Unidades Usadas em Fertilidade do Solo - Apostila de Aula Pratica

1 UNIDADES USADAS EM FERTILIDADE DO SOLO Apostila de aula prática 2 2 UNIDADES USADAS EM FERTILIDADE DO SOLO 1 INTRODUÇÃO As unidades que acompanham quaisquer números nos resultados de análises dimensionam as grandezas destes números A interpretação desses resultados e o impacto nos estudos comparativos estão diretamente relacionados com o sistema métrico utilizado Escalas inadequadas e sistemas métricos nãopadronizados dificultam não só as interpretações como a aprendizagem na área de Ciência do Solo O uso de inúmeras unidades para expressar um mesmo resultado gera confusão e dificulta a interpretação e comparação Atualmente a tendência é a padronização minimizando os esforços não só aos estudos como à utilização rotineira destes resultados Na Ciência do Solo são utilizados diferentes sistemas de unidades como também diferentes escalas de um mesmo sistema Desta maneira em estudos comparativos as discussões sobre o impacto de determinados resultados levam a interpretações diferentes para resultados semelhantes Os trabalhos científicos e materiais didáticos utilizavam unidades como ppm equivalente grama etc consideradas obsoletas e em crescente desuso pelos especialistas da área de solos Com esta mesma preocupação as editoras de livros técnicos e periódicos optaram pela uniformização tanto da linguagem como dos conceitos adotando como padrão as unidades do Sistema Internacional de Unidades com abreviação internacional SI Desde sua criação em 1960 o SI tem sido regulamentado por diversas entidades internacionais como a União Internacional de Química Pura IUPAC a União Internacional de Física Pura e Aplicada IUPAP a Organização Internacional para Padronização ISSO e o Bureau Internacional de Pesos e Medidas BIPM No Brasil a regulamentação para implantar este sistema ficou a cargo do Instituto Nacional de Pesos e Medidas INPM A partir da resolução nº 121988 do Conselho Nacional de Metodologia Normalização e Qualidade Industrial Conmetro estabeleceuse que o Instituto Nacional de Metrologia Normalização e Qualidade Industrial Inmetro ficaria encarregado de propor as modificações necessárias ao SI de modo a resolver os casos omissos mantêlo atualizado e dirimir dúvidas que possam surgir na interpretação e na aplicação das unidades legais Apesar da legislação brasileira estabelecer que as unidades do SI são de uso exclusivo e obrigatório no País muitas sociedades ou grupos de pesquisa não exigem a padronização das unidades gerando muitas dificuldades 3 nas diferentes áreas de estudo e pesquisa Muitos países já adotaram este sistema como padrão e inúmeras revistas internacionais exigemno como prérequisito para o aceite de artigos científicos Assim o objetivo aqui é Noções básicas de química Sistema Internacional de Unidades Unidade usadas em Análise Química de Solo Apresentação e conversão dos resultados das análises 2 NOÇÕES BÁSICAS DE QUÍMICA 21 Átomo O átomo é a partícula que constitui a matéria ou seja é tudo aquilo que possui massa e volume É dividido basicamente em duas regiões o núcleo de caráter positivo e a eletrosfera de caráter negativo Apesar de vir do grego indivisível o átomo é dividido em partículas menores conhecidas como partículas subatômicas O núcleo atómico é composto por prótons e nêutrons Os elétrons de um átomo estão ligados ao núcleo por força eletromagnética Da mesma forma um grupo de átomos pode estar ligado entre si através de ligações químicas baseadas na mesma força formando uma molécula Um átomo que tenha o mesmo número de prótons e elétrons é eletricamente neutro enquanto que um com número diferente pode ter carga positiva ou negativa sendo desta forma denominado íon Os átomos são classificados de acordo com o número de prótons no seu núcleo o número de prótons determina o elemento químico e o número de nêutrons determina o isótopo desse elemento isto é um elemento com um determinado número de prótons pode ter diferentes quantidades de nêutrons em seu núcleo Os átomos são objetos minúsculos cujo diâmetro é de apenas alguns décimos de nanómetros e com pouca massa em relação ao seu volume A sua observação só é possível com recurso de instrumentos apropriados como o microscópio de corrente de tunelamento Cerca de 9994 da massa atómica está concentrada no núcleo tendo os prótons e nêutrons aproximadamente a mesma massa Cada elemento possui pelo menos um isótopo com núcleo instável que pode sofrer decaimento radioativo Isto pode levar à 4 ocorrência de uma transmutação que altere o número de prótons ou nêutrons no interior do núcleo Os elétrons ligados a átomos possuem um conjunto estável de níveis energéticos ou orbitais atómicas podendo sofrer transições entre si ao absorver ou emitir fótons que correspondam à diferença de energia entre esses níveis Os elétrons definem as propriedades químicas de um elemento e influenciam as propriedades magnéticas de um átomo A mecânica quântica é a teoria que descreve corretamente a estrutura e as propriedades dos átomos 22 Partículas do átomo Embora o significado original do termo átomo correspondesse a uma partícula que não pode ser dividida em partículas menores no contexto científico contemporâneo o átomo é constituído por várias partículas subatómicas o elétron o próton e o nêutron No entanto há exceções um átomo de hidrogénio não tem nêutrons e um íon hidrogénio não tem elétrons O elétron é a partícula com menor massa com apenas 911 x1031 kg tendo carga elétrica negativa e uma dimensão de tal modo reduzida que não é possível a sua medição com a tecnologia atual O próton tem carga positiva e massa 1 836 vezes maior do que a dos elétrons 16726 x 1027 kg O nêutron não possui carga elétrica e tem massa 1 839 vezes superior à massa do elétron ou 16929 x 1027 kg Nêutron e próton possuem dimensões comparáveis na ordem de 25 x1015 m embora a superfície destas partículas não tenha contornos precisos No modelo padrão da física de partículas os elétrons são partículas verdadeiramente elementares sem qualquer estrutura interna No entanto tanto os prótons como os nêutrons são partículas compostas formadas por partículas denominadas quarks Os prótons são constituídos por dois quarks up cada um com carga 23 e um quark down com carga 13 23 Núcleo O conjunto dos prótons e nêutrons ligados entre si em um átomo formam o pequeno núcleo atómico Os átomos de um mesmo elemento químico têm sempre o mesmo número de prótons o qual é denominado número atómico Entre cada elemento o número de nêutrons pode variar determinando desta forma o isótopo desse elemento O número total de prótons e nêutrons determina o núcleo O número de prótons relativamente ao número 5 de nêutrons determina a estabilidade do núcleo havendo determinados isótopos que são radioativos O raio de um núcleo é aproximadamente igual a 107 3A fm onde A é o número total de unidades no núcleo Este valor é muito inferior ao raio do próprio átomo que é da ordem dos 105 fm As unidades do núcleo mantêmse unidos através de um potencial atrativo de curto alcance denominado força nuclear