WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 39 |

«СОЕДИНЕНИЯ ЖЕЛЕЗА И ИХ РОЛЬ В ОХРАНЕ ПОЧВ Москва 2010 0 РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ПОЧВЕННЫЙ ИНСТИТУТ имени В.В. ДОКУЧАЕВА Ю. Н. ВОДЯНИЦКИЙ СОЕДИНЕНИЯ ...»

-- [ Страница 5 ] --

Алюминий повышает химическую устойчивость Al-гетита. В результате Al-гетит гораздо хуже растворим дитионитосодержащими реактивами, чем гетит (Norrish, Taylor, 1961). Так, для растворения гетитов в латеритных почвах Западной Австралии и Тасмании было достаточно двухкратной обработки дитионит-цитрат-бикарбонатом, но для растворения сильнозамещенных Al-гетитов потребовалось уже 3 или 4 обработки.

Поскольку замещение Fe на Al уменьшает размеры частиц Al-гетитов, то гранулометрическое фракционирование латеритных почв приводит к дифференциации гетитов по степени замещения в них железа. В пылеватой фракции латеритной почвы 5–20 мкм содержится чистый гетит, а в глинистой фракции с размерами частиц 0.5 мкм находится Alгетит со средним и высоким содержанием Al: 15–25 моль%. Такой Al-гетит в глинистой фракции хуже всего растворим дитионит-цитрат-бикарбонатом (Norrish, Taylor, 1961).

Образование и превращение. Образование гетитов и Al-гетитов происходит в разной геохимической обстановке. Получены важные результаты, связывающие степень замещения Fe на Аl с условиями образования гетитов в почвах. Состав гетитов в железистых новообразованиях в почвах восточного побережья Южной Африки был разный. Степень замещения Fe на Al в гетите была низкая (от 0 до 15 моль % Al) в новообразованиях в гидроморфных умеренно кислых и карбонатных почвах, но достигала высокого уровня (15– 32 моль % Al) в гетитах, образующихся в автоморфных сильновыветрелых и сильнокислых почвах (рис. 5). Такое различие объясняется, в первую очередь, высокой активностью Al в кислой среде, когда повышается его способность осаждаться совместно с Fe, формируя Alгетит в кислых автоморфных почвах. Напротив, в гидроморфных почвах с нейтральной реакцией среды Al менее подвижен, и формирование гетита происходит из менее «загрязненного» алюминием Fe-содержащего раствора (Fitzpatrick, Schwertmann, 1982).

Высокая и средняя степени изоморфного замещения Fe в гетитах оксисолей свидетельствуют о том, что Al-гетит образовался при совместном осаждении Fe и Al из раствора. Алюмогетит рассматривается как типичный первичный хемогенный минерал латеритных почв (Пастухова, 1981).

Важным представляется вопрос о влиянии оглеения почв на степень замещения железа в Al-гетитах. Очевидно, что доля алюминия в составе новообразованного гетита зависит во многом от активности ионов Al3+ в почвенном растворе. По мере развития оглеения возможно как снижение активности Al3+, так и повышение, и соответственно либо уменьшение доли алюминия в гетитах, либо ее увеличение.

Уменьшение доли алюминия в гетитах в оглеенных почвах – явление распространенное весьма широко. Для ряда оглеенных почв в Западной Австралии и Центральной Европы характерно низкое содержание алюминия в гетитах 5–10 моль% Al (Schwertmann, 1988б).

Возможная причина этого кроется в нейтрализации кислотности оглеенных лесных почв. В результате растворимость Al-содержащих минералов в нейтральной среде снижается, что уменьшает активность ионов Al3+ в почвенном растворе и препятствует образованию Alгетитов.

Рис. 5. Распределение Al-гетитов в различных почвенных средах (Fitzpatrik, Shwertmann, 1982).

Возможна и иная ситуация. В ходе оглеения частицы глинистых минералов лишаются защитной пленки гидроксидов железа (Зайдельман, 1992) и становятся легко растворимыми. В результате в кислом растворе повышается активность ионов Al3+ и соответственно вероятность синтеза Al-гетитов.

Замещение Fe на Al в решетке гетита может объяснить некоторые особенности редукционного растворения минералов железа в почвах. Так, в бразильских оксисолях микробная редукция сказывается в растворении гематита, а не гетита (Масеdo, Bryant, 1989).

