8 argilominerais filossilicatos e gibbsita

Jaboticabal - SP

ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITA

INTRODUÇÃO

MINERAIS DE GRADE 1:1CaulinitaHaloisita

MINERAIS DE GRADE 2:1Pirofilita & TalcoMicaGrupo das EsmectitasVermiculitaCloritaMinerais Interestratificados

GIBBSITA

TÉCNICAS DE IDENTIFICAÇÃO

CONSIDERAÇÕES FINAIS


NESOSSILICATO (Olivina)

SOROSSILICATO (Berilo)

CICLOSSILICATO (Turmalina)

INOSSILICATO: Piroxênios (Augita)

INOSSILICATO: Anfibólios (Hornblenda)

TECTOSSILICATO

INTRODUÇÃO

FILOSSILICATOS: ARGILOMINERAIS


O termo argila é empregado em dois sentidos:

I) granulometricamente: fração mais fina dos sedimentos (diâmetro inferior a 2)

I) mineralogicamente: grupo de minerais que são silicatos hidratados de alumínio

Fração Argila formada pelos filossilicatos

Fração areia Fração silte formadas pelos demais grupos dos silicatos dependendo:

tipo de rocha ou dos minerais que a constituem; da idade dos ecossistemas.

ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITAINTRODUÇÃO

1) São minerais secundários, resultantes de decomposição de outros silicatos, principalmente feldspatos e feldspatóides

2) Apresentam hábito terroso, cor branca, mas usualmente coloridas por impurezas, principalmente óxidos de ferro, são infusíveis e insolúveis

3) Como todos os filossilicatos, os argilominerais apresentam estruturas semelhantes, laminares, constituídas por associações de camadas tetraédricas de silício com camadas octaédricas de alumínio ou magnésio

4) Esses minerais são da mais alta importância no estudo da Pedologia por serem componentes da fração argila, que afeta todo comportamento físico-químico do solo

ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITAINTRODUÇÃO

(Si2 O5)2-

Forma de representação das camadas de tetraedros (Si / Mg) e octaedros (Al)

Folha de siloxana (Si)

Folha de gibbsita (Al)ou Folha de brucita (Mg)

INTRODUÇÃO


(Si2 O5)2-

INTRODUÇÃO


(Si2 O5)2-






1:1 2:1

MUSCOVITA

KAl2 (AlSi5O10)(OH)2

BIOTITA

K(Mg, Fe)3(AlSi5O10)(OH)2

Caulinita

Al2Si2O5(OH)4

INTRODUÇÃO


INTRODUÇÃO


Folha de gibbsitagibbsita (Al)ou

Folha de brucitabrucita (Mg)

Estruturas da folha trioctaédrica de brucita

Estruturas de folha dioctaédrica de gibbsita



INTRODUÇÃO



GIBBSITA



Caulinita

1:11:1

Camada deTetraedros

Camada deOctaedros

Exemplos:Caulinita (principal representante do grupo Al2Si2O5(OH)4)DickitaNacritaAnauxitaHaloisita

Caulinita Microscopia eletrônica


Caulinita Expansão é impedida por pontes de H:

- Espaço d fixo próximo a 7,14 Å.

(Desaparece a 550º C)

Substituição Isomórfica:

- Pequena

Carga Permanente:

-próxima de zero, ou muito pequena

Carga Negativa dependente do pH:

- CTC = 1 - 10 mEq/100gROH + OH- → RO- + H2O (pH ↑)ROH + H+ → R+ + H2O (pH ↓)

Forte ligação Estrutural:

- Partículas se quebram com dificuldade

- Baixa Plasticidade

- Baixa expansão e contração (aspecto de “concha”)

- Superfície Específica = 7 - 30 m²/g

Muito comum na fração argila de solos com horizonte Bt e Bw (principalmente os mais intemperizados).