residual A distâncias inferiores a 25 fm esta força é muito mais poderosa que a força eletrostática o que faria com que os prótons de carga positiva se repelissem mutuamente Nos átomos com números atómicos baixos um núcleo que tenha um número de prótons diferente do número de nêutrons pode decair para um estado de energia inferior através de radioatividade de forma que o número de prótons e elétrons seja igualado Por este motivo os átomos com número semelhante de prótons e nêutrons são mais estáveis em relação à radioatividade No entanto à medida que o número atómico aumenta a repulsa mútua entre os prótons requer uma proporção cada vez maior de nêutrons para manter a estabilidade do núcleo Assim não existem núcleos estáveis com o mesmo número de prótons e nêutrons acima do número atómico 20 cálcio e à medida que o valor aumenta a relação entre prótons e nêutrons necessário à estabilidade aumenta para cerca de 15 O número de prótons e nêutrons no núcleo atómico pode ser alterado embora possa ser necessária grande quantidade de energia para vencer a forte força A fusão nuclear ocorre quando várias partículas atómicas se juntam para formar um núcleo mais pesado como no caso da colisão entre dois núcleos Por exemplo no interior do Sol os prótons necessitam de energia na ordem dos 310 keV elétronvolt para vencer a sua repulsa mútua a barreira de Coulomb e se fundirem num único núcleo A fissão nuclear é o processo oposto na qual o núcleo se divide em dois núcleos menores normalmente através de radioatividade O núcleo também pode ser modificado através do bombardeio com partículas subatómicas de elevada energia ou fótons Se isto modificar o número de prótons dentro do núcleo o átomo muda para um elemento químico diferente Se depois de uma reação de fusão a massa de um núcleo for menor que a soma das massas das várias partículas a diferença entre estes dois valores pode ser emitida através de energia útil como raios gama ou a energia cinética de uma partícula beta tal como descrito na fórmula de equivalência massaenergia de Einstein E mc2 na qual m é a perda de massa e c é a velocidade da luz Este déficit é parte da energia de ligação do 6 novo núcleo sendo a perda irrecuperável de energia que faz com que as partículas fundidas se mantenham juntas A fusão de dois núcleos que dão origem a núcleos maiores com números atómicos inferiores aos do ferro e níquel 60 é geralmente uma reação exotérmica que libera mais energia do que aquela necessária para os fundir É este processo de libertação de energia que faz da fusão nuclear em estrelas uma reação autossustentável Em núcleos mais pesados a energia de ligação por cada elemento dentro do núcleo começa a ser cada vez menor Isto significa que os processos de fusão que produzam núcleos com número atómico superior a 26 e massa atómica superior a 60 são reações endergônicas Estes núcleos de maior massa não são capazes de dar origem a uma reação de fusão produtora de energia que sustente o equilíbrio hidrostático de uma estrela Os elétrons de um átomo são atraídos para os prótons do núcleo por meio da força eletromagnética Esta força prende os elétrons no interior de um poço de potencial eletrostático ao redor do núcleo mais pequeno o que significa que é necessária uma fonte de energia externa para o elétron escapar Quando mais perto está o elétron do núcleo maior a força de atração Assim os elétrons que estejam ligados mais perto do centro do poço de potencial requerem mais energia para escapar do que aqueles na periferia 24 Eletrosfera Os elétrons tal como outras partículas têm propriedades tanto de partícula como de onda A nuvem de elétrons é uma região no interior do poço de potencial na qual cada elétron forma um tipo de onda estacionária tridimensional uma onda que não se move em relação ao núcleo Este comportamento é definido por uma orbital atómica uma função matemática que caracteriza a probabilidade de um elétron aparentar estar em determinada localização quando a sua posição é medida Só existe um número limitado de orbitais ao redor do núcleo uma vez que outros possíveis padrões de onda rapidamente decaem para formas mais estáveis As orbitais podem ter um ou mais anéis ou nós e diferem entre si em termos de tamanho forma e direção Os elétrons se organizam e distribuemse pelas camadas eletrônicas estando uns mais próximos do núcleo e outros mais distantes 7 Quanto mais distantes do núcleo mais energia têm os elétrons Então surgiram as 7 camadas eletrônicas K L M N O P e Q as quais são representadas pelas linhas horizontais numeradas de 1 a 7 na tabela periódica Os elementos que constam nas mesmas linhas apresentam o mesmo número máximo de elétrons e também os mesmos níveis de energia Com isso é possível observar que os elétrons encontramse em níveis e subníveis de energia Assim cada um possui uma determinada quantidade de energia Nível de Energia Camada Eletrônica Nº Máximo de Elétrons 1 K 2 2 L 8 3 M 18 4 N 32 5 O 32 6 P 18 7 Q 8 A camada de valência é a última camada eletrônica ou seja a camada mais externa do átomo Os átomos possuem a tendência de se estabilizarem e ficarem neutros Isso acontece quando eles apresentam a mesma quantidade de prótons e nêutrons com oito elétrons na última camada eletrônica Posteriormente surgiram os subníveis de energia representados pelas letras minúsculas s p d f Cada subnível suporta um número máximo de elétrons 8 Níveis Número máximo de elétrons s 2 p 6 d 10 f 14 O químico americano Linus Carl Pauling 19011994 estudou as estruturas atômicas e elaborou um esquema até hoje utilizado Pauling descobriu uma forma de colocar todos os subníveis de energia em ordem crescente usando para tanto o sentido diagonal O esquema ficou conhecido como o Diagrama de Pauling Ordem crescente 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6 Observe que o número indicado à frente do subnível de energia corresponde ao nível de energia Por exemplo em 1s2 s indica o subnível energético 1 indica o primeiro nível localizado na camada K expoente 2 indica o número de elétrons existentes nesse subnível Um elétron pode alterar o seu estado para um nível de energia superior ao absorver um fóton com energia suficiente para o impulsionar para o novo estado quântico De forma 9 semelhante através de emissão espontânea um elétron que se encontre num estado superior de energia pode descer para um estado inferior ao emitir a energia em excesso através de fótons Estes valores de energia característicos definidos pelas diferenças de energia nos estados quânticos são responsáveis pelas linhas espectrais atómicas A quantidade de energia necessária para remover ou acrescentar um elétron a energia de ligação de elétrons é muito inferior à energia de ligação de núcleos Por exemplo só são necessários 136 elétronvolt eV para remover um elétron de um átomo de hidrogénio que esteja no nível fundamental em comparação com os 223 milhões eV para dividir um núcleo de deutério Os átomos são eletricamente neutros quando têm um número igual de prótons e elétrons Os átomos que têm déficit ou excesso de elétrons