XIDOS DE FERRO INDICADORES AMBIENTAIS Jaboticabal SP XIDOS
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS Jaboticabal - SP
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS INTRODUÇÃO ÓXIDOS DE FERRO Estrutura e composição das fases minerais Propriedades físicas, químicas e mineralógicas Ocorrência e formação Identificação e quantificação CONSIDERAÇÕES FINAIS
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS INTRODUÇÃO ÓXIDOS DE FERRO Estrutura e composição das fases minerais Propriedades físicas, químicas e mineralógicas Ocorrência e formação Identificação e quantificação CONSIDERAÇÕES FINAIS
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS INTRODUÇÃO Termos indexado no Web of Science Iron oxides: Junho / 2009 12. 217 Iron oxides: Outubro / 2011 45. 611 Gibbsite: Junho / 2009 1. 651 Gibbsite: Outubro/2011 2. 037
RELAÇÃO DA MINERALOGIA DA FRAÇÃO ARGILA COM ATRIBUTOS DO SOLO INTRODUÇÃO ORIGEM E TRANSFORMAÇÕES DOS MINERAIS SECUNDÁRIOS DE FERRO Fe SOLO Distribuição Concentração
RELAÇÃO DA MINERALOGIA DA FRAÇÃO ARGILA COM ATRIBUTOS DO SOLO INTRODUÇÃO 45 % mineral 20 -30 % ar 20 -30 % água 5 % MO
RELAÇÃO DA MINERALOGIA DA FRAÇÃO ARGILA COM ATRIBUTOS DO SOLO INTRODUÇÃO Fase sólida e a solução do solo Argilominerais Escala microscópica Solução do solo poros Areia Componentes orgânicos
RELAÇÃO DA MINERALOGIA DA FRAÇÃO ARGILA COM ATRIBUTOS DO SOLO INTRODUÇÃO Processos de transferência de elementos químicos entre as fases do solo Plantas Troca iônica Adsorção Fase sólida Microrganismos Fase líquida volatilização Precipitação Troca iônica Dessorção Dissolução “Solução do solo” Mineralização Lençol freático difusão Fase gasosa
RELAÇÃO DA MINERALOGIA DA FRAÇÃO ARGILA COM ATRIBUTOS DO SOLO INTRODUÇÃO Caulinita Grão de areia 1900 x Mica 17600 x Esmectita 190 x Ácido fúlvico 23000 x Óxidos de Fe 7500 x
RELAÇÃO DA MINERALOGIA DA FRAÇÃO ARGILA COM ATRIBUTOS DO SOLO INTRODUÇÃO
RELAÇÃO DA MINERALOGIA DA FRAÇÃO ARGILA COM ATRIBUTOS DO SOLO INTRODUÇÃO TYPIC OCHRAQUOX
RELAÇÃO DA MINERALOGIA DA FRAÇÃO ARGILA COM ATRIBUTOS DO SOLO INTRODUÇÃO TYPIC ACRORTHOX
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Ocorrência e formação Fonte de ferro Dissociação (minerais 1 rios) Intemperismo Sais de ferro H 2 O Fe(H 2 O)6 Polimerização Olivina Fe(OH)y 2 -y Oxidação Desidratação Desprotonação Redução p. H 3+ p. H Hidrólise Goethita α-Fe. OOH Fe(OH)x 3 -x Cristalizaçào Ferrihidrita Fe 5 HO 8 • 4 H 2 O Desidratação Reoordenamento Magnetita Fe 3 O 4 Oxidação continua Maghemita γ-Fe 2 O 3 Hematita α –Fe 2 O 3
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO Teor médio de Fe de alguns minerais primários encontrados nas rochas da crosta terrestre
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Ocorrência e formação Fonte de ferro Oxidação (minerais 1 rios) Intemperismo Fe 2+ H 2 O+O 2 p. H>2 Olivina Fe 3+ p. H Hidrólise Goethita Ferrihidrita Hidratação Goethita Hematita Desidratação
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS INTRODUÇÃO
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS INTRODUÇÃO ÓXIDOS DE FERRO Estrutura e composição das fases minerais Propriedades físicas, químicas e mineralógicas Ocorrência e formação Identificação e quantificação CONSIDERAÇÕES FINAIS
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS INTRODUÇÃO ÓXIDOS DE FERRO Estrutura e composição das fases minerais Propriedades físicas, químicas e mineralógicas Ocorrência e formação Identificação e quantificação CONSIDERAÇÕES FINAIS
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Estrutura e composição
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Estrutura e composição Propriedades dos Óxidos de Ferro e Ocorrência
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Estrutura e composição Empacotamento hexagonal compacto (EHC) e cúbico compacto (ECC) comum entre os óxidos de ferro
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Estrutura e composição Estrutura cristalina da ferrihidrita: (a) representação do modelo de esferas; (b) representação do modelo de poliedros; (c) formação da cadeia de tetraedros (laranja) e octaedros (vermelhos) (Michel et al. , 2007)