Caulinita em Latossolo Roxo = Tamanho Pequeno

Caulinita em Latossolo Amarelo = Tamanho Grande

{Fe, Ti} no sistema = Cristalização (nucleação) dificultada

Morfologia comumente hexagonal (MET)

ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITACaulinita


INTRODUÇÃO



GIBBSITA



Minerais de argila: Grupo das caulinitas

Camadas desordenadas no empilhamento e H2O nas entrecamadas

Espaçamento d próximo a 10,1 Å (DRX)

-Com aquecimento (literatura= 50ºC) = 7,2 Å (DRX – irreversivelmente)

-Morfologia comumente tubular

-DRX = Reflexos normalmente largos ou menos agudos.

-Condição úmida é requerida para o seu desenvolvimento.

Sequência de intemperismo:

- Haloisita (10,1Å) Metahaloisita (7,2Å) Caulinita (7,14 Å)

Haloisita (Hi)



INTRODUÇÃO



GIBBSITA



Pirofilita & Talco

Dão origem aos outros minerais de grade 2:1 (dioctaedrais e trioctaedrais)

PIROFILITA - Al2 Si4O10 (OH)2

-Argilomineral 2:1, cujos octaedros possuem no seu interior apenas 2/3 dos espaços, ocupados por

Al3+; ou seja, existem espaços vagos nos octaedros, DIOCTAEDRAL

TALCO - Mg6 (Si8O20) (OH)4

- Argilomineral 2:1, cujos espaços no interior dos octaedros são totalmente ocupados, TRIOCTAEDRAL

Pirofilita & Talco



INTRODUÇÃO



GIBBSITA



Mica

MUSCOVITA

KAl2 (AlSi5O10)(OH)2

BIOTITA

K(Mg, Fe)3(AlSi5O10)(OH)2


Desenvolvida da substituição isomórfica da Pirofilita; possui grade 2:1. Possui CTC elevada e é

muito comum em solos brasileiros mais jovens

Um fenômeno muito comum na mica a retenção de potássio (K), devido a CTC das camadas

tetraedrais. Conseqüência promove uma cimentação muito forte dessas camadas, desenvolvendo

na mica alta resistência à quebra.

Solos com altos teores de Mi são ricos em K

Quando a mica é empobrecida de K e enriquecida de H2O transforma-se em Ilita

MICA (Mi)

ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITAMica

Mica

- Não expansíveis

- Minerais Secundários

- Contém mais SiO2 e menos K que a Muscovita

Muita Substituição Isomórfica de Si por Al nos tetraedros

= Muita carga negativa permanente = Forte atração aos cátions = K+ é fortemente atraído = K+ é pouco hidratável e fica assim fixado no espaço entrecamadas

Espaçamento d = 10 Å (001)(sem alteração com tratamentos)

CTC= 10-40 mEq/100g

Propriedades Físicas mais próximas à Ct do que à Mt

Facilidade de alinhamento paralelo das partículas = facilidade de erosão

- 7% do K total - porcentagem diagnóstica para Ilita

- Presença de Mica versus disponibilidade de K no solo

ILITAS (Il)



INTRODUÇÃO



GIBBSITA



Grupo das esmectitas

Exemplos:Montmorilonita (Mg2+ Al3+): principal representante do grupoBeidelita (Si4- Al3+)Nontronita (Fe3+ Al3+)Saponita (representante magnesiana do grupo)Sauconita (Mg2+ Zn2+)Hectorita (Mg3+ Li+) (OH- F-)

2:12:1

Camada deTetraedros

Camada deOctaedros


Montmorilonita (geralmente dioctaedral) (Mg e Fe3+)

-Pequena Substituição Isomórfica nos tetraedros

Carga permanente : basicamente devido à Substituição Isomórfica de

Al3+ por Fe2+ nos octaedros

Expansão: volume da argila chega a dobrar = Ligações (O-O) fracas

(Quanto maior o teor de água, maior a expansão)

CTC:80-150 mEq/100g

Superfície Específica: 700 - 800 m²/g (pequeno tamanho de partícula)

ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITAGrupo das esmectitas

Montmorilonita (geralmente dioctaedral) (Mg e Fe3+)