são denominados íons Os elétrons mais afastados do núcleo podem ser transferidos para outros átomos ou partilhados entre átomos Através deste mecanismo os átomos são capazes de se ligar em moléculas ou outros tipos de compostos químicos como cristais iónicos ou covalentes A Regra do Octeto ou Teoria do Octeto estabelece que os átomos devem possuir oito elétrons em sua camada de valência de modo a adquirir estabilidade química Entenda camada de valência como sendo a última camada eletrônica de um átomo A regra do octeto diz que em uma ligação química um átomo tende a ficar com oito elétrons em sua camada de valência no estado fundamental semelhante a um gás nobre Para que os átomos apresentem a camada de valência completa é preciso realizar ligações químicas com objetivo de doar receber ou compartilhar elétrons Os átomos tendem a compartilhar elétrons até adquirir uma configuração estável ou seja a camada de valência completa Desse modo um átomo apresenta a distribuição eletrônica igual a de um gás nobre mais próximo ao seu número atômico Os gases nobres Família 8A são os elementos da tabela periódica que possuem oito elétrons na camada de valência A única exceção é o elemento Hélio que possui 2 elétrons Quando o átomo possui oito elétrons na camada de valência ele alcança a sua estabilidade Isso quer dizer que não se ligará a outros átomos pois não apresenta tendência a ganhar ou perder elétrons É por isso que não encontramos compostos formados por gases nobres 10 25 Propriedade do núcleo Por definição quaisquer dois átomos com número idêntico de prótons nos seus núcleos pertencem ao mesmo elemento químico Átomos com número idêntico de prótons mas diferente número de nêutrons são diferentes isótopos do mesmo elemento Por exemplo todos os átomos de hidrogénio admitem exatamente um único próton mas existem isótopos sem nêutrons hidrogénio1 um nêutron deutério dois nêutrons trítio e mais do que dois nêutrons Os elementos conhecidos formam um conjunto de números atómicos desde o Hidrogénio H com apenas um único próton até ao Ununóctio Og com 118 prótons Todos os isótopos conhecidos de elementos com números atómicos maiores do que 82 são radioativos Na Terra existem naturalmente cerca de 339 núcleos dos quais não se observou qualquer decaimento em 254 deles aprox 75 sendo assim denominados isótopos estáveis No entanto em teoria só em 90 destes núcleos é que não é possível ocorrer decaimento Nos 164 restantes embora ainda não tenha sido observado qualquer decaimento em teoria é possível que isso aconteça no entanto são igualmente classificados como estáveis Para além destes 34 núcleos radioativos têm uma meiavida superior a 80 milhões de anos e um ciclo de vida suficiente grande para estarem presentes desde o nascimento do sistema solar Os elementos deste conjunto de 288 núcleos são denominados núcleos primordiais Conhecese ainda mais 51 núcleos de vida curta que ocorrem de forma natural enquanto produto do decaimento de núcleos primordiais como o rádio a partir do urânio ou produto de processos energéticos naturais na Terra como o bombardeio de raios cósmicos por exemplo o carbono14 Existe pelo menos um isótopo estável em 80 elementos químicos Regra geral existem poucos isótopos estáveis para cada um destes elementos Em média existem 32 isótopos estáveis por cada elemento embora vinte e seis elementos tenham apenas um único isótopo estável O estanho tem o maior número de isótopos estáveis 10 Os elementos Tecnécio Promécio e todos os elementos iguais ou superiores ao Bismuto não têm isótopos estáveis A estabilidade dos isótopos é influenciada pela proporção entre prótons e nêutrons e pela presença de determinados números de nêutrons e prótons que representam camadas quânticas abertas e fechadas e preenchidas Estas camadas correspondem a um conjunto de níveis de energia no interior do modelo de camadas do núcleo As camadas preenchidas como a camada preenchida de 50 prótons no estanho oferecem ao núcleo uma estabilidade 11 acima do normal Entre os 254 núcleos conhecidos apenas quatro têm simultaneamente um número ímpar de prótons e um número ímpar de neutrons hidrogénio2 deutério lítio6 boro10 e nitrogénio14 Apenas quatro dos núcleos radioativos ímparímpar que ocorrem naturalmente têm uma meiavida superior a mil milhões de anos potássio40 vanádio 50 lantânio138 e tântalo180m A maior parte dos núcleos ímparímpar são altamente instáveis no que diz respeito ao decaimento beta uma vez que os produtos do decaimento são parpar e por esse motivo ligados de maneira mais forte 26 Massa A grande maioria da massa de um átomo vem dos prótons e nêutrons que o constituem O número total destas partículas denominadas núcleos em determinado átomo denominase número de massa O número de massa é um número inteiro simples e representa unidades de núcleos Por exemplo carbono12 tem doze núcleos seis prótons e seis nêutrons A massa de um átomo em repouso é geralmente expressa através da unidade de massa atómica u por vezes também designada por dalton Da Esta unidade corresponde a um duodécimo da massa de um átomo neutro livre de carbono12 o que corresponde a aproximadamente 166 x 1027 kg O hidrogénio1 o mais leve isótopo de hidrogénio e o átomo com menor massa tem um peso atómico de 1007825 u O valor deste número é denominado massa atómica Um dado átomo tem uma massa atómica aproximadamente igual 1 ao seu número de massa vezes a massa da unidade de massa atómica No entanto este número não será um número inteiro exceto no caso do carbono12 O átomo estável mais pesado é o chumbo208 com 2079766521 u de massa Como até os átomos de maior massa são muito leves para que se possa trabalhar diretamente neles os químicos usam a unidade Mole Um mole de átomos de qualquer elemento tem sempre o mesmo número de átomos cerca de 6022 x1023 Este número foi escolhido de forma a que se um elemento tiver uma massa atómica de 1 u um mole de átomos desse elemento tenha uma massa exata de um grama Em função da definição da unidade de massa atómica cada átomo de carbono12 tem uma massa atómica de exatamente 12 u e portanto um mole de carbono12 pesa exatamente 0012 kg 12 27 Níveis de energia Quando um elétron se encontra ligado a um átomo possui energia potencial inversamente proporcional à sua distância em relação ao núcleo Isto é medido pela quantidade de energia necessária para separar o elétron do átomo sendo geralmente expressa em unidade de elétronvolt eV No modelo mecânico quântico um elétron ligado apenas pode ocupar um conjunto de estados com centro no núcleo em que cada estado corresponde a um nível específico de energia O estado de energia mínima de um elétron ligado denominase estado fundamental enquanto que a transição para níveis mais altos de energia resulta num estado excitado Para um elétron poder transitar entre dois estados diferentes deve absorver ou emitir um fóton cuja energia corresponda à diferença entre os potenciais de energia desses níveis A energia de um fóton emitido é proporcional à sua frequência fazendo com que estes níveis de energia específicos apareçam como