TRANSPORTE DE ELEMENTOS

A teoria do transporte dos elementos aborda as variações espaciais de propriedades geoquímicas em vários contextos: movimentos dos oceanos e do manto, migração de fluidos geológicos e de líquidos magmáticos em uma matriz rochosa etc.

Os conceitos centrais do transporte de elementos químicos são: conservação, fluxo, fontes e sumidouros.

Conservação: o princípio de que o todo é igual à soma das partes. Uma propriedade conservativa é aditiva e pode ser alterada apenas por adições ou subtrações no sistema ou pela presença de fontes ou sumidouros.

A massa e o número de moles são propriedades conservativas, mas a concentração não: se um mol de sal for adicionado a uma solução que já continha um mol, a concentração resultante será de dois moles; por outro lado, duas soluções de um litro, cada uma contendo um mol de sal, ao serem combinadas, resultarão em dois litros de solução com concentração de um mol por litro.

Um fluxo é a quantidade (de massa, de moles, de energia etc.) que atravessa uma unidade de área por unidade de tempo. Exemplo: fluxo de volume, que é indicado por uma velocidade v (em m³/m²/s)).

Se o fluxo de um componente ou de um elemento variar subitamente em um ponto, deve haver uma fonte ou sumidouro desse elemento nesse ponto, em geral, na forma de uma reação química ou de um processo radioativo.

O transporte de um ponto a outro pode se dar por advecção ou por difusão. Imagine um peixe em um rio: o movimento geral da água representa o transporte do peixe por advecção e o movimento do peixe em relação à água representa seu transporte por difusão.

Advecção: O elemento químico ou substância não se espalha, apenas percorre uma distância na mesma velocidade (média) do fluxo. A advecção corresponde ao transporte global.

Difusão: O elemento químico ou substância se espalha pelo movimento aleatório das moléculasmesmo que a velocidade média seja zero. O transporte difusivo é uma transferência de massa em pequenas distâncias, causada pela agitação térmica dos átomos ou pela turbulência do meio.

Cromatografia

Imagine em um dia de calor, uma manifestação por uma longa avenida, cercada por cafés e lanchonetes com varandas sombreadas. É provável que alguns dos participantes, de tempos em tempos, não resistam à tentação e parem por alguns minutos para se refrescar, antes de retomar a caminhada; e que outros participantes façam pausas mais longas.

Nessa manifestação, após algumas horas terá uma comissão de frente composta por um pequeno número de manifestantes impecáveis e sóbrios, seguida por um grupo mais animado, dos que fizeram pausa pelo caminho.

Nas rochas, um processo similar ocorre quando fluidos geológicos se movem pelos poros de sedimentos na diagênese ou por camadas de rochas durante o metamorfismo:  em virtude do grande volume de fluidos e da ampla variação de reatividade entre os elementos, é comum que ocorra uma separação química significativa na fase fluida e respectivas modificações mineralógicas e geoquímicas na rocha (matriz).

Adsorção: É o fenômeno de captura de átomos, íons e moléculas por superfícies. Ex.: captura de elementos pela superfície dos hidróxidos de ferro, na água e nas fontes hidrotermais.

Nesse sistema, um fluído, que será chamado de adsorvido, se adere e é retido à superfície de uma substância, que recebe o nome de adsorvente. Essa interação entre adsorvido e adsorvente pode ocorrer por meio de forças de naturezas física ou química.

Taxa de reação:  é uma medida da rapidez com que uma reação se efetua. A taxa de reação pode determinar o tempo que um produto é formado à medida que o reagente é consumido de modo proporcional a concentração de produto formado.

Texto baseado em: ALBARÈDE, F. Geoquímica: uma introdução. São Paulo : Oficina de Textos, 2011.