Это соответствует термодинамическим данным о большей устойчивости к протолизу гетита, чем гематита (Lindsay, 1988). Но различия в величинах константы равновесия незначительны:

lgK0уст= 0.09 для гематита и lgK0уст= -0.02 для гетита. В природных минералах эта разница может нивелироваться различными неучитываемыми факторами. В бразильских оксисолях четкое разделение гематита и гетита по растворимости основано на том, что гетит отличается высоким содержанием Al – 34 моль%. Поскольку Al-гетит гораздо устойчивее к редукции, чем чистый гетит, то понятно, почему в процессе восстановления акцепторами электронов становятся исключительно частицы гематита, а не Al-гетита.

Менее распространено в почвах замещение в структуре гетита Fe на Mn. Замещение марганцем получено при лабораторном синтезе (Еbinger, Schulze, 1990). Уменьшение параметров ячейки синтетического гетита указывает на значительное замещение Fe на Mn.

Максимальное атомное отношение Mn : Fe = 0.37 (табл. 3).

Важно отметить, что на образование и состав Mn-гетита существенно влияет величина рН.

При рН 4 доля Mn в гетите не достигает 7%. Она резко увеличивается до 37% при росте рН до 6.

При дальнейшем росте рН до 8–10 и при высокой концентрации Mn в растворе ситуация меняется еще значительнее. Марганец уже не входит в структуру гетита, а образует собственные оксиды (гаусманит), включающие Fe. Иными словами, Mn хуже, чем Fe, осаждается в кислой среде, но лучше – в щелочной. Это согласуется с известным почвоведам фактом высокой подвижности марганца в кислой среде.

Таблица 3. Химический состав и содержание синтезированных оксидов железа и марганца (Еbinger, Schulze, 1990) Доля Мn в Мn в Fе окс Гетит Гемати Якобси Гаусма Манган Примечание. Знак «+» означает наличие оксида Mn, знак «–» отсутствие.



Процессы бактериальной редукции и химического растворения гетита дитионитом развиваются медленнее при небольшом (5%) изоморфном замещении Fe на Al или Mn.

Химически стабилизирующая роль Al выше, чем Mn (Воusserrhine et al, 1996).

Распространение. Гетит наиболее распространенный гидроксид железа, особенно в почвах гумидных и полугумидных областей. Синтезу гетита способствует органическое вещество почв.

Методом мессбауэровской спектроскопии во многих ортштейнах почвоведы обнаруживают гетит. Однако рассматривать его как единственного представителя гидроксидов железа в ортштейнах, как считалось раньше, в настоящее время уже нельзя. В последние годы с применением микродифракции электронов и других методов доказано присутствие в составе ортштейнов и других гидроксидов железа.

Преобладание гетита характерно для конкреций в некоторых оглеенных почвах, образовавшихся в условиях высокого содержания Fe и гумусовых кислот. В этих почвах вероятность реализации хемогенного синтеза гетита возрастает, а вероятность биогенного – снижается. Поскольку гетит (в отличие от фероксигита и ферригидрита) легко образуется в результате химического осаждения коллоидов, высокое содержание в растворе Fe и С орг способствует накоплению гетита в конкрециях оглеенных почв. Такую ситуацию мы наблюдали в конкрециях, образовавшихся в почвах на ленточных глинах. В то время как в конкрециях в неоглеенной почве доминируют фероксигит и вернадит MnO2, в конкрециях глееватой почвы, где велико содержание Fe и С орг, преобладают гетит и Аl-гетит.

Так как при высокой концентрации Fe(III) в почвенной воде возможен синтез гетита, то естественно, что он преобладает в сильноожелезненных почвах. Во многих тропических почвах гетит и Аl-гетит являются унаследованными литогенными минералами. Такие сильноожелезненные новообразования, как рудяки, в песчаных полугидроморфных лесных почвах сложены почти нацело гетитом (Водяницкий, 2003).

На синтез гетита влияют и кислотно-основные условия среды. Так, в почвах Южной Бразилии (Schwertmann, 1988б) при увеличении значений рН от 4.6 до 5.8 доля гетита среди оксидов железа уменьшается с 90 до 39% при соответствующем увеличении доли гематита.

Алюмогетит – типичный минерал латеритных почв (оксисолей), образовавшихся при тропическом выветривании. Здесь Аl-гетит отличается высокой степенью замещения, достигающей 13–25 моль%. Характерно, что Аl-гетит присутствует в парагенезе с гиббситом и Аl-гематитом. Вместе с ними он обеспечивает цементацию латеритных горизонтов.

По распространенности в лесных почвах европейской части России гидроксиды железа располагаются в ряд: гетит (76%), фероксигит (23%), ферригидрит (16%), лепидокрокит (5%).