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Estrutura e composição Modelos estruturais de alguns óxidos de ferro comuns em solos e rochas. Coordenação tetraedral e octaedral do Fe na magnetita/maghemita é representada por tetraedros (mais claros) e octaedros (mais escuros), respectivamente. Na schwertmannita, os tetraedros mostram S em seu interior
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Estrutura e composição Hematita Goethita “Mais. . . ” Hematita Lepidocricita Magnetita “Mais. . . ” Goethita Ferrihidrita Magnetita Maghemita
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Estrutura e composição Micrografias de óxidos de Fe obtidas em microscopia eletrônica de varredura. (a) Partículas de goethita na forma de agulhas; (b) Goethitas de um Vertissolo do Texas, EUA; (c) Hematitas na forma de placas hexagonais (setas) do horizonte 2 C 1 de um solo proveniente de Washington Co. , OH, EUA; (d) Hematitas (setas) em formatos irregulares associadas à caulinita de um Latossolo do Brasil ; (e) Ferrrihidrita sintética; (f) Schwertmannita sintética Fonte: Bigham et al. (2002); Dixon (1999); Brito Galvão & Schulze (1996)
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Estrutura e composição Ferrihidrita (elipse); Goethita (hexágono)
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS INTRODUÇÃO ÓXIDOS DE FERRO Estrutura e composição das fases minerais Propriedades morfológicas, físicas, químicas e mineralógicas Ocorrência e formação Identificação e quantificação CONSIDERAÇÕES FINAIS
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS INTRODUÇÃO CO 2 Cor Disponibilidade de nutrientes Infiltração de Água no solo Estabilidade do agregado Volume de poros Resistência a penetração Densidade
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Propriedades
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Propriedades Cor Sistema Munsell
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Propriedades Pigmentação do solo Efeito da pigmentação dos principais óxidos de ferro (goethita, hematita, magnetita) e uma esmectita graças à sua adição (g kg– 1) em uma matriz de caulinita
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Propriedades
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Propriedades
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Propriedades
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Propriedades
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Propriedades MATERIAIS DE ORIGEM E COR DO SOLO -Regiões de período seco definido: teor de Fe na rocha solos vermelhos -Regiões de período seco não definido: solos amarelados
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Propriedades Solubilidade “ A solubilidade dos óxidos de Fe decresce de 1. 000 vezes a cada aumento de uma unidade de p. H “ Ordem decrescente de solubilidade: schwertmannita > lepidocrocita = akaganéita > ferrihidrita > maghemita > hematita > goethita
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Propriedades Grupos Funcionais Superficiais : substituição isomórfica Fe 2+ Fe 3+
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Propriedades Grupos Funcionais Superficiais : substituição isomórfica Fe 2+ Fe 3+
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Propriedades
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Propriedades Grupos Funcionais Superficiais : cargas p. H dependentes CTC OH OH ↑ [ OH - ] meio básico ↑[ H +] meio ácido CTA Chuva naturalmente ácida CO 2(g) + H 2 O(l) --> H 2 CO 3(aq)
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Propriedades Grupos Funcionais Superficiais : cargas p. H dependentes Efeito do p. H (4, 9 e 11) sobre a distribuição das cargas positivas e negativas do grupamento ferrol ([]-Fe. OH) na superfície de um óxido de ferro associado à predominância de capacidade de troca de ânions (CTA), ponto de carga zero (PCZ) e capacidade de troca catiônica (CTC)
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Propriedades Sorção de Íons
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Propriedades Sorção de Íons
