compõem os solos
 O processo de origem e constituição dos solos é chamado de
pedogênese

 Nesse sentido, a formação dos solos na natureza levou milhões de
anos, apresentando, quase sempre, aspectos relacionados com o seu
material de origem e as interferências naturais e antrópicas
proporcionadas sobre eles
Vale lembrar que esse processo de formação dos solos é ininterrupto e
ainda ocorre atualmente

Horizontes do solo
 São porções do solo, aproximadamente paralelas à superfície, que
sofreram a atuação dos processos de formação do solo, de modo que se
distinguem em meras camadas

Decomposição
lenta da rocha
mãe pelos
agentes do
intemperismo
(água, ventos,
clima, plantas e
outros) Com o tempo,
acumula-se uma
maior presença
de material
orgânico sobre o
solo recém-
formado
O material orgânico
decompõe-se e vai
aos poucos
enriquecendo o
terreno, enquanto os
horizontes do solo
vão se formando
O solo, em
estágio mais
avançado,
passa a
contar com
os
diferentes
horizontes,
além de
apresentar
uma camada
superficial
orgânica
propícia ao
plantio e à
existência
de
vegetações

O: Camada externa do solo composta por
material orgânico em estágio de
decomposição
A: Mais próximo da superfície, com uma
relativa presença de matéria orgânica
B: Mais próximo da superfície, com uma
relativa presença de matéria orgânica
C: Camada formada por partes
fragmentadas da rocha mãe, muitas vezes
com sedimentos menores nas suas partes
mais altas com e partes de rochas em sua
parte inferior.
Horz. O

Composição do Solo
Os solos são compostos por três fases: sólida, líquida e gasosa
 A fase mineral da fase sólida e decorrente da desagregação física de
rochas, possuindo, em geral, a mesma composição química da rocha-
mãe
 Os componentes minerais do solo podem ser divididos em:
- minerais primários: quartzo, apatitas, mica, calcários, biotitas e
plagoclásios;
- minerais secundários: caulinita, haloisita, montmorilonita, vermiculita
e ilita;
- fração argila: minerais com diâmetros menores do que 0,002 mm.
Constituem uma reserva de nutrientes para as plantas

 A fase orgânica é proveniente de plantas e animais mortos, além de
produtos intermediários de sua degradação biológica, como bactérias e
fungos
 O material orgânico é de fácil decomposição, gerando gás carbônico,
água e sais minerais
O húmus é a principal fração orgânica do solo
Apresenta coloração marrom escuro a preta
e é formada pela decomposição biológica dos resíduos

Imagem de uma porção
de húmus, retirada do
solo
 Apresenta várias substâncias, como proteínas, lignina e compostos
ácidos (-COOH)  ác. húmico e fúlvico
Ácidos húmicos, de forma similar aos fúlvicos, são utilizados como
insumos suplementares para melhorar o solo para agricultura
 Podemos considerar que, no solo, todo húmus é matéria orgânica,
mas nem toda matéria orgânica e húmus

A fase líquida e constituída pela solução do solo (fase aquosa do solo)
 A água do solo contém materiais orgânicos e inorgânicos, dissolvidos
da fase sólida do solo
O solo é a principal fonte de água e nutrientes para as plantas
 Em solos argilosos a infiltração de água é mais lenta e ocorre maior
armazenamento de água do que em solos arenosos
 Solução de eletrólitos e substâncias orgânicas solúveis que envolve
a fase sólida e que está em equilíbrio com a mesma
 Os principais constituintes da solução dos solo são os íons:
H +, Na +, K +, NH4
+, Ca 2+, Mg 2+, Al 3+, SO4
2-, NO3
-, PO4
3-, CO3
2-, e
outros

 A fase gasosa do solo, qualitativamente, apresenta os mesmos
constituintes do ar atmosférico
Quadro 1 - Composição média dos principais componentes gasosos no
ar atmosférico e no solo
Em função da respiração das raízes e dos micro-organismos, da
decomposição da matéria orgânica e das reações ocorridas no solo,
ocorre consumo de oxigênio e liberação de dióxido de carbono

