Chimica del suolo - componenti minerali

Terra fina: Ø < 2 mm

I costituenti del suolo:

- ORGANICI;

- INORGANICI.

GRANULOMETRIA: Si riferisce alla frazione MINERALE non prendendo in

considerazione quella organica.

TESSITURA: La frazione % delle frazioni granulometriche.

La tessitura è un parametro importante perché condiziona diverse proprietà del suolo:

permeabilità, plasticità, capacità idrica, capacità di scambio, condizioni red-ox...

STRUTTURA: Come le particelle sono legate tra di loro per formare gli aggregati

strutturali.

Nei suoli con più sabbia ci saranno più reazioni di ossidazione.

COSTITUENTI INORGANICI:

- CRISTALLINI;

- AMORFI.

I minerali che sono i principali costituenti inorganici del suolo hanno una struttura

cristallina ben definita.

CRISTALLO: Struttura al cui interno ci sono un insieme di ioni, atomi o molecole,

disposte secondo sequenze ripetitive ordinate, caratterizzate da distanze fisse o

variabili, a, b, c ed angolature fisse α, β, γ, lungo le tre direzioni dello spazio (reticolo

cristallino).

STRUTTURA CRISTALLINA: E il risultato della ripetizione, lungo le tre dimensioni

dello spazio, di un modulo di base che prende il nome di CELLA ELEMENTARE o

CELLA UNITARIA.

CELLA ELEMENTARE: Può essere definita come “la più piccola parte di un reticolo

cristallino che contiene tutte le informazioni relative alla disposizione degli ioni nel

reticolo stesso, a cui da luogo per innumerevoli ripetizioni nelle tre direzioni dello

spazio”.

E un parallelepipedo definito da un piano xy e asse z ortogonale.

Alla cella elementare, o preferenzialmente alla semicella elementare, si fa

riferimento per ricavare la formula chimico-mineralogica di un qualsiasi composto

cristallino.

Lo stato perfetto di ordine non si riscontra in nessun minerale.

Passaggio a maggior disordine = Stato amorfo = elevato contenuto

energetico = Metastabilità.

Sistemi cristallini: Ripetizioni regolari (minimo 3-6 nm, ai fini della rilevazione

strutturale)

Sistemi amorfi: non > 1nm

Forze elettrostatiche:

(Interazioni argilla-argilla, argilla-ossidi, argilla-sost. organica)

Minerale argilloso con carica superficiale positiva - minerale adiacente con

 faccia caricata negativamente

Carica positiva di un sesquiossido chiuso a "sandwich" tra due minerali argillosi

 con carica superficiale negativa

Gruppi carichi positivamente (es. ammino gruppi) di una molecola organica

 attratti dalla superficie carica negativamente di un minerale argilloso.

Argilla-catione polivalente- collegato con anione organico o "ponte catione".

 Anioni molto grandi (polianioni) possono interagire con molte particelle di

minerali argillosi attraverso ponti costituiti da cationi o, sesquiossidi caricati

positivamente

Forze di attrazione tra particelle coinvolte nella formazione di aggregati:

- Forze di Van der Waals.

(Interazione argilla-sostanza organica)

Attrazione specifica dipolo-dipolo tra gruppi non carichi costituenti molecole

 organiche e superfici di minerali argillosi;

Forze non-specifiche tra molecole di grandi dimensioni che si trovano vicine tra

 loro.

Tali forze sono proporzionate al numero di atomi presenti in ciascuna molecola

(mucillagini e gomme di polisaccaridi e poliuronidi sulle particelle di suolo)

LEGAME IONICO

Il legame ionico consiste nel trasferimento di uno o più elettroni da un atomo all'altro

e conseguente interazione tra le specie ioniche di carica opposta formatesi in cui gli

ioni mantengono intatte le loro configurazioni elettroniche indipendentemente dalla

struttura e dalla composizione chimica del minerale. Quindi positivo-negativo, è un

legame forte ed è presente in tutti i minerali. Es: NaCl Na+ + Cl-.



LEGAME COVALENTE

Il legame covalente consiste nella condivisione di strutture elettroniche quindi ne

uno e nell’altro atomo cedono elettroni o li acquistano, avviene solo una fusione, ed è

più forte del legame ionico.

Questi due legami intervengono nella struttura dei MINERALI, e la quantità di legami

ionici è maggiore di quelli covalenti.

- Il legame Si-O è quasi equamente ripartito tra legame ionico e covalente;

- Il legame Al-O è per un 40% covalente e un 60% ionico.

CARICA o VALENZA IONICA: Si definisce il rapporto tra la carica elettrica di uno ione

e quella del protone.

RAGGIO IONICO:

- Il raggio dell’anione OSSIGENO è costante ed è uguale a 0.140 nanometri in

tutte le specie minerali;

- Il raggio dei cationi non è fisso ma varia a seconda del minerale in cui si trova;

- La somma dei raggi del catione e dell’anione equivale alla distanza interatomica

misurata tra i due ioni.

NUMERO DI COORDINAZIONE:

Nei cristalli dei minerali ogni ione è circondato da ioni di carica opposta.

Il numero di anioni che il catione centrale può legare a sé viene chiamato numero di

coordinazione, viene determinato con questo rapporto:

RAGGIO CATIONE / RAGGIO ANIONE

Nel 99% dei casi come raggio dell’anione bisogna inserire quello dell’ossigeno che è

0.140 nm.

Un catione piccolo coordina meno anioni rispetto ad uno più grande.

IPOTESI:

- Se il rapporto tra i raggi (nm) è molto piccolo, 0.15 – 0.22, si avrà un numero di

coordinazione di 3, quindi si potranno disporre 3 ossigeni (anioni) in maniera

planare ai vertici di un triangolo equilatero.