Cargas elétricas do Solo

Experimento sobre cargas elétricas no solo

Cargas no solo: 

adsorção, íons em solo e troca catiônica. 

Materiais:
- Azul de metileno;
- Eosina Amarelada;
- 2 garrafas PET;
- Papel filtro (coador de café);
- Água;
- Solo argiloso seco.

Procedimento:
    Misture 1g de azul de metileno a 200 mL de água em uma garrafa PET, noutra garrafa misture 1g de eosina amarelada também em 200 mL de água.
    Monte o sistema de filtração, adicione o solo dentro do filtro de papel e passe uma alíquota das misturas pelo solo. Observe o que ocorre com ambas as soluções ao passarem pelo solo.

Fatores de discussão:
    O solo argiloso, como coloide, atrai e mantém uma complexa população catiônica, promovendo adsorções e trocas iônicas de acordo com a estabilidade química; as formas com que o solo coloidal se liga aos cátions determina funções importantes como a fertilidade do solo e biologia do meio.

    O azul de metileno é um corante básico que cora componentes como ácidos nucléicos e grupos fosfatados, enquanto a eosina amarelada é um corante ácido que cora componentes básicos.

    Na reação observada a solução de azul de metila é o único que parece perder sua cor, enquanto a eosina amarelada não apresenta alterações. Contudo, o azul de metileno não perde sua coloração, na verdade, o filtrado não possui mais azul de metileno pois ele foi adsorvido pelo solo.

    Uma adsorção é o processo pelo qual íons, átomos ou moléculas são retidos/aderidos a sólidos. No processo de adsorção as moléculas presentes na fase fluida são atraídas para a zona interfacial devido à existência de forças atrativas na superfície do adsorvente, por exemplo forças de Van der Waals e forças eletrostáticas.

    Portanto, o nosso adsorvente é o solo, um argilomineral que pela definição de Pinnavaia & Beall (2001) e Gomes (1988); são silicatos de Al, Fe, Mg hidratados, com estruturas cristalinas em camadas (filossilicatos) por folhas contínuas de tetraedros de SiO4, ordenados de forma hexagonal, condensados com folhas octaédricas de hidróxidos de metais tri e divalentes.

    Algumas formas ainda mais organizadas são chamadas de zeólitas sendo conhecidas 80 naturais e centenas artificiais, essas organizações alumino-silicatadas podem até mesmo servir como peneiras retirando íons indesejáveis do meio para dentro de seus poros de acordo com seu diâmetro graças a sua enorme capacidade de troca iônica.

                                                     
    Por fim, o nosso adsorvido é o azul de metileno, também conhecido como cloreto de metiltionínio, que ao se dissociar em água separa-se o cloreto e o restante da molécula, o metiltionínio responsável pela cor azul da solução fica com carga positiva com a saída do contra-íon cloreto e sofre a troca catiônica no argilomineral, o que explica a ausência de cor no filtrado.
                                              
    Há estudos cinéticos que indicam que argilominerais possuem elevada capacidade adsortiva com o tempo para equilíbrio de 1 minuto o que indica a elevada afinidade entre o corante (azul de metileno) com a argila natural. Estes dados sugerem que a capacidade de troca catiônica e elevada área superficial são responsáveis pela capacidade de adsorção dos sólidos.

Material produzido por:
Adriano Paulo Aparecido Pereira de Oliveira
Aluno PUB do Instituto de Química da Universidade de São Paulo

Agradecemos ao Prof. Dr. Antonio Azevedo, do Solo na Escola da ESALQ-USP, por ter nos orientado a montar este experimento.

Referências:

RUTHVEN, D. M. Principles of Adsorption and Adsorption Processes. John Wiley & Sons, New York, 464p, 1984.

PINNAVAIA T.J., BEALL G.W. Polymer–Clay Nanocomposites, John Wiley, 349p, 2000.

GOMES, C.F. Argilas: o que são e para que servem. Lisboa, Fundação Calouste Gulbenkian, 457p. 1988.

BRADY, N.C.; WEIL, R.R. Elementos da natureza e propriedades dos solos. 3.ed. Porto Alegre: Bookman, 276-287, 2013.

SARTORI, R.A., MORAIS, L.C., CONSOLIN-FILHO, N., MARQUES, D.D. Adsorção do corante azul de metileno em partículas de argilominerais: análise dos tamanhos das partículas, Quim. Nova, Vol. 34, No. 4, 584-588, 2011.

NETO, A.C.A.M., SANTOS, E.S., SOUSA, L.V. Adsorção do corante azul de metileno sobre o argilomineral bentonita na sua forma natural, Universidade de Franca.