- Solos BEM AREJADOS garantem um bom desenvolvimento radicular
- Solos cinzentos indicam baixa aeração

Os quatro componentes (mineral, orgânica, líquida e gasosa)
estão intimamente misturadas, permitindo a ocorrência de reações e
constituindo um ambiente adequado para a vida vegetal

Classificação dos solos
Latossolos  São formados pelo processo de remoção da sílica após
transformação dos minerais primários constituintes.
 Litossolos  Constituem uma família de solos jovens, rasos, rochosos,
colocados imediatamente sobre a rocha, não apresentando portanto,
horizontes pedológicos diferenciados. Podem ser eutróficos ou distróficos
 Regossolos  solos profundos, moderadamente arenosos (drenagem
excessiva)
 Hidromórficos  solos formados em excesso de água, pobres em Ca e Mg
 Podzólicos  É formado sob umidade, condições frias e ácidas,
especialmente em áreas ricas em quartzo.

Química do Solo
A maioria dos solos é composta principalmente por partículas
pequenas provenientes das rochas expostas ao intemperismo, que são
os silicatos minerais
 Intemperismo, também conhecido como meteorização, é o conjunto
de fenômenos físicos e químicos que levam à degradação e
enfraquecimento das rochas
 O termo intemperismo é aplicado às alterações físicas e químicas a
que estão sujeitas as rochas na superfície da Terra, porém esta alteração
ocorre in situ, ou seja, sem deslocamento do material.
 Este fenômeno é de grande importância para a formação e constante
mudança no relevo terrestre, junto com a erosão.

O intemperismo é de grande importância também na formação
dos solos, pois em algumas regiões onde há grandes formações
rochosas a fixação de plantas é mais difícil em relação a regiões de solo
estruturalmente menos rochosos.
Química do Solo
Ilustração de um processo de erosão em um solo. (Fonte: Cadernos Temáticos
de Química Nova na Escola, 5, 2003)

Química do Solo
 Cada um desses oxigênios está ligado por sua vez a um outro silício:
sendo a estrutura resultante um retículo estendido

PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DOS SOLOS
As propriedades físico-químicas dos solos se devem,
principalmente, a elevada superfície específica e a alta reatividade
apresentada pelos componentes da fração argila
 A principal característica física do solo é a textura, que diz respeito
as dimensões e características das partículas primárias do solo
 Essas partículas são agrupadas em função do tamanho,
apresentando características comuns:
Fração Areia: apresenta partículas entre 2 e 0,05mm, sendo constituída
quase que essencialmente de quartzo
E responsável pelo aparecimento de macroporos e pela
aeração do solo, retendo pouca água e poucos nutrientes

Fração Silte: apresenta partículas entre 0,05 e 0,002mm, sendo
constituída em sua maior parte por quartzo
Promove o aparecimento de poucos poros, podendo causar
adensamento do solo, retendo pouca água e poucos nutrientes

Fração Argila: apresenta partículas menores que 0,002mm
Constituída em sua maior parte por minerais de argila, promove a
estruturação do solo, fazendo com que ocorra o aparecimento de um
alto volume de poros, principalmente de microporos, retendo muita
água e muitos nutrientes
 As principais características químicas do solo estão relacionadas com
o uso do solo e o desenvolvimento das plantas
Na análise química de solo, determina-se: pH (em água, KCl e CaCl2 ),
matéria orgânica ( % ), hidrogênio (H), alumínio (Al), fósforo (P), cálcio
(Ca), magnésio (Mg), potássio (K), soma de bases (S), capacidade de
troca catiônica (CTC), saturação por bases (V%) e saturação por
alumínio (m)

pH: mede a acidez do solo (valores < 7 são característicos de solos
ácidos, > 7 característicos de solos básicos e igual a 7 indica solos
neutros)
A acidez do solo ou pH do solo, é a concentração de íons H+ presente
na solução do solo e um dos indicadores de sua fertilidade
A faixa de pH ideal dos solos para a agricultura é entre 6,5 e 7,5. Isto
porque é nesta faixa que os nutrientes ficam mais disponíveis às plantas,
ou seja, na solução do solo
Como os níveis de pH controlam vários processos químicos que
acontecem no solo – especificamente, disponibilidade de nutrientes de
planta – é vital manter níveis adequados para suas plantas para atingir
seu potencial de produção total

