Informativo GEA
CTC do solo
CONCEITUAÇÃO:
O solo é uma interface de 4 componentes: ar, água, matéria orgânica (microrganismos) e minerais. Esse complexo é base de diversos processos relacionados à agricultura, e entre eles, podemos destacar o fornecimento de nutrientes às plantas (Brady & Weil, 2013).
As plantas absorvem a fração líquida: a solução do solo, juntamente com esses nutrientes, que são constantemente disponibilizados para esta fração líquida, reabastecendo-a. Esse reabastecimento se dá pela liberação dos nutrientes que estão associados com a fração sólida orgânica e inorgânica do solo, os chamados coloides do solo (argila, húmus, óxidos de Fe e Al, etc.) (Brady & Weil, 2013).
Esses coloides possuem cargas positivas e negativas, que conseguem adsorver íons de cargas opostas, fazendo com que sejam trocáveis com outros íons da solução do solo, mantendo a solução do solo abastecida com íons, entre eles os nutrientes necessários ao desenvolvimento vegetal. As cargas negativas dos coloides atraem os cátions, e quantidade de cátions adsorvidos nos coloides nessa fração permutável com a solução, chama-se capacidade de troca catiônica (CTC) do solo. Em suma, trata-se da soma das quantidades de cálcio (Ca2+), magnésio (Mg2+), potássio (K+), sódio (Na+), alumínio (Al3+) e hidrogênio (H+), representadas em mmolc.dm-3 ou cmolc.dm-3 (RONQUIM, 2010).
É desejável que a CTC seja ocupada por cátions úteis para a planta, como Ca2+, Mg2+, K+, sendo assim um solo potencialmente com boa fertilidade, sendo que não é desejável que cátions como o Al3+ e o H+ tomem esses espaços.
A CTC do solo é então mensurada de acordo com a composição do solo em relação aos seus coloides e a CTC de cada um destes. Solos com mais material coloidal tem naturalmente maior CTC, bem como solos com alta quantidade de material húmico (Figura 1) (Brady & Weil, 2013).
Figura 1 - Diagrama de CTC dos principais coloides do solo
Fonte: Brady & Weil, 2013
Assim, dependendo da composição coloidal do solo, a CTC pode ser classificada em relação ao seu teor, sendo importante para fins de classificação taxonômica dos solos e para adequação de manejo. Uma informação prática de fácil interpretação seria que para solos com menores teores de CTC, é mais interessante o parcelamento das adubações, tendo em vista que este solo possui menor capacidade de adsorver os cátions liberados pelo fertilizante, estando estes suscetíveis à lixiviação (RONQUIM, 2010).
Figura 2 - Classificação de teores de CTC do solo
Fonte: Seminário de fertilidade do solo, 1982
TIPOS DE CTC:
A CTC pode ser chamada de CTC total quando esta for representada pela soma de todos os cátions trocáveis do solo (Ca2+ + Mg2+ + K+ + H+ + Al3+), também conhecida como CTC a pH 7. No entanto, existe também o conceito de CTC efetiva, onde esta não considera o H+ no cálculo, ou seja, em um solo com CTC total de 100 mmolc.dm-3, e CTC efetiva de 40 mmolc.dm-3, indica-se que o H+ está ocupando 60% da CTC total do solo, mostrando assim a acidez potencial deste solo (RONQUIM, 2010). Este H+ está ligado aos coloides por meio de pontes de hidrogênio, sendo trocado por meio hidroxilas formando moléculas de água, como ocorre com a operação de calagem, que desloca esses H+ dos coloides e fornece Ca2+ e Mg2+ que podem ocupar esses espaços liberados pelos H+.
As cargas negativas dos coloides podem ser classificadas também como dependentes de pH, ou permanentes. Os óxidos de Fe e Al (goethita e gibbsita) e as argilas 1:1 (caulinita, por exemplo), bem comuns em solos tropicais intemperizados, como os brasileiros, possuem menor saldo líquido de cargas negativas, ou seja, menor CTC, e esta ainda é em grande parte dependente do pH, pois são oriundas de grupos hidroxilas nestes coloides. Assim, em pH mais elevado há maior disposição de cargas negativas nestes coloides, pois as hidroxilas tendem a perder o H+ de seus grupos hidroxilas, entretanto em pH mais ácido há menor disposição de cargas. O material húmico também possui grande parte de sua carga como dependente do pH.
Já em argilas 2:1 (vermiculita, esmectita, por exemplo), há maior quantidade cargas negativas, e estas são originadas pela composição destes minerais, nas chamadas substituições isomórficas. Assim, estas cargas negativas não dependem do pH do solo, sendo as chamadas cargas permanentes (Brady & Weil, 2013).
Figura 3 - Características das cargas de coloides mais comuns sob condições de pH 7
Fonte: Brady & Weil, 2013
REAÇÃO DE TROCA CATIÔNICA:
Partindo dos assuntos abordados acima, temos como objetivo exemplificar a CTC do solo, para se quantificar a troca catiônica, que se baseia na ocorrência da adsorção e dissociação das moléculas nos coloides, ou seja, no estabelecimento de um complexo de troca (Brady & Weil, 2013). Assim, a troca de cátions tem alguns princípios que a tangem, como a reversibilidade e equivalência de carga.
Desta forma é de grande importância termos reversibilidade das reações, permitindo que o sítio de ligação esteja em constantes reações, possibilitando a navegação dos íons da solução do solo para o coloide, em que essa segue a lei da relação, onde para íons de mesma valência, estes vão ter a mesma concentração no coloide e na solução do solo. Por isso torna-se um problema a elevada ocupação da CTC pelo H+, pois devido às suas pontes de hidrogênio e sua estabilidade e forte ligação cria-se uma irreversibilidade nessa reação. Então para ocorrer a troca, necessita-se do afastamento da molécula adsorvida no coloide por algum microssegundos pela ação já mencionada das hidroxilas, permitindo que outro íon de mesma carga se aproxime do sítio de ligação (Brady & Weil, 2013).
Com isso é de grande importância se entender a equivalência das trocas, na qual esta ocorre de mmolc por mmolc. Exemplificando, moléculas de alumínio tem 3 mmolc por conta da sua valência de 3 cargas, e, seguindo esta relação para as demais moléculas, temos o exemplo representado pela figura 4, em que vai ocorrer a troca de 2 H+ por um Ca2+ por conta da equivalência de cargas. Desta maneira, temos 3 fatores que afetam a reação de troca, sendo a valência dos elementos, mencionada acima, o raio iônico, a qual interfere na eletronegatividade do elemento com o as cargas do coloide, a atração da molécula sobre estes, e pôr fim a concentração dos íons na solução do solo, a qual faz o deslocamento do sentido da reação, alterando as proporções dos elementos ligados, representada pela Lei da relação.
Figura 4 - Reação de troca do calcário no coloide.
Fonte: Brady & Weil, 2013
Redigido por:
Jô - Etori Soares Veronezi
Ezilado - Gustavo Aguiar Zancanaro
Referências:
BRADY, Nyle C.; WEIL, Ray R. Elementos da natureza e propriedades dos solos. Bookman Editora, 2009.
RONQUIM, C. C. CONCEITOS DE FERTILIDADE DO SOLO E MANEJO ADEQUADO PARA AS REGIÕES TROPICAIS. Embrapa, Boletim de Pesquisa e Desenvolvimento, n. 8, 2010. Disponível em: < https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/31004/1/BPD-8.pdf >, acesso em: 10/03/2021.