2009 01 023437

G W v.til $. I. IXil'ty (Am(f voAr»nU \ttr- -ISBN 9?*4>4M5324'.1.0 by W PW SHi?

466

17.

Środowisko lądowe

Reakcje utlenienia-redukcji .są trzecim z kolei ważnym procesem wietrzenia chemicznego. Utlenianie występuje, gdy minerały pierwotne zawierające pierwiastki na niższych stopniach utlenienia są wystawione na działanie atmosfery. Wzrost stopnia utlenienia prowadzi do zaburzenia równowagi ładunków w minerale, a utrata lub dopływ innych pierwiastków w związku może pozwolić na utrzymanie jego obojętności. W wyniku procesu utleniania powstają minerały wtórne o zróżnicowanych właściwościach. Utlenienie żelaza w minerale pierwotnym biotycie prowadzi do jego przeobrażenia w wermikulit, który jest trójwarstwowym (2:1) minerałem ilastym. Utlenianiu żelaza(II) do żelaza(III) towarzyszy utrata potasu. Wyidealizowane przekształcenie jest następujące:

K₂[Mg.FcUI)J₆(AlShO,o)2(OH)4

b*ołvl

—*• Mgo.84|Mg.s.<y5.Fe(Iino.9](Si₂.74Al,.₂₆0₁₀)b(OH)4    (17.4)

»vtnnVulil

Inne minerały zawierające żelazo dostarczają nam dalszych przykładów tego procesu. Właściwości redoks uwodnionego tlenku żelaza są odpowiedzialne za szereg zmian cech chemicznych tego minerału. W warunkach utleniających trwała postać tlenku żelaza to Fe₂Ot w postaci hematytu lub w postaciach uwodnionych, którym przypisuje się prosty wzór FeOOH, znanych jako getyt lub limonit. Minerały te są trudno rozpuszczalne. ale w warunkach redukujących mogą się rozpuszczać z utworzeniem jonów żclaza(II), które ponownie mogą się strącić w tym samym lub w jakimś innym miejscu w warunkach utleniających. 7. przedstawionych na rys. 10.Z.1 wykresów p/T/pII wynika, że przedstawione zachowanie jest termodynamicznie korzystne.

Zazwyczaj podczas rozpatrywania reakcji redoks w glebie koncentruje się uwagę na żelazie ze względu na jego rozpowszechnienie (lab. 17.2) w skorupie Ziemi. Jednakże właściwości chemiczne wielu innych pierwiastków (np. manganu, arsenu, chromu) sprawiają. ze uczestniczą one również w licznych reakcjach redoks. Nawet w przypadku gdy jakiś pierwiastek nic jest bezpośrednio obiektem utleniania czy redukcji, na jego zachowanie w środowisku mogą oddziaływać pośrednio zmiany postaci głównego pierwiastka, takiego jak żelazo. Jeżeli żelazo występuje w postaci amorficznego (bezpostaciowego) uwodnionego tlenku żclaza(III). to inne metale, podobnie jak i niemetale, ulegają adsorpcji lub współstrąccniu jako zanieczyszczenia w osadzie. W wyniku zmiany warunków otoczenia, które sprawiają, że żelazo ulega redukcji, a uwodniony tlenek rozpuszczeniu, współstrącone pierwiastki są uwalniane i mogą równocześnie przechodzić do roztworu.

Reakcje hydratacji biorą udział w procesie fizycznego wietrzenia materiału skalnego, co przedstawiono uprzednio, ale również inicjują przeobrażenia chemiczne niektórych minerałów. Dobrym lego przykładem są reakcje między hematytem i getytem oraz między gipsem i anhydrytem:

Fc₂0.< + H_:0 — 2 FeOOH    (17.5)

hematyt    getyt

CaS0₄ + 211,0 -♦ CaS0₄ • 21 DO    (17.6)

anlty<lf)t    fips

Reakcje wymiany jonowej zmieniają charakter ..dostępnych" pierwiastków znajdujących się w centrach jonowymiennych zlokalizowanych na powierzchni koloidów glebo-