Como funciona a interação entre solo fino e água? Quais as camadas de água que podem estar presentes nesse sistema?

Passo 1

O enunciado pergunta como é que a água interage com partículas de solo fino (argilas e limos) e quais as “camadas” de água que se formam em torno dessas partículas. Para responder, vamos precisar entender dois conceitos principais da física de solos:
  1. a dupla camada elétrica na superfície das partículas coloidais, que regula a adesão e a mobilidade da água ligada;
  2. a distinção entre diferentes tipos de água no solo, desde a água mais fortemente ligada à superfície até aquela que drena livremente por gravidade.

Passo 2

As partículas de solo fino (especialmente argilas) têm superfícies carregadas (normalmente negativas) que atraem íons de carga oposta na solução. Isso gera:
– Uma camada de íons fixos próxima à superfície (camada de Stern).
– Uma camada difusa de íons dispersos (camada de Gouy–Chapman).
Juntas, elas formam a dupla camada elétrica, que retém moléculas de água fortemente aderidas à superfície e controla a espessura efetiva de água “próxima” à partícula.

Passo 3

Em termos de “camadas de água” podemos distinguir:
  1. Água estrutural ou fortemente ligada: moléculas de água que fazem parte da estrutura cristalina da argila; não se movimentam.
  2. Água de adsorção (ou água ligada): finíssima película—espessura de algumas moléculas—retida exclusivamente por forças eletrostáticas e de van der Waals na dupla camada.
  3. Água difusa: associada à parte externa da dupla camada elétrica; é menos retida e tem mobilidade limitada, mas ainda não é água “livre”.
  4. Água capilar: ocupando poros finos por tensão superficial (tensão capilar); pode se mover sob gradiente de pressão negativa, mas não drena completamente por gravidade.
  5. Água livre (ou gravitacional): preenche os poros maiores e drena sob ação da gravidade, correspondendo à água disponível para percolação e recarga de aquíferos.

Passo 4

Cada “camada” difere em:
Energia de retenção (mais alta na água estrutural/adsorvida, zero na água livre).
Mobilidade (praticamente nula na água estrutural; alta na água livre).
Importância em fenômenos de engenharia: resistência ao cisalhamento, compressibilidade e condutividade hidráulica do solo variam conforme a proporção de cada tipo de água.

Resposta

As camadas de água presentes num sistema solo fino–água são:
  1. Água estrutural (cristalina)
  2. Água de adsorção (ligada na dupla camada)
  3. Água difusa (externa à camada de Stern)
  4. Água capilar (retida por tensão capilar)
  5. Água livre ou gravitacional

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