O manejo adequado do solo possibilita a manutenção de sua fertilidade à medida que as trocas de nutrientes entre matéria orgânica, água, solo e o ar são mantidas para garantir a produção. Algumas espécies iônicas de alumínio são tóxicas, não só para a planta, mas para muitos organismos como as bactérias responsáveis pelas transformações no ciclo do nitrogênio. O alumínio danifica as membranas das células das raízes e restringe a expansão de suas paredes, com isso, a planta não cresce adequadamente. Para promover benefícios para a produção agrícola, é recomendada a remediação do solo utilizando calcário (CaCO3).
BRADY, N. C.; WEIL, R. R. Elementos da natureza e propriedades dos solos.
Porto Alegre: Bookman, 2013 (adaptado).
Essa remediação promove no solo o(a)
a) diminuição do pH, deixando-o fértil.
b) solubilização do alumínio, ocorrendo sua lixiviação pela chuva.
c) interação do íon cálcio com o íon alumínio, produzindo uma liga metálica.
d) reação do carbonato de cálcio com os íons alumínio, formando alumínio metálico.
e) aumento da sua alcalinidade, tornando os íons alumínio menos disponíveis.
Resolução em texto📖
📚Matérias Necessárias para a Solução da Questão
- Química Ambiental🌱
- Ácidos e Bases🧪
📊Nível da Questão:
- Médio – Requer conhecimento sobre a química do solo, reações ácido-base e comportamento do alumínio em meio aquoso.
✅Gabarito: Letra E – Aumento da sua alcalinidade, tornando os íons alumínio menos disponíveis.
Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
Comando da questão:
A questão aborda a remediação do solo utilizando calcário (CaCO₃) para reduzir a toxicidade do alumínio para plantas e microrganismos. O comando sugere identificar o efeito químico principal do carbonato de cálcio no solo.
🔑Palavras-chave:
- Remediação do solo → Processo de correção da fertilidade.
- Alumínio tóxico → Prejudicial às plantas e bactérias.
- Calcário (CaCO₃) → Substância usada para neutralizar o solo.
- Aumento da alcalinidade → Elevação do pH do solo.
🎯Objetivo da questão:
Determinar o impacto da adição de carbonato de cálcio no pH do solo e na disponibilidade de íons alumínio (Al³⁺).
Passo 2: Tradução e Interpretação do Texto
Trechos-chave do enunciado:
- “Algumas espécies iônicas de alumínio são tóxicas” → O problema central é a toxicidade do Al³⁺.
- “O alumínio danifica as membranas das células das raízes” → Mostra o impacto negativo nas plantas.
- “Para promover benefícios, é recomendada a remediação do solo utilizando calcário (CaCO₃)” → O foco é o efeito químico do CaCO₃.
Interpretação geral:
🔬 O problema ocorre em solos ácidos, onde o alumínio é tóxico. A solução química usa calcário para elevar o pH, reduzindo a solubilidade do Al³⁺.
Passo 3: Desenvolvimento do raciocínio
1️⃣ O Papel do Alumínio no Solo
O Al³⁺ (íon alumínio) é tóxico⚠️ porque danifica as raízes das plantas e dificulta a absorção de nutrientes. A solubilidade do Al³⁺ depende do pH:
- Solos ácidos (pH baixo): O Al³⁺ fica dissolvido na água do solo e pode ser absorvido pelas plantas, causando danos.
- Solos alcalinos (pH alto): O Al³⁺ sai da solução e forma uma substância sólida que não se mistura mais com a água (isso é o que chamamos de precipitação).
O que significa “precipitar” na Química?
Precipitar significa que uma substância que estava dissolvida na água forma pequenos sólidos e sai da solução.
Imagine que você está misturando açúcar no café. Se você coloca muito açúcar, chega um momento em que ele não dissolve mais e se acumula no fundo da xícara. Esse açúcar no fundo seria um precipitado.
No caso do alumínio, quando o pH aumenta (com o CaCO₃), o Al³⁺ reage e forma um sólido chamado hidróxido de alumínio (Al(OH)₃), que não fica mais dissolvido na água do solo. Como as plantas absorvem apenas substâncias dissolvidas, o alumínio não pode mais ser absorvido e deixa de ser tóxico.
2️⃣ O Carbonato de Cálcio (CaCO₃) e o pH do Solo
O CaCO₃ é uma base fraca que aumenta o pH do solo, ou seja, torna-o mais básico, alcalino. Sua reação na água é assim:
O que isso significa? A reação libera íons OH⁻, que são responsáveis por diminuir a acidez do solo e aumentar o pH.