Главная отличительная особенность этого ряда состоит в ярко выраженном доминировании гетита над всеми термодинамически нестабильными гидроксидами железа. В степных почвах такого резкого преобладания гетита не наблюдается: он встретился только в 38% от всех почвенных образцов.

Хотя лабораторные опыты, выполненные при высокой концентрации Мn в растворе, показывают возможность синтеза Мn-гетита, в почвах такой гидроксид образуется весьма редко. И дело здесь не в только в дефиците Мn в почвенном растворе, но и в том, что в почвах условия, благоприятствующие биогенному выпадению Мn в осадок, и условия, способствующие хемогенному синтезу из Fe гетита, обычно не совпадают.

Свойства. Химическая формула Fе2О3. По Линдсею (Lindsay, 1988) свободная энергия образования гематита G0 = -745.6 кДж/моль. Стандартный редокс потенциал Ео = 0.73 В.

Плотность 5.26 г/см3 (Schwertmann, Taylor, 1977).

Строение частиц гематита – ромбоэдральное. Ионы кислорода образуют тесно сжатую гексагональную структуру. Ионы Fе3+ заполняют 2/3 октаэдрических пустот. Параметры элементарной ячейки а = 0.504, с = 1.377 нм. Обычная форма гематита – гексагональные пластинки, но в почвах часто встречаются и колломорфные частицы.

В силу особенностей структуры, изоморфное замещение Fе в гематите возможно в значительно меньшей степени, чем в решетке гидроксидов железа и, в частности, в решетке гетита. Тем не менее, такое замещение в гематите все же наблюдается.

В литогенных гематитах распространено изоморфное замещение Fе на Ti. Минералы образуют изоморфный ряд гематит–ильменит. Крайние оксиды: гематит Fе2О3 и ильменит FеTiO3 – относятся к одному структурному ряду. При комнатной температуре твердые растворы оксидов этой серии существуют в ограниченном масштабе: в гематите растворяется не более 10 моль% ильменита.

В решетке гематита возможно также замещение Fе на Аl. Предел изоморфной примеси Аl2О3 в гематите ниже, чем в гетите, и составляет 15 моль%. Замещение железа алюминием повышает химическую устойчивость гематита (Пастухова, 1981; Schwertmann, 1988а).

Растворение дитионитом частиц алюмогематита требует больше обработок, чем чистого гематита. Например, при низком содержании гематит растворяется после 2–3-х обработок дитионитом. Но растворение Аl-гетита требует уже 5–6-и обработок. При этом нарушается обычный выположенный характер кинетических кривых растворения гематита. Прирост выхода Fе в вытяжку Мера–Джексона не снижается, а, наоборот, увеличивается (Добровольский, 1980). Возрастание крутизны кинетической кривой – отличительная черта растворения Аl-гематита.

Алюмогематит образуется при более высокой концентрации Аl в растворе, чем это необходимо для синтеза Аl-гетита. Высокие концентрации Аl редко наблюдаются в современных почвенных растворах. Алюмогематит рассматривается как хемогенный и обычно литогенный минерал железа.

Образование. В почвах образование гематита связывают с кристаллизацией гидроксидов железа. В лаборатории этот процесс изучают в опытах с солями Fе(III). Из продуктов гидролиза солей вначале образуются слабоупорядоченные, термодинамически нестабильные гидроксиды железа. Например, из раствора Fe(NO3)3, гематит образуется через фазу ферригидрита – путь типичный для почв гумидных регионов.

Но ферригидрит не всегда трансформируется именно в гематит, образуется и гетит. Тип конечного минерала зависит от таких физических и химических факторов, как температура, величина рН, концентрация Fе(III) в растворе, природа и количество сопутствующих анионов.



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 39 |
 



Похожие работы:

«Tom Butler Bowdon 50 Success Classics: Winning Wisdom for Life and Work from 50 Landmark Books Издательство: Астрель, ACT 2006 г. 50 книг и великих идей, которые помогут вам изменить свою жизнь — это первое и только краткое введение в классические произведения, посвященные вопросам трансформации жизни. Это уникальное руководство, которое признает право каждого на более успешную и полную смысла жизнь, а, кроме того, показывает, что к цели самосовершенствования можно идти самыми разными путями....»