 Várias plantas têm se adaptado para valores de pH fora dessa faixa
Faixa do pH
5,0 – 5,5 5,5 – 6,5 6,5 – 7,0
Mirtilos Cevada Alfafa
Batatas irlandesas Milho Alguns trevos
Batatas doces Algodão Beterraba sacarina
Amendoim
Arroz
Soja
Melancia
Trigo

 Matéria orgânica: indica a porcentagem de matéria orgânica coloidal
que ocorre no solo (Húmus). Valores acima de 30% indicam solo
orgânico
 Hidrogênio: determina a acidez do solo. Quanto maior a concentração
de hidrogênio, menor o pH, e portanto, maior a acidez do solo.
 Alumínio: solúvel em meio ácido, ocorre quando o solo está com
acidez elevada, e é toxico para as plantas
 Cálcio, Magnésio, Potássio e Fósforo: macronutrientes para as plantas
 Soma de bases (S): Ela é calculada pela soma dos cátions básicos: K,
Ca, Mg e Na

 Quando misturamos um soluto num solvente, existem três tipos de
dispersões que podem ser formadas: as soluções, os coloides e
suspensões
 As soluções verdadeiras são homogêneas, isto é, conseguimos
observar (a olho nu ou com um microscópio) uma única fase
 O oposto total são as suspensões, que são heterogêneas.
Observamos duas fases ou mais, sendo que o tamanho das partículas
dispersas é acima de 1000 nm e é possível separar seus componentes
usando processos físicos, essas partículas podem ser retidas por um
filtro
 Já os coloides são suspensões que se situam entre esses dois tipos de
dispersões. A olho nu, achamos que o coloide é uma solução verdadeira,
mas, com a ajuda de um microscópio, notamos que na verdade se trata
de uma mistura heterogênea
COLOIDES

 Por exemplo, o leite é um coloide no qual vemos apenas uma fase
branca, mas, sob o olhar do microscópio, percebemos que existem
gorduras dispersas na água
 O tamanho das partículas dispersas nos coloides está entre 1 e 1000
nm e elas não se sedimentam sob ação da gravidade, mas ficam
dispersas em toda a extensão da dispersão. Para separá-las, pode-se
usar uma ultracentrífuga.

 CTC: O solo possui constituintes minerais e orgânicos que possuem
cargas: estas podem tanto ser positivas quanto negativas
 Entretanto, geralmente há o predomínio das cargas negativas
Por serem negativas, as cargas atraem íons com carga positiva
( potássio, cálcio, magnésio, sódio, alumínio e o hidrogênio)
 Esta capacidade de reter íons positivos em seus constituintes é
conhecida como Capacidade de Troca Catiônica
Esses íons além de retidos podem ser cedidos às plantas e, nesse
sentido, eles podem ser considerados como passíveis de, por exemplo,
deixar o mineral que o retém e passar para dentro da planta
 A capacidade de um solo para trocar cátions é expressa em termos
da capacidade de troca catiônica (CTC)

 Se o solo for ácido os íons metálicos da superfície serão deslocados
por íons H+, e os íons metálicos entrarão então na fase aquosa
“Geralmente, quanto maior a carga positiva de um cátion, mais
fortemente ele está ligado”