bandas distintas no espectro eletromagnético Cada elemento tem um espectro característico que pode variar em função da carga nuclear de subcamadas preenchidas por elétrons e de interações eletromagnéticas entre os elétrons e outros fatores Exemplo de linhas de absorção no espectro Quando se passa um espectro contínuo de energia através de um gás ou plasma alguns dos fótons são absorvidos pelos átomos causando alterações nos níveis de energia dos elétrons Os elétrons assim excitados que permaneçam ligados ao seu átomo vão de forma espontânea emitir esta sobrecarga de energia através de um fóton que se movimentará numa direção aleatória levando a que o elétron regresse aos níveis de energia anteriores Assim os átomos comportamse como um filtro que forma uma série de bandas de absorção no espectro de energia A medição espectroscópica da força e largura das linhas espectrais permite determinar a composição e propriedades físicas de uma substância 13 Se um elétron ligado se encontra num estado excitado um fóton que com ele interaja e tenha um nível de energia apropriado pode provocar a emissão estimulada de um fóton com um nível de energia correspondente Para que isto ocorra o elétron deve descer para um estado energético inferior e que tenha um diferencial de energia correspondente à energia do fóton que com ele interage O fóton emitido e o fóton de interação irão então moverse paralelamente e com fases iguais Isto é os padrões de onda dos dois fótons vão se sincronizar Esta propriedade física é usada para produzir lasers que são capazes de emitir um raio coerente de luz através numa banda de frequência estreita 28 Valência A camada eletrônica mais afastada do núcleo de um átomo no estado neutro é denominada camada de valência sendo os elétrons nessa camada denominados elétrons de valência A quantidade de elétrons de valência determina o comportamento da ligação com outros átomos Os átomos tendem a reagir quimicamente entre si de forma a que a sua camada de valência seja preenchida Os elementos químicos são geralmente representados numa tabela periódica organizada de forma a mostrar as principais propriedades químicas e na qual os elementos com o mesmo número de elétrons de valência formam um grupo alinhado ao longo da mesma coluna na tabela Os elementos mais à direita da tabela têm a sua camada externa completamente preenchida com elétrons o que dá origem a elementos quimicamente inertes conhecidos como gases nobres 29 Quantidade de matéria O mol é uma das sete grandezas de base do Sistema Internacional de Unidades SI e é denominada de quantidade de matéria Ele pode ser conceituado da seguinte maneira Mol é a quantidade de matéria de um sistema que contém tantas entidades elementares quantos são os átomos contidos em 12 gramas de carbono12 Um mol corresponde aproximadamente a 6022 x 1023 partículas O cientista italiano Amedeo Avogadro 17761856 propôs que sob as mesmas condições de temperatura e pressão volumes iguais de gases apresentam o mesmo número de moléculas Por ser pioneiro no estudo da relação entre massa em gramas e massa atômica quando o número que faz a ligação entre essas grandezas foi descoberto no século XX a 14 magnitude de um mol foi definida em homenagem ao cientista como a constante de Avogadro 1 mol 602214179 1023 partículas O termo mol vem da palavra em latim moles que significa uma massa e foi introduzido pelo químico alemão Wilhelm Ostwald Qualquer substância pode ser medida em mols Podemos utilizar o mol para nos referir a algo microscópico como moléculas ou macroscópico como sementes Por exemplo 1 mol de água equivale a 6022 x 1023 moléculas de água Da mesma forma 1 mol de sementes equivale a 6022 x 1023 sementes Observe que o número de elementos em um mol é o mesmo independente da entidade analisada Utilizar mols em cálculos químicos é importante principalmente para quantificar espécies como átomos íons e moléculas envolvidas em uma reação química Além disso é possível fazer uma proporção entre uma escala atômica e uma outra escala possível de mensurar 210 Mol de carga Equivalente grama Equivalente Eq ou eq é uma medida de quantidade de matéria sendo definida como a massa em gramas de uma substância que pode reagir com 6022 x 1023 elétrons 6022 x 1023 é o número de Avogadro que é o número de partículas de um mol Assim o equivalente é a massa em gramas de uma dada substância que pode reagir com um mol de elétrons doando ou recebendo Equivalente é uma unidade utilizada em química e nas ciências biológicas e atualmente no Sistema Internacional de Unidades vem sendo substituído pela Massa Molar de carca molc Traduz a tendência de uma substância a combinarse com outras substâncias É geralmente usada para determinar a normalidade Em outra definição menos precisa molc é o número de gramas de substância que pode reagir com um grama de hidrogénio atômico O molc poderia ser também formalmente definido através da quantidade de substância que irá 1 reagir com o fornecimento de uma mole de íons de hidrogênio H em uma reação ácidobase ou 2 reagir com ou fornecer um mol de elétrons em uma reação redox O molc ou equivalente grama Eq são expressos em gramas e para cada tipo de substância existe uma forma de se calculálo 15 ELEMENTOS Número de elétrons doados ou recebidos na camada de valência Ex Ca2 2 molc Mg2 2 molc Al3 3 molc K 1 molc ÁCIDOS Número de Hidrogénios Ionizáveis H ligado a O ExH2SO4 2 Hidrogênios Ionizáveis 2 molc BASES Número de grupos hidroxi OH Ex AlOH3 3 molc SAIS Módulo da carga do cátion ou ânion Ex NaCl Na Cl 1 molc Desse modo a massa molar de uma dada substância é efetivamente igual à quantidade de substância em moles dividido pela valência da substância Na prática o peso equivalente tem muito pouca importância e sendo assim ele é frequentemente descrito em milimol de carga ou miliequivalente mmolc ou meq sendo que o prefixo mili denota que a quantidade é dividida por 1000 Vejam o exemplo para o Ca 40 Mg 24 K 39 e Al 27 Ex 1 molc Ca2 402 20 g de Ca 1 mmolc Ca2 20 mg de Ca 1 molc K 391 39 g de K 1 mmolc K 39 mg de K 1 molc Mg2 242 12 g de Mg 1 mmolc Mg2 12 mg de Mg 1 molc Al3 273 9 g de Al 1 mmolc Al3 9 mg de Al Com muita frequência a medida é usada em termos de milimol de carga do soluto por litro de solvente mmolc L1 Isto é especialmente comum para a medida de concentração de cátions na superfície das argilas no solo O massa molar de carga têm vantagem sobre outras medidas de concentração como o mol na análise quantitativa das reações O melhor de se usar o mol de carga é que não há necessidade de estudarse muito sobre a natureza da reação Por exemplo não é necessário analisar e balancear as equações químicas Os equivalentes dos reagentes reagem em número igual aos equivalentes dos produtos No caso de reações químicas trabalhosas são usados equivalentes ou miliequivalentes O equivalente também às vezes chamado equivalentegrama é um conceito desenvolvido há mais de 100 anos para medir quantidades de substância O equivalente é usado para descrever uma quantidade de substância igual à fração 1z de um mol onde z é a