Tweet
Toprak Oluşumunda Kimyasal Ayrışma Olayları
Toprak ana materyali ve kayaların toprak haline dönmesine hizmet eden kimyasal ayrışma olayları, aynı zamanda toprağın kimyasal özelliklerini de meydana getirir. Ancak hemen belirtmek gerekir ki, fiziksel aşınma ve parçalanma olayları olmadan toprakta kimyasal olayların başlaması oldukça zordur. Toprak oluşumunda önce fiziksel olaylar meydana gelerek toprak oluşumu başlar ve daha sonra kimyasal faktörlerin devreye girmesiyle oluşan kütleler değişik yapılar kazanır.
Kimyasal ayrışma olayları sonrası minerallerin tamamının veya bir kısmının yok olması söz konusudur. Böylece primer ana kaya parçalanma ürünleri yapı özelliğini kaybederek, sekonder başka bir yapıya dönüşür. Bu durumda kimyasal ayrışma iki safhada meydana gelir.
1. Mevcut minerallerin yok olması
2. Sekonder ürünlerin oluşması
Sekonder ürünlerin bir kısmı ana minerallerin değişimi sonucunda, diğer bir kısmı ise bunların suda erimesinden ve çökelmesinden sonra meydana gelir. Çökelmeler ayrışmanın olduğu yerde veya su ile taşınıp götürüldüğü ve birikime uğradığı yerlerde meydana gelebilir.
Toprakta kimyasal ayrışmanın meydana gelebilmesi için su , hava ve sıcaklık gibi fiziksel etmenlerin çevrede bulunması gerekir. Toprak suyu, içeriğinde bulundurduğu değişik oranlardaki CO2 ve organik asitler yardımı ile, eritmeyi ve kimyasal ayrışmayı hızlandırır. Özellikle kükürt ve demir sülfatların oksidasyonu sonucunda meydana gelen sülfürik asitler, topraktaki minerallerin erimesinde büyük rol oynar. Çevredeki sıcaklık artışı, kimyasal olayların cereyanını hızlandırır. Hava ise, içerdiği oksijen ve karbondioksit yardımıyla, oksitlerin ve karbonatların oluşumuna hizmet eder. Özellikle okside olmuş mineraller daha çabuk parçalanır ve ayrışırlar.
Ana kayaların en fazla kimyasal ayrışmaya hedef olan mineralleri feldspatlar, mikalar, demir ve magnezyum içeren silikatlardır. Bunların içinde de en önemlisi feldspatlardır. Kuvars, magnetit ve titamit gibi mineraller kimyasal ayrışmaya karşı en dayanıklı olanlardır.
Toprakta kimyasal ayrışmayı sağlayan olaylar hidroliz, karbonasyon, oksidasyon, solüsyon ve indirgeme sonucu meydana gelir.
Hidroliz (Hidratasyon ve dehidratasyon): Bir kısım mineraller (feldspatlar, amfiboller, piroksenler ve mikalar) su ile temas ettiklerinde, suyu bünyelerine alarak değişime uğrar. İşte bu olaya hidrasyon veya hidratasyon adı verilir. Bu minerallerin bünyesi içine suyun girmesi, onların hacimlerini arttırır ve direncini azaltır. Örneğin, hematit su alarak limonit haline geçer. Eğer su alma sırasında oksidasyon da meydana gelecek olursa bu olay daha kolay ortaya çıkar.
a.2Fe2 O3 + 3 H2 O = 2Fe2 O3 . 3H2 O
Hematit............................. Limonit
b.4FeO + 3H2 O + O2 = 2Fe2 O3 . 3H2 O
Demir oksit....................... Limonit
Hidrasyona uğrayan ürünler tekrar suyunu kaybedecek olurlarsa , dehidratasyon veya dehidrasyon meydana gelir. Yukarıda hematitin bünyesine su almasıyla meydana gelen sarı renkli limonit, dehidrasyona uğradığında, içinde kalan su miktarına göre değişik koyulukta kırmızı renkli demir oksitler ortaya çıkar.
Hidroliz olayı sıcaklığa bağlı kalır. Sıcaklık artükça hidroliz artar. Örneğin, donan suda hidroliz meydana gelmez. Hidroliz olayını ortamda bulunan mevcut karbondioksit de etkiler. Çünkü karbondioksit, suyun hidrojen iyonları konsantrasyonunu arttırır ve hidrolik aktiviteyi hızlandırır. Hidroliz olayına organik ve inorganik asitlerin de yardımı olmaktadır. Sülfürik ve klorik asitler gibi kuvvetli asitler suda tamamen dissosiye olur. Böylece suda hidrojenler iyonik formda bulunur. Bu bakımdan su, zayıf bir asit gibi rol oynayabilir.