 A título de curiosidade, umas das maneiras de determinar a CTC é
por meio da análise do conteúdo de potássio, cálcio, magnésio, sódio,
alumínio solubilizado e hidrogênio presentes em uma amostra de terra
Assim, em termos simples, quanto maior a quantidade desses íons no
solo, maior será a sua CTC
 Antes de realizar a aplicação de algum fertilizante, um agricultor deve
conhecer a CTC do solo que receberá os adubos
Exemplo: Se ele adiciona uma quantidade de cálcio, magnésio e
potássio que excede a CTC do solo, estes íons provavelmente serão
perdidos nas águas de chuva que lavam o solo
Ocorrem prejuízos para o próprio agricultor e também para o
ambiente já que algum corpo d´agua (rio)hídrico receberá essa carga
de nutrientes oriundos da lavoura

 A CTC ajuda a explicar por que alguns elementos de fertilizantes
como potássio, cálcio e magnésio com carga positiva, assim como
nitrogênio de amônia, não são lavados do solo como íons de carga
negativas, ou ânions, de nitrogênio de nitrato, sulfetos ou cloretos

SEDIMENTOS
Os sedimentos são as camadas de partículas minerais e
orgânicas, com frequência finamente granuladas, que se encontram em
contato com a parte inferior dos corpos de água natural, como lagos,
rios e oceanos
 Do latim sedimentum, sedimento é a matéria que, depois de ter
estado em suspensão num líquido, acaba no fundo devido à sua maior
gravidade.

SEDIMENTOS
 A sedimentação ocorre quando um material sólido é transportado
por uma corrente de água e se deposita no fundo do rio, de uma
represa, etc
 Em termos geológicos, um sedimento é o material sólido que se
acumula na superfície terrestre e que surge pela ação de diversos
fenômenos naturais que atuam na atmosfera, na hidrosfera e na
biosfera

 As correntes de água têm a capacidade de transportar matéria sólida
em suspensão e de dar origem a sedimentos pelas suas próprias
características ou através da erosão dos leitos
 Nos sedimentos, a proporção dos minerais para matéria orgânica
varia substancialmente em função do local
 Os sedimentos são de grande importância ambiental porque são o
local onde se depositam muitos produtos químicos (como PAHs e
pesticidas)
A partir deles os produtos tóxicos podem ser transferidos para os
organismos que habitam essa região
SEDIMENTOS

 Por isso, a proteção da qualidade dos sedimentos é um
componente de gerenciamento global da água
 A transferência de poluentes orgânicos hidrofóbicos para os
organismos pode ocorrer por meio da transferência intermediária para a
água intersticial
Água presente nos poros microscópicos existentes dentro do material
que forma o sedimento
SEDIMENTOS
 Os produtos orgânicos estão em uma situação de equilíbrio entre a
adsorção pelas partículas sólidas e a dissolução pela água intersticial
Por essa razão, a toxicidade da água intersticial é testada com
frequência para determinar os níveis de contaminação dos sedimentos

REMEDIAÇÃO DE SOLOS CONTAMINADOS
O solo é a camada superficial da terra, formada por
componentes inorgânicos e orgânicos, sendo de fundamental
importância para o crescimento de plantas e para a subsistência
humana
 No solo são depositados todos os compostos inorgânicos e estruturas
animais e vegetais, que serão degradados ao longo dos anos
Assim, torna-se possível interpretar o desenvolvimento histórico desse
ambiente e de seu entorno

A acumulação de poluentes depende da composição do solo
A fração mineral do solo pode interagir com os contaminantes por
atração eletrostática e por adsorção
A fração orgânica é capaz de imobiliza-los por complexação
 A ação antrópica, impulsionada pela diversificação de atividades
econômicas e o adensamento populacional de forma desordenada
vem ocasionando crescentes problemas sobre os recursos naturais,
principalmente o solo

Degradação dos solos
Metais Compostos
orgânicos
tóxicos
Lançados pela atividade mineradora, utilização de
adubos e fertilizantes e também através de
efluentes domésticos e industriais, na maioria dos
casos sem tratamento prévio

