Alternativa correta: D

Tema central: A questão aborda o fenômeno da substituição isomórfica na estrutura dos minerais do solo, importante para compreender a origem das cargas negativas que afetam propriedades como fertilidade e retenção de nutrientes.

Resumo teórico: Em muitos minerais de argila, especialmente os do grupo dos filossilicatos, átomos na estrutura cristalina podem ser substituídos por outros de raio iônico semelhante, mas de carga (valência) menor. Por exemplo, o Si⁺⁴ pode ser substituído por Al⁺³ na lâmina tetraédrica, ou Al⁺³ por Mg⁺² na lâmina octaédrica. Essa substituição cria um excesso de carga negativa livre, fundamental para a capacidade de troca de cátions dos solos. (Fontes: Brady & Weil, "Elementos da Natureza e Propriedades dos Solos"; EMBRAPA Solos, Manual de Métodos de Análise de Solo)

Justificativa da alternativa D: Para que a substituição isomórfica ocorra, o íon substituto precisa ter raio iônico próximo ao do íon original e geralmente valência menor, criando cargas negativas no retículo cristalino dos minerais. Assim, cátions como Mg⁺² (menor valência que Al⁺³) ou Al⁺³ (menor valência que Si⁺⁴) podem ocupar esses espaços sem distorcer a estrutura mineral.

Análise das alternativas incorretas:

A: Incorreta. A substituição do Si⁺⁴ por Mg⁺² nas lâminas tetraedrais não é comum; normalmente, Mg⁺² substitui Al⁺³ nas octaédricas.

B: Incorreta. Si⁺⁴ não substitui Al⁺³ nas lâminas octaédricas. O que ocorre, geralmente, é o inverso em tetraedrais, ou Al⁺³ ser substituído por Mg⁺² em octaédricas.

C: Incorreta. A substituição isomórfica não altera a estrutura física do mineral, pois o raio iônico similar é justamente para preservar a estrutura; ela muda apenas as propriedades de carga.

Estratégia de interpretação: Ao analisar questões sobre minerais do solo, foque em palavras-chave como “valência”, “raio iônico” e “estrutura”. Suspeite de alternativas que envolvam grandes mudanças estruturais ou trocas incomuns, e prefira aquelas que explicam a geração de cargas com base em conceitos cristalográficos bem estabelecidos.

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