Alta Substituição Isomórfica, Ligações Fracas: Alta Plasticidade quando molhadaCamadas de Hidratação ao redor dos cátions entrecamadas

Pode haver adsorsão (carga) de compostos orgânicos = Complexos Organominerais

Adsorção de Glicerol e Etilenoglicol = Diagnóstico para DRX

105º C (seca em estufa) = 10 Å Seca ao ar = 12,4 - 14 Å

Glicerol ou Etilenoglicol = 17 Å

Constituintes característicos:

= da fração argila de vertissolos;

= solos com horizonte Bt (mais férteis e menos intemperizados)

= solos com horizonte A chernozêmico; = solos muito jovens

Difícil Manejo:

Muito plásticos quando molhados Muito duros quando secos (fendas horizontalizadas quando seca)

ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITAGrupo das esmectitas


INTRODUÇÃO



GIBBSITA



Vermiculita

Apresenta estrutura 2:1, tendo as camadas separadas por lâminas

bomoleculares de água. A folha octaédricas é de brucita, ocorrendo

substituição de Mg2+ por Fe2+, em proporções variadas. Esta vermiculita é

derivada de alteração intempérica de outros filossilicatos, como as micas e

cloritas. É característica, nesse mineral, a expansão de sua estrutura, quando

aquecido a temperaturs entre 300 e 900º C

Nome vem de “Semelhante à Verme” Quando Aquecida torna-se alongada, retorcida e curvada Expansão e 20-30x do tamanho original- Espaçamento d: →14 Å (001) – Quando saturada com K→10 Å – Quando aquecida


-Considerável Substituição Isomórfica de Si por Al nos tetraedros

= Relativa Fixação de K+ e NH4+ nas entrecamadas (Importância nas Adubações)

-Vm condições de melhor drenagem

-Mt – hidromorfismo

-CTC próxima de 100-150 mEq/100 g, que pode ser reduzida por hidróxidos de Al nas

entrecamadas = Efeito Anti-gibbsítico (sul do Br x cerrado do Br)

-Presença na fração argila de solos com Bt solos com

A Chernozêmico e solos de regiões secas.

ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITAVermiculita


INTRODUÇÃO



GIBBSITA



Clorita

2:1:12:1:1


2:1:12:1:1

ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITAClorita

ARGILOMINERAIS: FILOSSILICATOS E GIBBSITAClorita


INTRODUÇÃO



GIBBSITA



Minerais interestratificados

“Apresentam num único cristal, celas unitárias ou camadas de dois ou mais tipos: 2:1 com camadas 2:1:1 ”

Exemplo:mica-cloritavermiculita-cloritamontmorilonita-clorita mica-montmorilonita-clorita.

2:1

2:1:1



INTRODUÇÃO



GIBBSITA



Gibbsita

Gibbsita


Biotita

Muscovita

Caulinita Gibbsita

IntemperismoIntemperismo

Gibbsita


Estrutura

Análise de correlação entre os teores de minerais na fração argila das diferentes classes de agregados e a percentagem de agregados retidos nas peneiras para Latossolo Vermelho (LVdf)

(1) o, *, **: coeficientes de correlação (r) significativos a 0,1; 0,05; e 0,01, respectivamente, pelo teste t.

Gibbsita


Arranjo dos cristais em forma de granulos

Estrutura: qualidade física dos solos

↑ Microagregação↑ Porosidade Infiltração de água no solo

Solos gibbsiticos (Hidróxido de alumínio)

Gibbsita



INTRODUÇÃO



GIBBSITA




1. Pré-tratamento :

1.1 concentração de argila natural

1.2 Montagem de lâminas com “esfregaço” da argila concentrada

1.2.1 Lâminas:

1° Lâmina: [argila]+saturação com CaCl2 ou MgCl2 (saturar antes de colocar na lâmina)

2° Lâmina: [argila]+saturação com KCl (saturar antes de colocar na lâmina)

3° Lâmina: [argila]+etileno glicol (saturar na lâmina)

