Сколько железа в растениях. Карбонаты железа, железные окислы и образование вадозной формы самородного железа

Вся электронная библиотека      Поиск по сайту

 

Полынов. КОРА ВЫВЕТРИВАНИЯ

Карбонаты железа, железные окислы и образование вадозной формы самородного железа

 

геолог Борис Полынов

 

Смотрите также:

 

КОРА ВЫВЕТРИВАНИЯ. Элювий...

 

Элювиальные коры выветривания...

 

Древняя кора выветривания ...

 

Борис Борисович Полынов. Геохимия ...

 

Полынов о Докучаеве

 

Ряды миграции академика Б. Б. Полынова ...

 

Почва и почвообразование

 

Почвоведение. Типы почв

почвы

 

Химия почвы

 

Биология почвы

 

Круговорот атомов в природе

 

Книги Докучаева

докучаев

 

Криогенез почв  

 

Биогеоценология

 

Геология

геология

Основы геологии

 

Геолог Ферсман

 

Черви и почвообразование

 

 Дождевые черви

 

Вернадский. Биосфера

биосфера

 

Геохимия - химия земли

 

Гидрогеохимия. Химия воды

 

Минералогия

минералы

 

Происхождение растений

 

Биология

 

Эволюция биосферы

 

Геоботаника

  

Общая биология

общая биология

 

Мейен - Из истории растительных династий

 

Биографии биологов, почвоведов

 

Эволюция

 

Пособие по биологии

 

§ 32. Активное состояние коллоидальной гидроокиси железа обусловливается тремя основными свойствами:

 

1) способностью, свойственной всем минеральным коллоидам, пока они находятся в поверхностной части коры выветривания, многократно переходить и возвращаться в различные степени дисперсности и, в частности, из гелеобразного состояния в золь и обратно, 2) способностью к восстановлению и вторичному окислению, связанному с переходом в формы закисных соединений и даже вадозного самородного железа и 3) способностью через форму закисного железа переходить в истинный (молекулярный) раствор с иоиами Fe

 

 Первое свойство, как мы уже отметили, общее для минеральных коллоидов, обусловливает ряд тех же изменений, которые мы отметили для глинозема. Подобно глинозему, за редким исключением, железо присутствует почти во всех природных водах коры выветривания, и его содержание в них выражается числами того же порядка, что и содержание глинозема. Но, помимо этого, почвоведы располагают большим количеством наблюдений, указывающих на перемещение растворами значительных масс железа. Это перемещение совершается обычно в небольших пределах пространствами главные массы железа часто отлагаются вблизи места своего растворения или пептизации, но эти отложенные массы могут опять подвергнуться растворению или рассеянию и т. д. В результате мы наблюдаем нередко горизонты почвы, мощностью до 0.5 м, почти совершенно лишенные своего железа, хотя ранее гидроокись железа составляла от 5 до 10°/о их массы.

 

При этом необходимо иметь в виду, что этот процесс отнюдь не крупного геологического масштаба времеии и совершается иногда в течение каких-нибудь 50—100 лет. Мы, таким образом, воочию убеждаемся как в способности гидроокиси железа к пептизации, так и коагуляции. Опыты и наблюдения подтверждают нам и наличие сложных соединений коллоидального синтеза гидроокиси железа с другими коллоидами коры выветривания и прежде всего с коллоидами активного гумуса «(гумами) и кремнезема. К первым относятся фе-гумные золи и гели, о которых мы уже говорили (§ 19). Вторые представляют собой коагели гидроокиси железа и кремнезема ft их коллоидальные растворы, достаточно обстоятельно изученные Reifenberg'oM. Эти последние по аналогии с синтетическими сиаллитами-аллофаноидами мы будем называть сиферритами-аллофаноидами. Как фе-гумные, так и сиферритные коллоиды в громадном большинстве своих представителей имеют повидимому электроотрицательный характер.