«Проректор по научной и инновационной работе В.А.Катаев Башкирский государственный медицинский университет, 2013 Государственное задание на 2012-2014 гг. (прикладные научные исследования) Изучение генетических маркеров прогноза рецидива и лимфогенного метастазирования при злокачественных заболеваниях мочевого пузыря, предстательной железы и почки (проф. Павлов В.Н.) Разработка инновационных методов диагностики и прогнозирования онкогематологических заболеваний на основе выделения...»

«2 Бег 2.1 Что надо знать о беге 2.2 Для начинающих 2.3 Виды дистанций 2.4 Биохимия бега (*) 3 Тренировки 3.1 Что надо знать о тренировках 3.2 Какие качества развивают на тренировках (*) 3.3 Какие бывают тренировки по бегу (*) 3.4 Где проводить свои тренировки 3.5 Основные принципы тренировок 3.5.1 Принцип ИВС 3.5.2 Мотивация 3.5.3 Тренировки должны быть регулярными 3.5.4 Постепенное наращивание нагрузки 3.5.5 Избегайте травм 3.6 Упражнения для бега 3.6.1 Что надо знать об упражнениях 3.6.2 ОРУ...»

«Психология любви и секса. Популярная энциклопедия: АСТ, Астрель; Москва; 2010 ISBN 978-5-17-062469-0, 978-5-271-25444-4 Аннотация Любовь и секс занимают очень заметное место в жизни человечества. Из-за любви люди лишают себя жизни, пишут стихи, возводят дворцы и начинают войны. Из-за секса идут в тюрьмы и ломают себе жизнь. Ученые установили, что наша жизнь управляется четырьмя основными потребностями: самосохранения, размножения, общения и потребностью в информации. Однако сексуальную...»

«ПРОГРАММА вступительного испытания для поступающих на обучение по направлению подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре 06.06.01 – Биологические науки Предмет Специальная дисциплина (БИОЛОГИЯ) Утверждено на заседании экзаменационной комиссии, протокол № от _ марта 2014 года. Председатель экзаменационной комиссии _ Г.Г. Соколова Раздел БИОХИМИЯ ВВЕДЕНИЕ Биохимия как наука о веществах, входящих в состав живой природы, и их превращениях, лежащих в основе жизненных явлений. Предмет и...»

«Кафедра кристаллографии и кристаллохимии Курсовая работа Студентки 105 группы Радченко Кристины Андреевны Выращивание кристаллов алмаза Научный руководитель: к.х.н. Волкова Е.А. Москва 2013 Введение3 Глава 1. История 4 Глава 2. Структура и свойства кристаллов алмаза 8 2.1 Структура алмаза 8 2.2 Свойства алмаза_ 9 2.2.1 Морфология кристаллов 9 2.2.2 Химический состав 10 2.2.3 Физические свойства_ 10 2.2.4 Оптические характеристики_11 Глава 3. Месторождения алмаза_12 3.1 Месторождения и добыча_...»

«ХИМИЯ Учебно-методический комплекс по дисциплине для студентов направления бакалавриата 250100 Лесное дело Самостоятельное учебное электронное издание СЫКТЫВКАР 2012 1 УДК 54 ББК 24 Х 46 Рекомендован к изданию в электронном виде кафедрой целлюлозно-бумажного производства, лесохимии и промышленной экологии Сыктывкарского лесного института Утвержден к изданию в электронном виде советом технологического факультета Сыктывкарского лесного института Составители: кандидат химических наук, доцент Н. К....»

«Молекулярная биология клетки 2 Molecular Bruce Alberts, Dennis Bray, Biology Julian Lewis, Martin Raff, of the Cell Keith Roberts, James D. Watson SECOND EDITION Garland Publishing, Inc. New York London 3 Б. Албертс Д. Брей Дж. Льюис М. Рэфф К. Робертс Дж. Уотсон МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ 2-е ИЗДАНИЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ В 3-х томах 1 Перевод с английского канд. биол. наук Т.Н. Власик канд. биол. наук В. П. Коржа, канд. биол. наук В.М. Маресина, Т.Д. Аржановой, Г. В. Крюковой под...»

«Н.П. ЮМАШЕВ, И.А. ТРУНОВ ПОЧВЫ ТАМБОВСКОЙ ОБЛАСТИ Мичуринск – Наукоград РФ 2006 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com УДК 631.4 (471.326) ББК 40.3 (235.45) Под общей редакцией профессора И.А. Трунова Рецензенты: доктор с.-х. наук, профессор Л.В. Бобрович (Мичуринский государственный аграрный университет), доктор с.-х. наук, профессор Н.Г. Мязин и доктор с.-х. наук, профессор А.В. Дедов (Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки)....»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.