valência da entidade usada para definir o mol Assim em uma titulação ácidobase um equivalente de ácido sulfúrico seria a metade de um mol da entidade H2SO4 porque este é 16 um ácido diprótico enquanto que um equivalente de ácido nítrico seria um mol da entidade HNO3 já que este é monoprótico Este mesmo conceito é usado em reações de óxido redução onde z passa a ser o número de elétrons transferidos pelo agente oxidante ou redutor como descrito nos exemplos abaixo Similarmente a massa equivalente é definida como 1z x a massa molecular ou massa molar relativa M e a normalidade de uma solução é definida como uma concentração igual a 1z x a molaridade Assim a normalidade é a concentração em moles de carga equivalentes por litro molc L1 do mesmo modo que molaridade é a concentração em moles por litro mol L1 O propósito desta nota é mostrar que o equivalente o equivalentegrama e a normalidade de uma solução como medida de concentração são conceitos ambíguos e obsoletos que são substituídos na linguagem da Química moderna pelo mol de carga molc A idéia básica do equivalente é que todas as reações envolvem quantidades químicas iguais isto é quantidades iguais de substância de reagentes quando a quantidade é medida nesta unidade ou volumes iguais de solução quando titulando soluções de mesma normalidade No entanto aparecem dificuldades porque a Química não é tão simples o significado de um equivalente de um reagente específico pode depender da reação envolvida de modo que não há uma única definição de equivalente nem do que se deseja definir como solução normal Por exemplo o íon iodato age como agente oxidante em meio ácido diluído de acordo com a reação IO3 6H 5e ½I2 3H2O sugerindo que z5 e portanto que um equivalente de iodato é igual a 15 do mol correspondente No entanto em ácido clorídrico concentrado o íon iodato age como oxidante segundo a reação IO3 6H 4e I 3H2O onde I existe como ICl2 em HCl concentrado donde z4 e um equivalente de iodato é igual a 14 do mol correspondente Há muitos exemplos desta natureza de modo que o uso de equivalentes tem possibilidade de causar malentendidos e ambiguidades A solução para estes problemas é o uso do mol como unidade de quantidade química quantidade de substância O mol é a unidade do Sistema Internacional de quantidade química como discutido no Green Book da IUPAC o Geen Book é um compêndio das unidades físicoquímicas adotadas pela IUPAC que é a União Internacional de Química 17 Pura e Aplicada N do T A quantidade química nB de entidades B é definida como proporcional ao número de entidades NB nB NBL onde L é a constante de Avogadro igual a aproximadamente 6022 x 1023 mol1 É importante notar que do mesmo modo que o número de entidades não tem significado se a entidade não é especificada também quantidade química não tem sentido se a entidade não for definida A entidade pode ser qualquer objeto contável como um átomo íon molécula ou um grupo específico de átomos Assim podemos dizer que a quantidade de átomos de fósforo em uma amostra 1 é 8 moles ou que a quantidade de moléculas P4 é 2 moles A expressão quantidade de fósforo na amostra 1 é ambígua está claro sem alguma definição da entidade Pela mesma razão ninguém iria dizer o número de fósforos na amostra 1 Deste modo é essencial especificar a entidade sempre que o mol for usado como unidade Podemos no entanto escolher a entidade como for conveniente Assim em um caso particular podemos tomar a entidade do ácido sulfúrico como sendo ½H2SO4 porque estamos interessados em uma reação na qual ele age como ácido diprótico como ½H2SO4 NaOH ½Na2SO4 H2O Então 1 mol de ½H2SO4 é justamente o que antigamente era chamado um equivalente de ácido sulfúrico Do mesmo modo podemos tomar a entidade do íon iodato como sendo 15IO3 na primeira reação acima porém 14IO3 na segunda Nestes exemplos estamos escolhendo tomar a entidade como a fração 1z da entidade molecular onde z é o número equivalente como usado anteriormente na definição de massa equivalente Esta entidade pode ser chamada uma entidade equivalente e então o número de entidades equivalentes unidade do SI molc pode substituir completamente o uso do equivalente Do mesmo modo podemos tomar a concentração cB de entidades equivalentes B unidade molcL expressa por cB nBV e esta quantidade substitui a normalidade antigamente usada Notese porém que c ½H2SO4 2 c H2SO4 e c 14IO3 45 c 15IO3 4 c IO3 de modo que é preciso tomar cuidado ao se converter quantidades químicas e concentrações quando a definição da entidade é mudada Mais exemplos são dados na página 46 do Green Book da IUPAC 18 Sumarizando definindose sempre a entidade que usamos e fazendo uso do conceito de entidade equivalente o molL molc e o molcL podem ser usados no lugar das unidades antigamente usadas molaridade equivalente e normalidade As vantagens são que deste modo nós usamos as unidades familiares do SI e a ambiguidade associada com a definição de equivalente é evitada desde que sempre que se use a quantidade química ou quantidade de substância ou a unidade mol do SI especifiquemos a entidade que estamos usando 3 O SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES SI O Sistema Internacional de Unidades sigla SI do francês Système International dunités aprovado em Paris em 1960 desenvolvido do antigo sistema metroquilograma segundo foi desenvolvido para estabelecer um padrão internacional de medição formado por uma base de unidades para sete grandezas da Física massa comprimento tempo corrente elétrica temperatura termodinâmica quantidade de matéria e intensidade luminosa e da conveniência do número dez É o sistema de medição mais usado do mundo tanto no comércio todos os dias e na ciência O SI é um conjunto sistematizado e padronizado de definições para unidades de grandeza uma grandeza é definida como aquilo que pode ser quantificado medido A unidade é a representação estabelecida para designar as medidas das grandezas O SI tem sido quase universalmente adotado As três principais exceções são a Myanmar a Libéria e os Estados Unidos O Reino Unido adotou oficialmente o SI mas não com a intenção de substituir totalmente as medidas habituais Considerase que a primeira ideia de um sistema métrico seja do filósofo John Wilkins primeiro secretário da Royal Society de Londres em 1668 Porém não teve sucesso sendo na França onde o sistema unificado realmente saiu do papel Em 1875 o tratado internacional Convenção do Metro do francês Convention du Mètre foi assinado por vários países para estabelecer organizações responsáveis por um sistema uniforme de medidas Que em 1889 definiram os protótipos internacionais de metro e quilograma na Primeira Conferência Geral de Pesos e Medidas No Brasil depois de vários decretos e portarias e tendo em vista a necessidade de atualização metrológica brasileira foi elaborado o DecretoLei 240 de 28 de fevereiro de 1967 que define a política e o sistema nacional de metrologia e dá outras providências o qual foi regulamentado pelo Decreto 62292 de 22 de fevereiro de 1968 Finalmente o 19 Decreto 63233 de 12 de setembro de 1968 