 

В качестве природных представителей коллоидальных синтетических сиферритов могут служить многие железистые болюсы, гизингериты, пингвиты ндр. описываемые под разными названиями кремнежелезистые аморфные соединения с переменным отношением 5Юл:Реа03. По но- нятным причинам, связанным с условиями происхоясдения этих сиферритов, они почти всегда содержат в большей или меньшей степени глинозем, так как в явлениях взаимной коагуляции кремнезема с гидроокисью железа и глиноземом есть уже некоторое подобие изоморфизма между двумя последними членами. Поэтому естественно, что в природе межу сравнительно редкими синтетическими сиали- тами и столь же редкими чистыми сиферритами встречается целый ряд промежуточных гораздо более распространенных феррисиаллитов с различными отношениями в их составе как Si02:1?203, так и А1203: Fe2Oa. Описанные нами в § 28 сналитные синтетические кислоты во многих своих разностях уже содержат некоторые количества гидроокиси железа. Указывая на электроотрицательный характер большинства сиферритов, доказательства чему будут приведены ниже, мы не отрицаем все же возможности и электроположительного характера у чистых коллоидов гидроокиси железа, равно как и у некоторых сиферритов с преобладанием в отношениях Si02:Fe203 последнего.

 

Образование вадозных карбонатов железа является одним из моментов, резко подчеркивающим те его особенности, которыми оно отличается в коре выветривания от алюминия. Как ни мало распространены эти карбонаты, все же они явно свидетельствуют о существовании растворов с ионами железа. Правда, это двухвалентные ионы Fe", действующие только в восстановительной среде, но не следует забывать, что распространение минерала FeC03 далеко не характеризует распространения растворов с диссоциированными солями закиси железа, ибо из таких растворов ни карбонаты, ни другие закисные соли железа могут и не выпадать, и под влиянием непосредственного окисления самого раствора из него уже сразу будет выпадать гидроокись железа, а именно:

2 [Fe- + 2НСХУ] + О — Fe2Ofl • Н20 + 4С02 + Н20.

 

Но если природные растворы в известных случаях могут иметь ионы Fe*f, то очевидно, что эти ионы так же, как и другие металлические катионы, могут поглощаться отрицательно заряженными коллоидами, а в том числе, понятно, 126 сиаллитами и сиферритами. Доказательства тому, что такой процесс имеет место в природе, достаточно многочисленны: так, например, анализы некоторых гизингеритов обнаруживают, наряду с присутствием магния, некоторое количество закиси железа (от 2 до 11%), то же самое указывается для полигидр и та, пингвита, штю белит а, цеолитов, сапонитов и миогих других минералов, относимых обычно или к группе глин, или аморфных магнезиальных силикатов. В такой же роли закись железа выступает иногда и в абсорбционных системах чистого кремнезема, что особенно ярко выражено в аморфном минерале вебскиите [SiOa 2nOH']nMg(Fe/). И в данном случае „изоморфизм" магния и железа-закиси также получает свое объяснение, но его мы считаем удобнее изложить при обзоре истории магния в коре выветривания.

 

В качестве истинных растворов по всей вероятности действуют соединения железа при образовании вадозных фосфатов закиси, в частности известного минерала вивианита Fe3(Po4),8H30, условия генезиса которого достаточно ясно указывают на некоторое участие разлагающихся органических остатков и, следовательно, наличие восстановительных процессов (болота, кости млекопитающих, раковины и пр.). Что же касается до вадозных форм фосфорнокислой окиси железа, то они могут быть или результатом окисления фосфорнокислой закиси железа, как это уже было описано для оксикерченита и бераунита (§ 13), или кристаллизации абсорбционных соединений гидроокиси железа с фосфорной кислотой, аналогичных предположенным нами для глинозема (§ 27). Такими могут быть разности краурита FeP04 • Fe(ОН)3> хотя некоторые авторы и для них указывают генезис, аналогичный оксикерчениту и берауниту. Более вероятен предположенный нами генезис для какоксеио в—фосфатов окиси железа с колеблющимся количеством избытка гидроокиси, коллоидальным обликом, но микрокристаллическим строением.