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Propriedades Área Superficial Específica Média 64 50 150 96 44 123 61 48 53 156 200 67 104 Quantidade em gramas correspondente a uma 227 área de 1 ha 81 164 208 189 Área de 1 campo de futebol ~1 ha (10. 000 m 2)
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Propriedades Magnéticas
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS INTRODUÇÃO ÓXIDOS DE FERRO Estrutura e composição das fases minerais Propriedades físicas, químicas e mineralógicas Ocorrência e formação Identificação e quantificação CONSIDERAÇÕES FINAIS
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Ocorrência e formação
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS INTRODUÇÃO ÓXIDOS DE FERRO Estrutura e composição das fases minerais Propriedades físicas, químicas e mineralógicas Ocorrência e formação Identificação e quantificação CONSIDERAÇÕES FINAIS
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Identificação e quantificação Métodos Químicos Cor Difração de Raios X (DRX) Propriedades Magnéticas Espectroscopia de Reflectância Difusa Análise Térmica Métodos Síncroton
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Identificação e quantificação Métodos Químicos Cor Difração de Raios X (DRX) Propriedades Magnéticas Espectroscopia de Reflectância Difusa Análise Térmica Métodos Síncroton
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Identificação e quantificação Métodos Químicos
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Identificação e quantificação Difratometria de raios X (DRX; método do pó) Fração argila “Separação fisica dos minerais tectosilicatados da fração areia” Tratamento químico para concentração de argila e Ox. “Remoção dos minerais silicados e hidróxidos de alumínio da fração argila” Leitura no Raio X nλ = 2 dsenθ (Lei de Bragg) Pulverização da mostra + Na. Cl
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Identificação e quantificação Difratometria de raios X (DRX; método do pó) Na. Cl Como sabemos que estes são os reflexos a serem interpretados? ? Hm (110) R: Pelo “d” distância interplanar que é característica para cada reflexo de minerais. Hm (012) Gt (111) Gt (110) O “d”é encontrado por meio da medida do reflexo em º 2θ a ° 2θCoα 45 40 35 30 25
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Identificação e quantificação Difratometria de raios X (DRX; método do pó) Na. Cl Quais os atributos que identificados e medidos difratogramas? são nos Hm (110) h R: Largura a meia altura (LMA) e ÁREA DO PICO e “d” Hm (012) Gt (111) Gt (110) área do pico= h x b b a ° 2θCoα 45 40 35 30 25
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Identificação e quantificação Difratometria de raios X (DRX; método do pó) Cálculos dos atributos mineralógicos 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 º 2θ Ө = é o valor em º 2θ da amostra, dividido por 2.
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Identificação e quantificação Difratometria de raios X (DRX; método do pó) Cálculos dos atributos mineralógicos Diâmetro médio do cristal (DMC) Exemplo: Goethita: DMC = (k. λ. 57, 3)∕(β. cos(Ө)) k= 0, 91 λ= 1, 79026 β= 0, 60 -0, 19 = 0, 41 Ө = 25/2 = 12, 5 cos(Ө) = 0, 976 DMC (Ä) = 233 DMC (nm) = 23, 3
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Identificação e quantificação Difratometria de raios X (DRX; método do pó) Cálculos dos atributos mineralógicos Substituição Isomórfica do ferro por alumínio Goethita h mol Al% = 1730 -572. c onde, c= Hematita mol A% = 3098, 8 -615, 12. ao onde, ao = d 110. 2
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Identificação e quantificação Difratometria de raios X (DRX; método do pó) Cálculos dos atributos mineralógicos Substituição Isomórfica do ferro por alumínio Exemplo: Substituição Isomórfica do ferro por alumínio na goethita: mol. Al% = 1730 -572. c, onde c = 1 ∕ (1∕d 2111 - 1∕ d 2110)½ d 111 = 2, 426 d 110 = 4, 133 c = 2, 99654377 mol. Al% = 1730 -572. 2, 99654377 mol. Al% = 15, 97696356 aprox. = 15, 98