aprova o Quadro Geral de Unidades e Medidas no qual constam os nomes as definições os símbolos das unidades e os prefixos do Sistema Internacional de Unidades ora em vigor no Brasil Várias regulamentações metrológicas se seguiram muitas delas sob a égide do Conselho Nacional de Metrologia Normatização e Qualidade Industrial CONMETRO criado pela Lei 5966 de 11 de dezembro de 1973 Por deliberação do CONMETRO cabe ao Instituto Nacional de Metrologia Qualidade e Tecnologia INMETRO as modificações necessárias ao Quadro Geral de Unidades de modo a mantêlo atualizado e dirimir dúvidas que possam surgir na sua interpretação e na aplicação das unidades legais 31 Unidades do Sistema Internacional A partir da criação de um padrão com um pequeno grupo de grandezas chamadas de grandezas fundamentais foi possível organizar as várias grandezas físicas conhecidas Essa base é importante principalmente para o desenvolvimento científico e tecnológico As 7 unidades de base do SI são todas definidas em termos de constantes fundamentais São elas Tabela 3 Metro m é a unidade da grandeza comprimento e corresponde à distância percorrida no vácuo pela luz em 1299 792 458 de segundo Grama g é a unidade da grandeza massa e seu valor é derivado da constante de Planck cujo valor é 662607015 x 1034 Js Segundo s é a unidade da grandeza tempo e corresponde à duração de 9 192 631 770 períodos da radiação na transição entre dois níveis hiperfinos do átomo de césio 133 no estado fundamental Ampere A é a unidade da grandeza corrente elétrica estabelecida em termos de carga elementar cujo valor é 1602176634 x 1019 C Kelvin K é a unidade da grandeza temperatura termodinâmica fixada em termos da constante de Boltzmann cujo valor é 1380649 x 1023 JK1 Mol mol é a unidade da grandeza quantidade de matéria expressa em termos da constante de Avogadro cujo valor é 602214076 x 1023 mol1 Candela cd é a unidade da grandeza intensidade luminosa definida em termos da eficácia luminosa cujo valor é 683 lmW1 20 Tabela 3 Grandezas fundamentais do SI Grandeza fundamental Unidade base Símbolo da unidade Massa grama g Tempo segundo s Comprimento metro m Corrente elétrica ampere A Intensidade luminosa candela cd Quantidade de matéria mol mol Temperatura termodinâmica kelvin K 32 Grandezas derivadas As grandezas derivadas são aquelas que podem ser expressas utilizando as unidades de base e símbolos das operações de multiplicação e divisão Tabela 4 Tabela 4 Exemplos de grandezas e unidades derivadas do metro no SI Grandeza derivada Unidade derivada Símbolo da unidade Área metro quadrado m2 Volume metro cúbico m3 Velocidade metro por segundo ms Aceleração metro por segundo ao quadrado m s2 Existem grandezas que não apresentam unidades de medida resultados da divisão entre grandezas iguais Existem outras não derivadas das básicas como por exemplo o número de moléculas de uma substância determinadas por contagem E existe grandezas derivadas que apresentam símbolos especiais Tabela 5 Por exemplo no Sistema Internacional a energia é uma grandeza medida pela unidade joule J O joule pode ser escrito em termos de unidades fundamentais da seguinte forma 1 J 1 kg m2 s2 Lêse Um joule equivale a um quilograma metro quadrado por segundo ao quadrado 21 Tabela 5 Unidades derivadas com nomes e símbolos especiais Grandeza Unidade Símbolo Definição Força newton N m kg s2 Pressão pascal Pa kg m1 s2 Energia trabalho joule J m2 kg s2 Potência watt W m2 kg s3 Carga elétrica coulomb C s A Potencial elétrico volt V m2 kg s3 A1 Resistência elétrica ohm m2 kg s3 A2 Condutância elétrica siemens S s3 A2 m2 kg1 Capacidade eletrica farad F s4 A2 m2 kg1 Fluxo magnético weber Wb m2 kg s2 A1 Indutância henry H m2 kg s2 A2 Indução magnética tesla T kg s2 A1 Frequência hertz Hz s1 Fluxo luminoso lúmen lm cd sr Iluminância lux lx cd sr m2 Ativ de um radionuclídeo becquerel Bq s1 Dose absorvida gray Gy m2 s2 Dose equivalente sievert Sv m2 s2 Temperatura Celsius graus Cel oC 273 K Para cada unidade do SI básica ou derivada podese aplicar prefixos de unidade Ao todo existem 20 prefixos de unidade mostrados na tabela 6 22 Tabela 6 Prefixos e seus símbolos usados para valores abaixo e acima das unidades básicas Fator Prefixo Simbolo metro grama mol 1024 yocto y ym yg ymol 1021 zepto z zm zg zmol 1018 atto a am ag amol 1015 femto f fm fg fmol 1012 pico p pm pg pmol 109 nano m g mol 106 micro m g mol 103 mili m mm mg mmol 102 centi c cm cg cmol 101 deci d dm dg dmol 0 m g mol 101 deca da dam dag damol 102 hecto h hm hg hmol 103 quilo k km kg kmol 106 mega M Mm Mg Mmol 109 giga G Gm Gg Gmol 1012 tera T Tm Tg Tmol 1015 peta P Pm Pg Pmol 1018 exa E Em Eg Emol 1021 zetta Z Zm Zg Zmol 1024 yotta Y Ym Yg Ymol 33 unidades derivadas especiais No SI as duas grandezas ângulo e ângulo sólido são consideradas adimensionais e as suas unidades são consideradas derivadas 331 ângulo ou ângulo plano Para compreendermos o que é um ângulo consideremos uma linha semireta com origem num ponto O Se rodarmos a semireta segundo um plano P em torno da origem o ângulo será uma medida da rotação efetuada No caso do SI a medida é dada pelo comprimento do arco de circunferência de raio unitário entre os dois pontos de intersecção da linha com a circunferência Ou seja se 23 quisermos medir um ângulo desenhamos uma circunferência de raio unitário centrada no ponto O O ângulo é igual ao comprimento do arco de circunferência a vermelho na Figura 1 A definição baseiase na seguinte fórmula θ sr em que s é o comprimento de um arco de circunferência de raio r Figura 1 Ângulo plano A unidade SI do ângulo é o radiano rad Sabendo que o perímetro de uma circunferência de raio unitário é igual a 2π podemos então concluir que um ângulo completo tem 2π rad Alguns exemplos ângulo recto representa 14 de um ângulo completo logo é igual a π2 rad ângulo interno de um triângulo equilátero representa 16 de um ângulo completo logo é igual a π3 rad 332 Ângulo sólido O ângulo sólido pode ser visto como uma generalização para três dimensões do conceito de ângulo plano Consideremos uma semirecta com origem num ponto O tal como definimos para o ângulo plano Agora em vez de rodarmos o segmento de recta em torno de O sobre um plano continuamos a rodar em torno de O mas agora em qualquer direcção voltando sempre à posição inicial O ângulo sólido será uma medida da rotação tridimensional efectuada No caso do SI a medida é dada pela área da secção de uma esfera de raio unitário definida pela intersecção da linha com a esfera Ou seja se quisermos medir um ângulo 24 sólido desenhamos uma esfera de raio unitário centrada no ponto O O ângulo é igual à área da secção da esfera a vermelho na Figura 2 A definição baseiase na seguinte fórmula Ω A r2 em que A é a área da secção de esfera de raio r Figura 2 Ângulo sólido A unidade SI do ângulo sólido é o esterradiano sr Sabendo que a área da superfície de uma esfera de raio unitário é igual a 4π podemos então concluir que um ângulo sólido completo tem 4π sr Alguns exemplos ângulo sólido no interior do vértice de um cubo representa 18 de um ângulo sólido completo