 

Значение способности кислородных соединений железа к восстановлению и последующему окислению уже было отмечено в главе о цикле кислорода. В этом отношении чрезвычайно интересны случаи полного восстановления железных окислов и образование вадозной формы самородного железа, представляющего самостоятельную разность полиморфкой группы Fe, лишенную примесей никеля и отмеченную кристаллографическими свойствами, отличающимися от таковых других форм железа.

 

К сожалению, скудные сведения не дают ясного представления об условиях генезиса вадозного самородного железа. Повидимому, мы имеем дело с сильно дисперсной фазой закисного железа, попадающей в условия еще более интенсивного развития восстановительных процессов. Самородное вадозиое железо, не представляя сплава с никелем, еще менее устойчиво против окисления, нежели формы ювенильного и космического железа.

 

Из растворов того или иного состояния железо попадает в организмы. Ботаники-физиологи и агрономы рассматривают его как необходимый элемент корневого питания растений и причисляют поэтому к группе семи минеральных органогенов, так как опыты с искусственными культурами обнаруживают, что без введения солей железа в питательный раствор растение не может развиваться.

 

Железо, таким образом, составляет необходимый элемент живого вещества, и анализы постоянно обнаруживают его присутствие в различных организмах как животного, так и растительного происхождения. Однако, количественное участие его в составе различных организмов весьма различно. У одних оно составляет существенную часть их тела (например, у железобактерий), у других превосходит 10% их живого веса, но у большинства значительно меньше. Так, например, культурные растения содержат железо в количествах, обычно измеряемых сотыми или тысячными долями процента от их веса в сухом состоянии, но и среди них наблюдаются сильные колебания в пределах чисел указанного порядка.

 

Так, например, картофель обычно содержит на 100 г своего веса около 2 мг FeaOa, между тем как огурец, выросший в ближайшем от него соседстве на той же почве,— уже до 30 мг, а чеснок до 60 мг.

 

То, что известно в настоящее время о функциях железа в организме, говорит, что они, во всяком случае, различны. Так, например, у некоторых низших организмов процесс окисления железа является актом дыхания, у зеленых растений железо играет стимулирующую роль в процессе образования хлорофилла. Отсутствие железа при корневом питании вызывает у них болезнь, известную под названием хлороза, выражающуюся в прекращении развития хлорофилла и последующей гибели растения.

 

Аналогичную роль играет железо у животных организмов, действуя стимулирующим образом на кровеобразовательные центры. Эта аналогия подчеркивается еще более сходством в химической природе обоих пигментов: зеленого хлорофилла и красного пигмента крови животных гемоглобина. Однако, существенная разница заключается в том, что в состав хлорофилла железо не входит, а в составе гемоглобина оно является необходимым элементом.

 

Соответственно различным функциям должны различаться и формы соединений железа в организмах. И у животных, и у растений железо, таким образом, в известной форме играет роль катализатора, кроме того в форме гемоглобина оно концентрируется в организмах животных. Указания некоторых физиологов-ботаников на необходимость железа и для бесхлорофильных растений обусловливают возможность и других его соединений. Не остается, таким образом, сомнений в том, что громадные массы железа в коре выветривания проходят через стадию соединений живого вещества, и последнее быть может является почти неизбежным моментом в цикле превращений железных соединений,

 

 

 

К содержанию книги: Б.Б.Полынов - Кора выветривания

 

 

Последние добавления:

 

Тюрюканов. Биогеоценология. Биосфера. Почвы

 

Значение воды

 

Онежское озеро   Криогенез почв  

 

 Почвоведение - биология почвы

 

Происхождение и эволюция растений 

 

Биографии ботаников, биологов, медиков