 Agrotóxicos e Defensivos agrícolas

Solos contaminados são encontrados com maior frequência não
apenas nas redondezas de locais de descarte de lixo e de plantas
químicas, mas também nos arredores de oleodutos e postos de
gasolina
Biorremediação
Fitorremediação

Biorremediação é o uso de organismos vivos, sobretudo micro-
organismos para degradar resíduos ambientais
 É uma tecnologia que apresenta atualmente um crescimento rápido,
sobretudo em colaboração com a engenharia genética
Utilizada para desenvolver linhagens de micróbios que tenham a
capacidade de lidar com poluentes específicos
Particularmente usada para a remediação de depósitos de lixo e solos
contaminados com compostos orgânicos semivoláteis, como os PAHs

 Explora a capacidade dos micro-organismos (bactérias e fungos) para
degradar muitos tipos de resíduos
Normalmente substâncias mais simples e menos tóxicas
“Durante muitos ano pensou-se que os micro-organismos podiam e
deviam biodegradar completamente todas as substâncias orgânicas,
incluindo todos os poluentes contidos em águas naturais ou no solo”
Porém descobriu-se que alguns compostos, especialmente os
organoclorados, eram resistentes a uma rápida biodegradação
Recalcitrantes ou bioimunes

Outras substâncias (muitos compostos orgânicos) biodegradam-
se parcialmente
Transformam-se em compostos orgânicos que podem ser bioimunes
ou mesmo mais tóxicos que as substâncias originais
1,1,1-tricloroetano
(solvente)
Banido por sua
capacidade de
consumir ozônio
Cloreto de vinila
Carcinógeno

Para que uma técnica de biorremediação funcione com
efetividade, devem ser cumpridas várias condições:
 Os resíduos devem ser susceptíveis à degradação biológica e estar
presentes sob uma forma física acessível para os micro-organismos
 Os micro-organismos apropriados devem estar disponíveis
 As condições ambientais – tais como pH, temperatura e nível de
oxigênio – devem ser adequados

Exemplo: Degradação de hidrocarbonetos aromáticos por micro-
organismos do solo quando a terra está contaminada por gasolina ou
petróleo
Os processos de biorremediação têm lugar sob condições
aeróbicas como anaeróbicas

REFERENCIAS
Apostila de Química Ambiental
http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/geografia/formacao-dos-solos.htm
https://www.webartigos.com/artigos/retendo-cations-no-solo-a-capacidade-de-troca-
cationica/85932 23/04/2018
Apostila do curso técnico
https://www.mfrural.com.br/mobile/ClassificadosAnuncio.aspx?id=98958&titulo=quartzo-
mineral-dioxido-de-silicio- Consultado em 02/05/2018
https://www.flickr.com/photos/oiliz/2434745919/in/album-72157627192019095/
Consultado em 02/05/2018
https://pt.wikipedia.org/wiki/Acidez_do_solo Consultado em 05/05/2018
http://www.nutricaodesafras.com.br/ph-do-solo#overview Consultado em 05/05/2018
https://agronomiacomgismonti.blogspot.com.br/2011/08/significados-de-s-ctc-v-e-m-na-
analise.htmldf Consultado em 05/05/2018
http://repositorio.unb.br/bitstream/10482/23321/1/2017_DerlayneFl%C3%A1viaDias_Par
cial.pdf Consultado em 07/05/2018

http://uenf.br/posgraduacao/ecologia-recursosnaturais/wp-
ontent/uploads/sites/7/2013/10/Disserta%C3%A7%C3%A3o-Mestrado-Let%C3%ADcia-
de-Souza-Gomes.pdf Consultado em 07/05/2018
https://conceito.de/sedimento Consultado em 07/05/2018
http://metodo2013.blogspot.com.br/2015/10/coloides-organico-minerales-del-suelo.html
http://www.nutricaodesafras.com.br/definicao-de-solo#cation-exchange-capacity
http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/coloides-ou-dispersoes-coloidais.htm
https://pt.wikipedia.org/wiki/Magma Consultado em 08/05/2018
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