logo é igual a π2 sr ângulo sólido no interior do vértice de um tetraedro regular pirâmide triangular com as arestas todas iguais é igual a 3 arccos 1 3 π 7π40 sr ângulo sólido no interior do vértice de um sólido platónico é igual a qθ q 2 π sr em que q é o número de faces que constituem o ângulo sólido e θ é o ângulo diedro 34 Unidades nãoSI que são aceitas para uso com o SI O SI fornece as unidades de referência aprovadas internacionalmente em função das quais são definidas todas as outras unidades As unidades coerentes do SI têm a vantagem considerável de não necessitarem de conversões de unidades ao atribuir valores específicos às grandezas em equações de grandezas No entanto reconhecese que algumas unidades fora do SI são muito utilizadas e continuarão muito provavelmente a ser utilizadas por muitos anos Portanto o CIPM aceitou que algumas unidades nãoSI sejam utilizadas com o SI estão apresentadas na Tabela 7 Quando estas unidades forem usadas deve ficar claro 25 que se perde algumas vantagens do SI Os prefixos do SI podem ser usados com várias destas unidades mas não por exemplo com as unidades de tempo fora do SI Tabela 7 Unidades nãoSI e que são aceitas para uso com as unidades do SI Grandeza Unidade Símbolo Definição Tempo minuto min 1 min 60 s hora h 1 h 3600 s dia d 1 d 86400 s Comprimento unidade astronômicaa ua 1 ua 149 597 870 700 m Ângulo plano grau o 1o 180 rad Minuto 1 10800 rad Segundob 1 648000 rad Área Hectarec ha 1 há 104 m2 Volume Litrod l ou L 1 L 1 dm3 Massa Toneladae t 1 t 103 kg 1 Mg energia elétronvoltf eV 1 eV 1602 176 634 1019 J grandezas de razão logarítmica neperg Np ver texto belg B decibelg dB a Decidido na XXVIII Assembleia Geral da União Astronômica Internacional b Em astronomia os pequenos ângulos são medidos em arcossegundos ie segundos de ângulo plano de símbolo as ou e em miliarcossegundos microarcossegundos e picoarcossegundos de símbolos mas μas e pas respectivamente o arcossegundo sendo um outro nome para o segundo de ângulo plano c A unidade hectare e o símbolo ha foram adotados pelo CIPM em 1879 PV 1879 41 O hectare é usado para expressar áreas agrárias d O litro e o símbolo l foram adotados pelo CIPM em 1879 PV 1879 41 O símbolo alternativo L foi adotado pela 16a CGPM 1979 Resolução 6 CR 101 e Metrologia 1980 16 5657 de modo a evitar o risco de confusão entre a letra l ele e o numeral 1 um e A tonelada e o símbolo t foram adotados pelo CIPM em 1879 PV 1879 41 Esta unidade é geralmente designada como tonelada métrica nos países de língua inglesa f O elétronvolt é a energia cinética adquirida por um elétron após atravessar uma diferença de potencial de um volt no vácuo O elétronvolt é frequentemente combinado com os prefixos do SI g Ao usar essas unidades é importante especificar a natureza da grandeza em questão e o valor de referência usado 26 A Tabela 7 também inclui as unidades das grandezas logarítmicas o neper o bel e o decibel São usadas para transmitir informações sobre a natureza do logaritmo de uma razão de grandezas O neper Np é usado para expressar o valor de grandezas cujo valor numérico é um logaritmo neperiano ou natural de uma razão de grandezas ln loge O bel e o decibel B e dB 1 dB 110 B são usados para expressar o valor de grandezas cujo valor numérico é um logaritmo de base 10 lg log10 A igualdade LX m dB m10 B onde m é um número é interpretado como significando que m 10 lg XX0 O uso das unidades neper bel e decibel com o SI foi aceito pelo CIPM mas não são unidades do SI Existem muitas outras unidades fora do SI que apresentam um interesse histórico ou que ainda são usadas em domínio especializado por exemplo o barril de petróleo ou em alguns países a polegada o pé e a jarda O CIPM não vê motivo para se continuar a usar estas unidades nos trabalhos científicos e técnicos modernos No entanto é importante conhecer a relação entre essas unidades e as unidades do SI correspondentes e isso continuará a ser verdade por muitos anos 4 UNIDADES USADAS EM ANÁLISE QUÍMICA DE SOLO A Sociedade Brasileira de Ciência do Solo em Assembleia Geral do XXIV CBCS em 1993 aprovou por unanimidade a adoção do SI sendo declarado obrigatório o uso deste sistema nas publicações Assim apesar das dificuldades e resistências características de qualquer mudança eou modernização esta padronização é definitivamente necessária Considerando que os programas de controle de qualidade e laboratórios associados adotam essas unidades fazse necessária a adoção rápida deste sistema pela Ciência do Solo tendo em vista a importância dos trabalhos realizados e o grande número de laboratórios de análises que cresce pelo Brasil Será demonstrado as unidades mais utilizadas nas rotinas de análises de solos as modificações que deverão ocorrer para implantálo Regras para utilização de unidades 1 As bases de representação serão o quilograma kg para sólidos e o decímetro cúbico dm3 ou o litro L para volumes sólidos ou líquidos 2 Os conteúdos serão expressos em quantidades de matéria podendo ser usados mol de carga molc ou milimol de carga mmolc ou em massa com alternativas de grama g ou miligrama mg Obs Um mmol de carga corresponde a um miliequivalente que não será mais empregado 27 3 As representações serão feitas em uma só linha com expoentes negativos para termos que costumam ser apresentados no denominador Assim será usada a representação mmolc dm3 em vez de mmolcdm3 Como na rotina da maioria dos laboratórios de solos adotase a medida volumétrica para sólidos na hora do preparo da amostra para análises geralmente os resultados deverão estar em dm3 Contudo não estará errado se forem encontrados resultados em kg1 se ao fazer a análise a amostra foi pesada Por isso é apresentada na Tabela 1 a transformação de unidades usando kg1 4 Alguns dos resultados expressos em porcentagem passarão a utilizar uma nova representação combinando diversas unidades Entretanto a saturação por bases V e por alumínio m continuam sendo expressas em porcentagem notase que estes são índices calculados em representações de conteúdos por isso admitese o uso da porcentagem 5 Os resultados de cátions trocáveis cálcio Ca2 magnésio Mg2 potássio K alumínio Al3 acidez potencial H Al3 soma de bases S e capacidade de troca de cátions CTC serão apresentados em mmolc dm3 o que significa multiplicar em dez vezes os resultados apresentados nas unidades anteriores meq100 cm3 Na tabela 8 estão os elementos cujos resultados são expressos em seu mmolc dm3 Tabela 8 Elementos determinados e calculados em análises de solo mmolc L1 ou cmolc L1 ou mmolc dm3 ou cmolc dm3 Ca Mg K Al HAl SB T Assim 1 mmolc dm3 de Ca2 402 20 mg dm3 de Ca 1 mmolc dm3 de K 391 39 mg dm3 de K 1 mmolc dm3 de Mg2 242 12 mg dm3 de Mg 1 mmolc dm3 de Al3 273 9 mg dm3 de Al 6 Para os resultados que eram apresentados em ppm ou gcm3 como fósforo P enxofre SSO4 zinco Zn ferro Fe manganês Mn cobre Cu e boro B a nova unidade será mg dm3 7 Os resultados de matéria orgânica MO serão apresentados em g dm3 ou kg1 se as alíquotas de amostra forem medidas em peso sendo os valores dez vezes maiores do 28 que os