Propriedades químicas e cristalográficas da caulinita e dos óxidos de ferro em sedimentos do grupo barreiras no município de Aracruz, estado do Espírito Santo

Chemical and crystal properties of kaolinite and iron oxides in the barreiras group sediments in Aracruz, Espírito Santo state, Brazil

SEÇÃO II - QUÍMICA E MINERALOGIA DO SOLO

Propriedades químicas e cristalográficas da caulinita e dos óxidos de ferro em sedimentos do grupo barreiras no município de Aracruz, estado do Espírito Santo(¹)

Chemical and crystal properties of kaolinite and iron oxides in the barreiras group sediments in Aracruz, Espírito Santo state, Brazil

V. F. Melo^I; C. E. G. R. Schaefer^II; B. Singh^III; R. F. Novais^II; M. P. F. Fontes^II

^IProfessor do Departamento de Solos, Universidade Federal do Paraná - UFPR. Rua dos Funcionários, 1540, Depto de Solos, Juvevê, CEP 80035-050 Curitiba (PR)

^IIProfessor do Departamento de Solos, Universidade Federal de Viçosa - UFV. Av. PH Rolfs s/n, CEP 36571-000 Viçosa (MG). Bolsista do CNPq

^IIIProfessor, Department of Agricultural Chemistry and Soil Science, The University of Sydney, N.S.W. 2006, Australia

RESUMO

As propriedades químicas e cristalográficas detalhadas da caulinita (Ct) e dos óxidos de ferro do solo e dos sedimentos do Grupo Barreiras são pouco conhecidas. Para estudar as características desses minerais em profundidade, coletaram-se 11 amostras (0,7; 1,4; 2,1; 2,8; 3,5; 4,2; 4,9; 5,6; 7,7; 10,5 e 14m) nos horizontes Bt, BC e C de um Argissolo Amarelo no município de Aracruz (ES). As frações argila e silte foram estudadas por difração de raios-X (DRX), análise termo-diferencial (ATD) e microscopia eletrônica. Os teores totais de Fe e outros microelementos (Cr, Mn, Ni, Pb, Ti e Zn) da fração argila foram determinados por espectrometria por emissão por plasma, após digestão da amostra com HF concentrado. Nos extratos resultantes das extrações com oxalato de amônio (OA) e ditionito-citrato-bicarbonato (DCB), determinaram-se os teores de Fe, Al, Si, Cr, Mn, Ni, Pb, Ti e Zn. A composição química da Ct das frações argila (amostra desferrificada) e silte (amostra natural) foi determinada pelo tratamento com NaOH 5molL^-1 e pela combinação de aquecimento e extração com NaOH 0,5molL^-1 fervente, respectivamente. O teor médio de Fe₂O₃ da Ct da fração argila (20,7gkg^-1) foi superior ao obtido para a fração silte (5,2gkg^-1), verificando-se, na menor fração, aumento nos teores de Fe₂O₃ com a profundidade. Graças ao maior raio iônico, a presença do Fe³⁺ na estrutura promoveu aumento no espaço interplanar do mineral, sobretudo na direção b. O tamanho das partículas de Ct foi semelhante entre os horizontes amostrados. A Ct apresentou grau semelhante de cristalinidade com a profundidade do solo, com exceção dos horizontes mais superficiais, os quais apresentaram menores valores de índice de cristalinidade, provavelmente por interferências com compostos orgânicos. A redução dos teores de Fe₂O₃ extraídos pelo DCB e da participação dos teores de FeOA mais FeDCB no Fe total da fração argila com a profundidade foi atribuída à dissolução dos óxidos de ferro, provocada pela umidade nas camadas inferiores dos sedimentos. A substituição isomórfica (SI) de Fe por Al na goethita (Gt) foi cerca de três vezes superior à da hematita (Hm), com maiores valores nos horizontes mais superficiais. A Hm apresentou menor valor de superfície específica (SE) que a Gt, refletindo os maiores valores de diâmetro médio do cristal para a Hm. Baixos valores de cristalinidade e menor tamanho de partículas estão associados à maior atividade e à influência da Ct e dos óxidos de ferro sobre as propriedades físico-químicas do solo. Os óxidos de ferro apresentaram baixa associação com microelementos, sobretudo com Ni, Pb e Ti.

Termos de indexação: hematita, goethita, DRX, análises térmicas, microscopia eletrônica.

SUMMARY

Detailed chemical and crystal properties of the kaolinite (Ka) and iron oxides in the Barreiras Group soils and sediments (Coastal Tablelands) are little known. Eleven samples were collected (0,7; 1,4; 2,1; 2,8; 3,5; 4,2; 4,9; 5,6; 7,7; 10,5 and 14m) in an exposed sediment sequence in Aracruz, Espírio Santo State, Brazil, in order to study the characteristics of these minerals with depth. Clay and silt fractions were studied by X-ray diffraction (XRD), differential thermal analysis and electron microscopy. Total contents of Fe, Cr, Mn, Ni, Pb, Ti and Zr of the clay fraction were determined by ICP after fluoridric acid extraction. The contents of Al, Si and microelements were determined in ammonium oxalate (AO) and dithionite-citrate-bicarbonate (DCB) extracts. The chemical composition of kaolinite in the clay fraction was determined by extraction with NaOH 5molL^-1 and in the silt fraction by the combined heating and extracting with NaOH 0,5molL^-1. The average Fe₂O₃ content in the kaolinite of the clay fraction (20.7gkg^-1) was higher than those obtained for the silt fraction (5.2gkg^-1). The interplanar space, mainly in the b axis, was increased, due to Fe substitution in the kaolinite structure. The properties of kaolinite (such as size and shape) did not substantially differ with depth, although less crystalline kaolinite was found at the surface, suggesting an interference of organic matter. With reference to the iron oxides, the Fe₂O₃ contents extracted by DCB in the clay fraction decreased with depth. The isomorphic substitution of Fe for Al was greater in goethite (Gt) in relation to hematite, with a trend of higher values at the sediment surface. The iron oxides presented little association with microelements, mainly, Ni, Pb and Ti.

Index terms: Hematite, goethite, XRD, thermal analysis, eletronic microscopy.

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LITERATURA CITADA

Recebido para publicação em outubro de 2000

Aprovado em setembro de 2001

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(1

) Parte da Tese de Doutorado do primeiro autor.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  30 Set 2014
• Data do Fascículo
  Mar 2002

Histórico

• Recebido
  Out 2000
• Aceito
  Set 2001