3️⃣ Precipitação do Alumínio
Em meio alcalino (pH alto), o alumínio sai da solução e forma um precipitado sólido de hidróxido de alumínio:
🔎 O símbolo (s) no final indica que essa substância é um sólido que se forma e não está mais dissolvido na água do solo. Isso significa que o alumínio não está mais disponível para as plantas e, portanto, não é mais tóxico.
Em resumo:
1️⃣ O calcário (CaCO₃) dissolve-se no solo, liberando íons carbonato (CO₃²⁻).
2️⃣ Os íons CO₃²⁻ reagem com a água, formando íons OH⁻, que aumentam o pH.
3️⃣ Em pH alto, Al³⁺ reage com OH⁻ e precipita como Al(OH)₃.
4️⃣ O Al³⁺ se torna indisponível, reduzindo sua toxicidade.
🔬 Esse processo torna o solo mais adequado para a agricultura.
Passo 4: Análise das Alternativas e Resolução
a) Diminuição do pH, deixando-o fértil. ❌
- O CaCO₃ é uma base, ou seja, ele aumenta o pH do solo, tornando-o menos ácido. Essa alternativa está errada porque afirma o contrário do que acontece.
- Se essa alternativa fosse correta, o solo deveria receber um ácido, como o ácido sulfúrico (H₂SO₄), que realmente diminuiria o pH. Porém, a acidificação do solo tornaria o alumínio ainda mais solúvel e mais tóxico, o que não é o objetivo.
b) Solubilização do alumínio, ocorrendo sua lixiviação pela chuva. ❌
- O alumínio se dissolve em meio ácido (pH baixo), mas precipita em meio alcalino (pH alto).
- Como o CaCO₃ aumenta o pH, ele faz o alumínio sair da solução e se tornar sólido, não o contrário.
- Se essa alternativa fosse correta, seria necessário adicionar um ácido, como o HCl (ácido clorídrico), que realmente solubilizaria o Al³⁺ e permitiria sua lixiviação pela água da chuva. Mas isso aumentaria a toxicidade, o que seria prejudicial ao solo!
c) Interação do íon cálcio com o íon alumínio, produzindo uma liga metálica. ❌
- O cálcio e o alumínio estão na forma iônica no solo, dissolvidos ou precipitados. Para formar uma liga metálica, eles precisariam passar por um processo metalúrgico em temperaturas muito altas.
- Se essa alternativa fosse correta, o solo teria que conter um ambiente com altas temperaturas e reações químicas de redução, como em indústrias de produção de metais. Mas no solo, essas condições não existem.
d) Reação do carbonato de cálcio com os íons alumínio, formando alumínio metálico. ❌
- O carbonato de cálcio (CaCO₃) não tem poder redutor suficiente para transformar Al³⁺ em alumínio metálico (Al).
- Se essa alternativa fosse correta, o CaCO₃ deveria atuar como um agente redutor forte, o que ele não é. Para transformar íons de alumínio em metal, seria necessário um processo eletroquímico, como a eletrólise da bauxita na indústria de alumínio.
e) Aumento da sua alcalinidade, tornando os íons alumínio menos disponíveis. ✅
- Essa alternativa está correta porque:
- O CaCO₃ é uma base, ou seja, eleva o pH do solo, aumentando sua alcalinidade.
- Quando o pH aumenta, o Al³⁺ reage com os íons OH⁻ e precipita como Al(OH)₃, tornando-se insolúvel.
- O alumínio sai da solução e não pode mais ser absorvido pelas plantas, reduzindo sua toxicidade.
💡 Conclusão: O carbonato de cálcio corrige a acidez do solo, reduzindo a disponibilidade de alumínio tóxico. Por isso, a resposta correta é a letra E! ✅🎯
Passo 5: Conclusão e Justificativa Final
O uso do carbonato de cálcio (CaCO₃) na remediação do solo eleva o pH e reduz a toxicidade do alumínio.
📌 Resumo do processo:
- O CaCO₃ dissolve-se no solo e gera OH⁻, tornando-o mais alcalino.
- O pH sobe, e o Al³⁺ precipita como Al(OH)₃.
- Isso reduz a toxicidade e melhora a fertilidade do solo! 🌿
✅ Resposta correta: Letra E! 🎯