anteriormente expressos em porcentagem Eventualmente poderá ser utilizado dg dm3 ou dg kg1 os quais equivalem aos valores expressos em porcentagem 8 O nível de precisão do número de casas decimais a ser utilizadas dependerá do tipo de equipamento usado e do seu grau de precisão como também do tipo de pesquisa desenvolvida além do bom senso dos cientistas para cada tipo de trabalho Como exemplo podemse citar dois casos resultados para fins de fertilidade exigem somente uma casa decimal enquanto pesquisas visando determinar o nível crítico de Mg2 para o crescimento inicial do eucalipto que é de aproximadamente 005 cmolc dm3 exigem duas casas decimais 5 APRESENTAÇÃO E CONVERSÃO DOS RESULTADOS DAS ANÁLISES A Tabela 9 demonstra o nível de precisão exigido e as novas unidades que deverão ser utilizadas tanto para laudos de laboratórios como para os artigos científicos de revistas na área de Ciência do Solo Ao expressar os cátions na unidade de molc dm3 na verdade estamos determinando a quantidade de elétrons ou carga negativas que estes cátions estão se ligando a superfície das argilas desta forma se somarmos todos os cátions que foram determinados ocupando as cargas elétricas na superfície das argilas encontramos a quantidade total destas cargas negativas em um determinado volume de solo Como o Ca Mg K Al e H representam a maioria dos cátions ligados a superfície das argilas com a soma deles determinamos em mmolc dm3 de forma indireta a quantidade de carga negativa da superfície das argilas ou sua Capacidade de Troca de Cátions CTC A Soma de Bases SB seria a soma das cargas elétricas em mmolc dm3 ocupadas pelos cátions que precipitam em pH acima de 7 por isso chamado de cátions básicos e que são o Ca Mg K Na e NH4 Em solos que ocorrem em regiões com bom regime de chuvas o Na e NH4 é praticamente todo lixiviado assim nestas regiões a SB fica a soma de Ca Mg K Conhecendo a massa em gramas do molc de cada elemento é possível obter os resultados em mg dm3 sabendo que quando amostramos o solo para a análise esta amostra representa um volume de solo Em uma área de 1ha 10000 m2 uma amostra retirada na profundidade de 20 cm 02 m representa um volume de solo de 2000 m3 ou 2000000 dm3 Como 1 mmolc dm3 de Ca2 20 mg dm3 de Ca por regra de três podemos calcular a quantidade de Ca em 2000000 dm3 o que daria 40 kg ha1 de Ca 29 Veja o exemplo abaixo Tabela 9 Resultados de uma análise de solo obtida na profundidade de 20 cm mmolc L1 ou cmolc L1 ou mmolc dm3 ou cmolc dm3 Ca Mg K Al HAl SB T 15 6 2 10 40 23 63 Assim 15 mmolc dm3 de Ca2 300 mg dm3 de Ca 600 kg ha1 de Ca 2 mmolc dm3 de K 78 mg dm3 de K 156 kg ha1 de de K 6 mmolc dm3 de Mg2 72 mg dm3 de Mg 144 kg ha1 de de Mg 10 mmolc dm3 de Al3 90 mg dm3 de Al 180 kg ha1 de de Al Lembrando que o volume de solo em 1 ha é de 2000 m3 Para transformar mg kg1 em kg ha1 os valores numéricos são os mesmos para uma camada de 10 cm de profundidade numa área de 1 ha Assim 300 mg kg1 de cálcio seria igual a 300 kg ha1 em uma profundidade de 10 cm em 1 ha Profundidades maiores o valor em mg kg1 deve ser multiplicado pelo seus múltiplos de 10 portanto profundidade de 20 cm multiplicar por 2 30 cm multiplicar por 3 e assim por diante Veja no exemplo da tabela 9 que todos os valores obtidos em mg kg1 foram multiplicados por 2 para obter o valor em kg ha1 pois a profundidade que a amostra foi obtida era de 020cm 100 m 02 m 20 cm 1 ha 30 Tabela 10 Conversão das unidades em desuso para as unidades do SI Determinações Unidades em desuso Fator de conversão 1 Unidades do SI 2 Precisão nº de casas decimais pH água KCl CaCl2 1 Carbono orgânico g100 g 10 g kg1 2 Matéria orgânica Nitrogênio total Alumínio trocável meq100 g meq100cm3 10 mmolc kg1 preferida ou cmolc kg1 1 1 1 2 2 1 1 1 1 Cálcio trocável Magnésio trocável Potássio trocável Sódio trocável Capacidade de troca de cátions CTC Soma de bases trocáveis S Acidez Hidrogênio extraível Saturação por bases V 0 0 0 Saturação por alumínio Saturação por sódio Ponto de carga zero 2 Ataque sulfúrico Sílica g100 g 10 g kg1 1 1 1 2 2 2 Ferro no extrato sulfúrico Alumínio no extrato sulfúrico Titânio no extrato sulfúrico Manganês no extrato sulfúrico Fósforo no extrato sulfúrico Ki e Kr terra fina 2 Relação Al2O3Fe2O3 2 Ferro alumínio manganês e sílica livres g100 g 10 g kg1 2 Sais solúveis mmhoscm25º C meql meql meql meql meql meql meql meql 1 10 10 10 10 10 10 10 10 dS m1 mmolc kg1 mmolc kg1 mmolc kg1 mmolc kg1 mmolc kg1 mmolc kg1 mmolc kg1 mmolc kg1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Pasta saturada Condutividade elétrica Cálcio Magnésio Sódio Potássio Carbonatos Bicarbonatos Cloretos Sulfatos CaCO3equiv g100 g 10 g kg1 0 Necessidade de gesso meq100 g 10 mmolc kg1 2 Enxofre g100 g 10 g kg1 2 Microelementos ppm 1 mg kg1 0 Fósforo assimilável ppm gcm3 1 mg kg1 0 Ataque triácido g100 g 10 g kg1 1 Fonte Claessen 1997 adaptada pelo autor 1 Para se obter o valor numérico das novas unidades basta multiplicar o valor das unidades em desuso pelo fator de conversão correspondente 2 Apesar da possibilidade de utilização de cmolc recomendase a utilização do mmolc seguindo a mesma tendência das publicações da Revista Brasileira de Ciência do Solo sendo o resultado dos valores anteriormente utilizados multiplicado pelo fator de correção 10 31 Tabela 11 Fatores multiplicativos dos resultados analíticos do solo quando expressos em g100g percentagem mg100g mgdm 3 e kg ou tha Considerandose densidade aparente de 100 kgdm 3 Considerandose 1 hectare de 2000 t 20 cm e 100 kgdm 3 Expressões a transformar g100g gkg mgdm 3 kgha tha g100g 1 10 10000 20000 20 gkg 01 1 1000 2000 2 mgdm 3 00001 0001 1 2 0002 kgha 000005 00005 05 1 0001 tha 005 05 500 1000 1 32 Tabela 12A Fatores para conversão entre as unidades de representação dos macronutrientes primários Exceto cmolc podem ser usados em outras unidades de peso Elementos Unidade conhecida centimol de carga Forma elementar Forma de óxido Forma iônica N cmolc g N g NO3 g NH4 cmolc 1 01401 06201 01804 g N 71377 1 44268 118783 g NO3 16136 022589 1 029092 g NH4 55432 077650 34374 1 P cmolc g P g P2O5 g PO43 cmolc 1 010320 023670 031660 g P 96899 1 229136 306618 g P2O5 42265 043642 1 133812 g PO43 31589 032614 074732 1 K cmolc g K g K2O cmolc 1 039090 047090 g K 25582 1 120458 g K2O 21236 083016 1 Não é óxido mas sim ânion Fonte Adaptado de Verdade 1963 33 Tabela 12B Fatores para conversão entre as unidades de representação dos macronutrientes secundários Exceto cmolc podem ser usados em outras unidades de peso Elementos Unidade conhecida centimol de carga Forma elementar Forma de óxido Forma iônica Ca cmolc g Ca g CaO g CaCO3 cmolc 1 02004 02804 05004 g Ca 49900 1 139920 249726 g Cao 35663 071470 1 178477 g CaCO3 19984 040044 056023 1 Mg cmolc g Mg g MgO g MgCO3 cmolc 1 01215 02015 04216 g Mg 82304 1 165807 346829 g MgO 49628 060311 1 209100 g MgCO3 23719 028833 047807 1 S cmolc g S g SO42 g CaSO4 cmolc 1 01603 04803 06807 g S 62375 1 299588 424588 g SO42 20820 033379 1 141724 g CaSO4 14691 023552 070560 1 Não é óxido mas sim ânion Fonte Adaptado de Verdade 1963