BREVES NOÇÕES DE GEOQUÍMICA

A geoquímica é a ciência que estuda a química da Terra tanto como um todo, como cada um dos seus componentes. Estuda a distribuição e migração, no espaço e no tempo, dos elementos químicos que constituem o globo terrestre. Esta ciência baseia-se na determinação da abundância dos elementos na Terra e no estudo da distribuição e migração dos mesmos, a nível individual, nas várias partes da Terra, nos minerais e rochas, tendo o objetivo de descobrir os princípios que governam essa distribuição e migração (Mason & Moore, 1982).

Os elementos químicos libertados do ambiente geoquímico primário (rochas, mineralizações, etc.) dispersam-se no ambiente secundário, ou seja, nos solos, nas águas e nos sedimentos. Os processos através dos quais se dá a transferência dos elementos entre o ambiente primário e o ambiente secundário são diversos, desde processos de meteorização à atividade humana.

Em geoquímica, os elementos são classificados de acordo com a sua abundância na crosta terrestre em (Bonin, 1995; Jackson, 1997; Hancock & Skinner, 2000):

- elementos maiores, quando a sua concentração é superior a 1,0 % (> 10000 ppm);

- elementos menores, quando a sua concentração está compreendida entre 1,0 e 0,1 %;

- elementos vestigiais, quando a sua concentração é inferior a 0,1 % (< 1000 ppm).

Na análise química de rochas e sedimentos, a concentração dos elementos maiores e menores é normalmente apresentada em percentagem do peso do respectivo óxido (wt %, weight percents), enquanto que para os elementos vestigiais é vulgar apresentar a sua concentração em partes por milhão (ppm ou mg/kg ou mg/L) ou até mesmo partes por bilhão (ppb ou μg/kg ou μg/L).

Os óxidos dos elementos são classificados como ácidos, básicos ou anfóteros (isto é, consoante as condições reacionais, podem comportar-se como óxidos ácidos ou como óxidos básicos). Segundo o conceito de Brönsted-Lowry, ácido é toda a espécie química que pode ceder prótons (a uma base presente), enquanto que base é toda a espécie química que pode captar prótons (de um ácido presente). Os óxidos são ácidos ou básicos se produzirem ácidos ou bases, respectivamente, quando são dissolvidos em água ou reagirem como ácidos ou bases em certas reações. Os óxidos metálicos normais são geralmente básicos e a maior parte dos óxidos não-metálicos são ácidos (Chang, 1994).

Os elementos também se classificam em: metais, não metais e semi-metais

ou metalóides. Os metais são elementos mais ou menos maleáveis, dúcteis, bons condutores do calor e da eletricidade, enquanto que os não-metais são na generalidade elementos maus condutores do calor e da eletricidade. Os semi-metais ou metalóides são elementos com propriedades intermédias entre os metais e os não-metais (Csuros & Csuros, 2000).

Nesta classificação são, ainda, utilizados os termos metal, não-metal e semimetal ou metalóide pesado ou leve. O termo “metal pesado” é frequentemente usado na literatura, não sendo por vezes bem definido. Segundo alguns autores, designa-se por “metal pesado” o grupo de elementos cuja densidade atômica é superior a 5 g/cm³. Esta definição provoca confusão, pois baseia-se na escolha de um parâmetro físico e inclui elementos com parâmetros químicos muito diferentes.

De acordo com outras definições, que focam os parâmetros químicos, estes elementos são classificados em classe A (metais pesados: ácidos de Lewis, aceitadores de elétrons, que apresentam tamanho grande e alta polarizabilidade), classe B (metais leves: ácidos de Lewis, aceitadores de elétrons, que apresentam tamanho pequeno e baixa polarizabilidade) e metais intermediários. Para alguns, no entanto, o termo “metal pesado” deve ser abandonado, pois não apresenta uma base terminológica ou científica válida.

Na generalidade, o termo metal pesado é usado para um grupo de metais e semi-metais (metalóides) que estão associados a contaminação e toxicidade. Estes elementos estão frequentemente na natureza, ou seja, nas rochas e nos minerais, pelo que a sua presença numa vasta gama de concentrações residuais é considerada normal nos solos, nos sedimentos, nas águas e nos organismos vivos. A contaminação provoca um aumento anormal das concentrações relativamente aos valores das concentrações residuais.

A concentração natural dos elementos nos solos resulta das rochas originárias, mas, em áreas poluídas, os elementos podem apresentar concentrações muito elevadas, especialmente nos horizontes superficiais dos solos. Assim sendo, torna-se difícil distinguir a origem antrópica da origem natural destes elementos nos sedimentos e nos solos.

Alguns elementos têm um papel importante no metabolismo biológico do ser humano, sendo identificadas situações em que o mesmo elemento é a nível vestigial um constituinte essencial, podendo com o aumento da concentração tornar-se uma espécie com elevado efeito toxicológico. Por exemplo, o cobre e o zinco são essenciais à vida, mas em concentrações elevadas podem ser tóxicos.

Este texto foi extraído e modificado a partir de :
MASON, Brian H. Princípios de Geoquímica; trad. de Rui Ribeiro Franco. São Paulo : Polígono, Editora da USP, 1971.