Magnetismo do solo

OBJETIVO: Demonstrar a existência de propriedade magnética no solo; Discutir a origem e a finalidade das propriedades magnéticas presentes no solo . 

MATERIAIS NECESSÁRIOS PARA EXECUÇÃO DA ATIVIDADE:

• Uma placa de vidro. Pode ser usado vidro de porta retrato 13 x 18 cm ou maior;

• Aproximadamente 50 g de solo sem presença de minerais ferrimagnéticos; 

• Aproximadamente 50 g de solo com presença de minerais ferrimagnéticos (principalmente magnetita ou maghemita). Se há ocorrência das rochas como basalto ou diabásio em sua região, é provável que existam solos com esta característica. Em muitas regiões do país este tipo de solo pode ser denominado popularmente de “terra roxa”, embora não seja uma característica exclusiva deste solo;

•  Papel cartão colorido, que contraste bem com a cor do solo; 

• Um ímã de ferrite ou caneta risca-rocha magnética;

• Fita adesiva transparente larga; 

•  Duas bandejas;

• Tesoura.

PROCEDIMENTOS: É importante que o professor realize o experimento previamente, pois os resultados podem variar dependendo do tipo de solo. Nem todos os solos contêm os minerais ferrimagnéticos mencionados, o que pode alterar os resultados observados.

O experimento deve começar com o vidro limpo. Coloque o papel cartão sobre uma mesa e, em seguida, posicione o vidro sobre o papel para realizar o corte do molde com uma tesoura. Após o corte, fixe o papel cartão na parte de trás do vidro com fita adesiva larga.

Depois, coloque o ímã de ferrite atrás do papel cartão e fixe-o bem com fita adesiva, garantindo que o ímã fique bem preso e não se solte.

Despeje uma pequena quantidade de amostra de solo sem minerais ferrimagnéticos sobre a superfície do vidro. Incline a placa de vidro na vertical e observe o que acontece. Coloque uma bandeja embaixo para coletar o excesso de solo que possa cair.

Em seguida, despeje uma amostra de solo com minerais ferrimagnéticos sobre a superfície do vidro. Incline novamente a placa de vidro na vertical e observe as reações. Novamente, use uma bandeja para coletar o excesso de solo que cair.

CONCLUSÃO: O magnetismo é uma propriedade de certos corpos, como os ímãs, que permite atrair ou repelir outros ímãs e substâncias magnéticas, como ferro, níquel e cobre.

Substâncias ferromagnéticas se destacam por manterem a magnetização mesmo na ausência de um campo magnético externo, diferentemente das substâncias paramagnéticas, cuja magnetização só ocorre quando um campo é aplicado.

A magnetização dos solos está relacionada à proporção de minerais ferrimagnéticos, principalmente óxidos de ferro — termo que abrange óxidos, oxi-hidróxidos e hidróxidos com estrutura de espinélio. Solos com magnetização superior a 1 J·T⁻¹·kg⁻¹ são considerados magnéticos e possuem relevância especial em regiões tropicais e subtropicais.

O ferromagnetismo ocorre em elementos puros como ferro (Fe), cobalto (Co) e níquel (Ni), enquanto os minerais ferrimagnéticos, como a magnetita e a maghemita, também apresentam forte comportamento magnético.

Solos tropicais, sujeitos a intenso intemperismo, tendem a concentrar, de forma residual, óxidos de ferro e alumínio. No Brasil, esses solos ocupam cerca de 5% da superfície do território e são importantes para a agricultura, devido à sua elevada aptidão agrícola. Essa aptidão é atribuída à capacidade dos óxidos de ferro magnéticos de armazenar micronutrientes como cobre (Cu), molibdênio (Mo), cobalto (Co), zinco (Zn) e manganês (Mn). Assim, a magnetização do solo, que reflete a presença desses óxidos, pode ser usada como indicador indireto de sua fertilidade natural.

