[토양학] 토양화학 (금속산화물 - 결정형광물, 비결정형광물)

금속산화물

• 금속 + 산소
• 산성토양에서 많음(음전하를 갖지 못함)
  - 양이온을 흡착보유하는 능력이 없음(동형치환)
• 대부분 환경조건에서 영구히 존재

- 금속산화물의 경우, 영구전하를 가지지 못하고, pH에 변화에 따른 가변전하만을 지진다. - 규산염점토의 경우, 영구전하와 가변전하를 둘다 가질 수 있다.

금속산화물(결정형광물)

결정형광물

1. gibbsite (알루미늄 수산화물)

• 알루미늄을 중심양이온으로 하는 팔면체의 층상구조
• 결정내부 구조의 Al3+은 6개의 OH와 결합, 결정의 외부 표면에는 공유되지 않은 OH와 H2O를 가진다.
• 대표적인 알루미늄의 수산화물임.
• ultisol이나 열대지방의 oxisol 같은 심하게 풍화된 토양에 많이 존재
• 동형치환이 전혀 없음, 음전하량이 매우 적음

2. geothite (침철광)

• 토양중에서 가장 흔히 존재하며 매우 안정한 철의 산화물임
• Fe3+를 중심양이온으로 O2-와 OH- 이 팔면체로 결합
• 팔면체들이 꼭지점과 모서리를 공유하면서 형성되는 이중사슬모양 (수소결합연결)

3. hematite (적철광)

• 고타이트 다름으로 토양중에 많이 존재하는 철광물이며, 토양을 붉은색 띄게함.
• Fe이 6개 'O'와 결합하여 팔면체를 형성, 팔면체들은 모서리와 면을 공유하면서 연결

금속산화물(비결정형 광물)

비결정형광물

1. zeolite (제올라이트) ::: "비석" 이라고도 함

• 장석,석영처럼 규소사면체들이 꼭지점 'O'을 공유하여 3차원 망상구조를 형성하는 결정형 광물
• 가열할 경우 광물내부 수분이 증발 (이 광물을 급히 가열하면 거품이 나서 녹는 것처럼 보임 = "끓는 돌")
• 일정한 크기의 세공경(=미세공극)을 갖고 있기 때문에 이것보다 작은 분자를 선택적으로 통과시켜 흡착
• 결정구조 내에 교환가능한 양이온을 함유하고 있기 때문에 용이하게 다른 양이온과 자유롭게 교환
  - 양이온 교환용량이 매우크다.
• 양이온 교환용량이 큰 성질을 이용하여 토양내 유해물질을 정화(수질정화, 오염토양정화, 인공토양)에 활용됨.

2. allophane (알로판)

• 화산재의 풍화로 생성되며, 화산지대 토양의 주요 구성물질(화산회토, 포드졸 하층토)
• 많은 pH 의존 음전하를 가지고 있어 양이온교환능력이 크다.
• 제주도의 화산회토양은 allophane의 함량이 많음.

3. imogolite (이모골라이트)

• 비결정형 광물 중 결정화 정도가 가장큼
• 전자현미경으로 관찰시, 바깥지름이 2mm 정도인 긴 튜브모양을 갖는다.
• kaolinite 처럼 gibbsite 층과 규소사면체층이 1:1 로 결합된 구조를 가지지만, 두층의 결합이 위아래가 뒤바낀것이 다름
• kaolinite 에서는 Si 가 gibbsite 층의 'O'하나와 결합하지만, imogolite에서는 Si가 gibbsite 층의 'O'세개와 결합.
• pH 의존전하가 생성되어 1가 양이온을 흡착할 수 있음.