1.3 Tratamento térmico (4-6 hs) das diferentes lâminas:

1° 25 ° C

2° 350 ° C

3° 550 ° C

2. Leitura no DRX


2:1


Gb (4,82 Å) Ct (7,2 Å) Mica (10 Å) Verm./Mont. (14 Å)

Verm.(14 Å)

Mont. (14 Å)

Mont. (19 Å)

25 ºC

Lâmina c/ Mg 25 ºC

Lâmina c/ ETG 25 ºC

Lâmina c/ K 25 ºC

Lâmina c/ K 350 ºC

Lâmina c/ K 550 ºC


2:1

nnλ = 2λ = 2ddsensenθθ ( (Lei de Bragg)Lei de Bragg)


DRX: Difratometro de Raio-X


Interpretação dos difratogramas:

Reflexos interpretados: da caulinita (001), gibbsita (002)

Estes reflexos são que são mais encontrados nas condições do solo!!!





Difratograma



Como sabemos que estes são os reflexos a serem interpretados?

R: Pelo “d” distância interplanar que é característica para cada reflexo de minerais.

O “d”é encontrado por meio da medida do reflexo em º2θ




Quais os atributos que são identificados e medidos nos difratogramas?

R: Largura a meia altura (LMA) e ÁREA DO PICO e “d”

área do pico= h x b


b

h



Cálculos dos atributos mineralógicos

Diâmetro médio do cristal (DMC)A largura do pico, juntamente com o DMC, expressam o grau de

cristalinidade do mineral. Quanto mais fina e alta, o pico pode expressar o maior grau de cristalinidade do mineral. A LMA é utilizada no cálculo do Diâmetro Médio do Cristal (DMC) através da formula de SCHERRER (SCHULZE, 1984), bem como para o cálculo da área do pico.

h





Diâmetro médio do cristal (DMC)Fórmula de Scherrer:

DMC(nm) = / 10

DMC(nm) = Diâmetro médio do cristal; K = constante de fórmula de 0,91;λ = comprimento de onda conforme o cátodo usado (1,79026) = cobalto (para Ct e Gb o cátodo usado é o cobre = 1,541838);β = B-b onde:β é a LMA corrigida , B a LMA da amostra e b o LMA padrão em º2θӨ = é o valor em º2θ da amostra, dividido por 2.

)cos(.

.57,3 k.

B





Substituição Isomórfica do ferro por alumíniomol Al% = 1730-572. c onde,

c =

h

2110

2111

11

1

dd





1. Pré-tratamento :

1.1 concentração de argila natural1.2 Remoção dos óxidos de ferro

Método ditionito-citrato-bicarbonato (DCB), segundo MEHRA & JACKSON (1960).Este método remove os óxidos de ferro da fração argila melhorando a qualidade da

identificação dos minerais não oxídicos (caulinita e gibbsita)


Gibbsita

DBC – ditionito-bicarbonato-citratoDitionito: reduz o Fe dos minerais

Bicarbonato: Tampona o meioCitrato: complexa

Remoção Ox. Fe Concentração Ox. Fe


INTRODUÇÃO



GIBBSITA




ConstituinteCapacidade

de trocameq/100 g

SuperfícieEspecífica

m2/gMatéria Orgânica 200-400 500-800

Vermiculita 100-150 600-800

100-200b

Esmectita 80-150 600-800

80-120b

Vermiculita Dioctaedral 10-150 50-800

Ilita 10-40 65-100

20-40b

Clorita 10-40 a, b 25-40

Caulinita 3-15 7-30

Haloisita 5-10b

Óxidos e Hidróxidos 2-6 100-800

a) Bailey e White, 1964; b) Scheffer e Schachtschabel, 1970.



Propriedades dos Minerais de argila



Marques Jr. & Lepsch (2000), Geociências



Barbieri et al. (2009), Scientia Agricola


http://www.cprm.gov.br

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Coordenador: Prof. Dr. José Marques JúniorCoordenador: Prof. Dr. José Marques Júnior

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