A magnetização dos solos é, principalmente, influenciada por óxidos de ferro ferrimagneticamente ordenados, como:

• Magnetita (Fe₃O₄): σₛ = 92 a 100 J·T⁻¹·kg⁻¹
  
  

• Maghemita (γFe₂O₃): σₛ = 60 a 80 J·T⁻¹·kg⁻¹
  
  

Outros minerais como hematita (αFe₂O₃), com σₛ de apenas 0,3 J·T⁻¹·kg⁻¹, contribuem pouco para a magnetização, enquanto goethita (αFeOOH), ilmenita (FeTiO₃) e silicatos de ferro não apresentam ordenamento magnético à temperatura ambiente.

Solos com maior concentração de magnetita e maghemita são, portanto, os que mais respondem à atração por um ímã.

A magnetita é um mineral primário acessório, comum em rochas magmáticas e metamórficas, e tende a se acumular nas frações minerais de solos e sedimentos durante o intemperismo.

Já a maghemita é um óxido de ferro secundário, com estrutura cristalina semelhante à da magnetita. Trata-se de um polimorfo da hematita, sendo seu nome derivado da junção dos nomes dos dois minerais. É comum em solos derivados de rochas vulcânicas básicas (como o basalto) e pode ser facilmente detectada na fração argila dos solos usando um ímã de mão.

A magnetita presente nos solos geralmente é herdada do material de origem, mas também pode se formar por processos bióticos. A maghemita, além de comum em solos tropicais e subtropicais, pode se originar da oxidação da magnetita ou do aquecimento de outros óxidos de ferro (entre 300 e 425 °C), especialmente na presença de matéria orgânica.

Esse atributo magnético é observado com frequência em solos do norte e noroeste do Rio Grande do Sul, oeste de Santa Catarina, partes do interior de São Paulo, sul de Goiás, entre outras regiões. Nessas áreas, encontram-se os solos conhecidos como “terras roxas”, formados a partir de rochas ígneas básicas. No entanto, o magnetismo não é exclusivo desse tipo de solo.

EXERCICÍOS:

1. (V/F) A magnetização do solo depende principalmente da concentração de minerais ferrimagnéticos, como magnetita e maghemita.
Gabarito: Verdadeiro

2. (Múltipla escolha) Qual mineral de ferro apresenta maior magnetização e, portanto, maior contribuição para o magnetismo do solo?
a) Hematita
b) Goethita
c) Magnetita
d) Ilmenita
Gabarito: c) Magnetita

3. (V/F)A maghemita é um mineral primário presente nas rochas magmáticas.
Gabarito: Falso (é um mineral secundário, formado por oxidação da magnetita ou aquecimento de óxidos de ferro)

4. (Múltipla escolha)O que caracteriza um solo como magnético?
a) Presença de matéria orgânica em alta concentração
b) Magnetização superior a 1 J·T⁻¹·kg⁻¹
c) Alta concentração de silicatos de ferro
d) Baixa aptidão agrícola
Gabarito: b) Magnetização superior a 1 J·T⁻¹·kg⁻¹

5. Explique por que a magnetização do solo pode ser usada como indicador indireto da fertilidade natural.
Gabarito esperado:
Porque os minerais ferrimagnéticos, como magnetita e maghemita, presentes no solo, têm capacidade de armazenar micronutrientes essenciais às plantas, como cobre, molibdênio, cobalto, zinco e manganês, indicando um solo naturalmente fértil.

6. Descreva a origem da magnetita e da maghemita nos solos.
Gabarito esperado:
A magnetita é um mineral primário herdado das rochas magmáticas e metamórficas que compõem o material de origem do solo, podendo também se formar por processos bióticos. A maghemita é um mineral secundário que se forma pela oxidação da magnetita ou pelo aquecimento de outros óxidos de ferro, especialmente em solos tropicais e subtropicais.

REFERÊNCIAS: LIMA, Marcelo Ricardo de (ed.). Experimentos na educação em solos. 2020. Disponível em: Experimentos na educação em solos (ufpr.br) Acesso em: 28 set. 2024.