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Identificação e quantificação Difratometria de raios X (DRX; método do pó) Cálculos dos atributos mineralógicos Razões Cálculo da razão Gt/(Gt+Hm): Área do pico Gt 110 = 0, 740 cm 2 h Área do pico Hm 012= 0, 417 cm 2 Gt/Gt+Hm=(0, 740. 0, 35)/((0, 740. 0, 35)+0, 417) Gt/Gt+Hm = 0, 38 O valor 0, 35 é para considerar a intensidade de 35% da Hm (012)
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Identificação e quantificação Difratometria de raios X (DRX; método do pó) Cálculos dos atributos mineralógicos Teores de Hematita e Goethita: % Goethita: Fed % = 2, 59 [ Gt∕ (Gt+Hm)]. Fed % = %Fe. Gt 0, 38. 2, 59 = 0, 9842 %Fe. Gt%. 1, 59 = Fe. OOH = %Gt 0, 9842. 1, 59 = 1, 564878 %Gt % Hematita: Fe. Gt% - Fed % = Fe. Hm% 0, 9842 -2, 59 = 1, 6058. 1, 43 = Fe 2 O 3 = 2, 296294 Hm% h
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Identificação e quantificação Difratometria de raios X (DRX; método do pó) Cálculos dos atributos mineralógicos Área de superfície específica Goethita: ASEGt = (1049/DMC(100)) – 5 DMC(100) = DMC(110). 0, 42 DMC(110) = 23, 26ηm DMC(100) = 9, 7692 ηm ASEGt = 102, 37 m 2 g-1 h
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Identificação e quantificação Difratometria de raios X (DRX; método do pó) Cálculos dos atributos mineralógicos Área de superfície específica Hematita: ASEHm = 2. (r +h)103/r. h. d d = 5, 26 g cm-3 r = DMC(110). 0, 71/2 DMC(110) = 90, 85 ηm r = 32, 25175 h = DMC(012). 0, 59 DMC(012) = 37, 01 ηm h = 21, 8359 ASEHm = 29, 20 m 2 g-1 h
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS : Identificação e quantificação Propriedades Magnéticas 0, 00054 Ferrimagnético Diamagnético Paramagnético
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Identificação e quantificação Propriedades Magnéticas
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Identificação e quantificação Espectroscopia de reflectância difusa
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS ÓXIDOS DE FERRO: Identificação e quantificação Espectroscopia de reflectância difusa Holographic Grating Monochromator Grating Cosine receptor Filtro Espectro Esfera integradora Detector Amostra Extraído da apresentação de Vidal Bárron, UCO ngth wavele
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS INTRODUÇÃO ÓXIDOS DE FERRO Estrutura e composição das fases minerais Propriedades físicas, químicas e mineralógicas Ocorrência e formação Identificação e quantificação CONSIDERAÇÕES FINAIS
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS CONSIDERAÇÕES FINAIS Fonte: Decifrando a Terra
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS CONSIDERAÇÕES FINAIS Mineralogia da argila de diferentes solos (óxidos de ferro) Argissolo Hm (110) Latossolos Na. Cl Hm (012) Gt (111) Gt (110) b ° 2θCoα 45 40 35 30 25
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS CONSIDERAÇÕES FINAIS Arenito Aren. /Basal. Basalto Cunha et al. (2005)
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS CONSIDERAÇÕES FINAIS ↑ [Ox. Fe / Al ] ↑ Estabilidade do agregado
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS CONSIDERAÇÕES FINAIS Camargo et al. (2008 a, 2008 b)
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS CONSIDERAÇÕES FINAIS Coeficientes de correlação das emissões de CO 2 com os atributos mineralógicos do solo F 04: Emissão de CO 2 no dia 4 de maio de 1999. F 28: Emissão de CO 2 no dia 28 de abril de 1999. ** p<0, 05; * p<0, 10.
ÓXIDOS DE FERRO: INDICADORES AMBIENTAIS CONSIDERAÇÕES FINAIS SIQUEIRA, D. S; MARQUES, JR. J. ; MATIAS, S. S. R. ; BARRÓN, V. ; TORRENT, J. ; BAFFA, O. ; OLIVEIRA, L. C. Correlation of properties of Brazilian Haplustalfs with magnetic susceptibility measurements. Soil Use and Management , 2010, v. 26, p. 425 -431.
Literatura consultada http: //www. cprm. gov. br
Literatura consultada TCCs, Dissertações e Teses Artigos científicos *texto com hiperlink, clique sobre o nome para acessar
Créditos Coordenador: Prof. Dr. José Marques Júnior Diagramação: Diego Silva Siqueira Apoio: Equipe CSME *texto com hiperlink, clique sobre o nome para acessar
OBRIGADO! www. csme. com. br atendimento@csme. com. br 16 -3209. 2601
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