Karbonasyon: Toprakta çürümekte olan organik maddelerin, bitki köklerinin ve toprak canlılarının solunumu sırasında, ortamda fazla miktarda CO2 birikmesi meydana gelir. Aynca yağmur ve sulama suları, atmosferde bulunan CO2' i bünyelerinde eriterek, bu CO2' i toprağa taşır. Karbondioksitti sular, hidroliz olayı sonucu meydana gelen hidroksitlere etki yaparak karbonat ve bikarbonatları meydana getirir. İşte bu olaya karbonasyon adı verilir. Bunu örneklemek istersek:
Ca(OH)2 + 2CO2 = Ca(HCO3)2 veya 2KOH + CO2 = K2CO3 + H2 O
Karbonasyon olayı, toprak minerallerinin ayrışmasında önemli bir etkiye sahiptir. Özellikle yağışı bol olan yerlerde kayaların parçalanmasında büyük rol oynar. Havasız topraklar normale göre daha fazla
miktarda CO2 içerirler. Çünkü toprak zerrelerinin etrafını saran su içinde CO2 fazlaca erir. Karbonasyonla ilgili olarak, CO2' li suların kireç taşlarının üzerine de mutlak etkisi vardır. Yeryüzüne çıkmış kireç taşları CO2' li suyun etkisi ile bikarbonat şekline dönüşerek, daha kolaylıkla yıkanan bir yapı ortaya çıkartır. Bunun en güzel örneğini ülkemizde Denizli-Pamukkale' de görmekteyiz.
CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2
Oksidasyon : Oksijen atmosferde bol miktarda bulunan aktif bir elementtir. Diğer elementlerle kolayca birleşerek oksitlenmeyi meydana getirir. İşte oksijenin etkisiyle ortaya çıkan ve yükseltgenmenin meydana geldiği bu olaya oksidasyon denir. Okside olmuş elementlerin day-anıklığı çok azalır. Oksijen özellikle demir bileşikleri üzerine etki ederek, onların oksitlenmesine ve parçalanmasına yardımcı olur. Örneğin demir minerallerinden birisi olan olivin, suyun etkisiyle serpantine çevrilir ve silisyum dioksit ve ferro oksit açığa çıkar. Ferro oksit, su ve oksijen etkisiyle oksitlenerek ve hidrate olarak limonite dönüşür.
3MgFeSiO4 + 2H2O = H4Mg3Si2Og + SiO2 + 3FeO
Olivin Serpantin Ferro oksit
4FeO + 3H2O + O2 = 2Fe2O3. 3H2O
Limonit
Solüsyon: Bilindiği gibi suyun diğer bir özelliği üniversal bir çözücü olmasıdır. Böylece su içinde eriyen maddeler solüsyon meydana getirir. Kimyasal olaylar içinde birçok kompleks bileşikler meydana gelirken, basit olaylar da ortaya çıkar. Ayrışmanın olduğu ortamda yeteri kadar su varsa su, açığa çıkan ve çözülme özelliğine sahip bileşikleri çözer. İçinde CO2 ve organik asitleri bulunduran suların çözündürme kabiliyeti çok yüksektir. Kalsiyum, magnezyum, sodyum, potasyum suda kolay çözünen katyonlar, buna karşılık klorür, sülfat, bikarbonat ve karbonatlar da anyonlardır.
İndirgeme: Toprakta oksijenin bulunmadığı veya az olduğu durumlarda, oksidasyon olayının tersi meydana gelerek indirgeme ortaya çıkar. İndirgeme, daha önce okside olmuş bir bileşiğin oksijen kaybetmesi olayıdır. Bu olay taban suyunun yükseldiği, aşırı sulamayla suyun uzun süre kök bölgesinde kaldığı zamanlarda ortaya çıkar. Ayrıca toprağın alt katlarında havalanma olanağının azaldığı anda görülür. Burada yaşayan anaerop mikroorganizmalar yaşamları için gerekli olan oksijeni okside olmuş bileşiklerden alır ve onların indirgenmesine neden olur. İndirgeme olayı sırasında bitkilerin kullandığı besin maddeleri, bitki kökleri tarafından alınamaz hale dönüşür.
10
Özellikle NO3 ve SO4 indirgenerek element haline dönüşür. Örneğin +3 değerli demir (Geotit deki) H2S ile reaksiyona girerek +2 değerli demir haline indirgenir.
4 FeOOH +4H2S --------- > 4 Fe++S + 6 H2O + O2
FeS + 2 H2CO3 --------- > Fe(HCO3)2 + H2S
Toprak ana materyali ve kayaların toprak haline dönmesine hizmet eden kimyasal ayrışma olayları, aynı zamanda toprağın kimyasal özelliklerini de meydana getirir. Ancak hemen belirtmek gerekir ki, fiziksel aşınma ve parçalanma olayları olmadan toprakta kimyasal olayların başlaması oldukça zordur. Toprak oluşumunda önce fiziksel olaylar meydana gelerek toprak oluşumu başlar ve daha sonra kimyasal faktörlerin devreye girmesiyle oluşan kütleler değişik yapılar kazanır.
Kimyasal ayrışma olayları sonrası minerallerin tamamının veya bir kısmının yok olması söz konusudur. Böylece primer ana kaya parçalanma ürünleri yapı özelliğini kaybederek, sekonder başka bir yapıya dönüşür. Bu durumda kimyasal ayrışma iki safhada meydana gelir.
1. Mevcut minerallerin yok olması
2. Sekonder ürünlerin oluşması
Sekonder ürünlerin bir kısmı ana minerallerin değişimi sonucunda, diğer bir kısmı ise bunların suda erimesinden ve çökelmesinden sonra meydana gelir. Çökelmeler ayrışmanın olduğu yerde veya su ile taşınıp götürüldüğü ve birikime uğradığı yerlerde meydana gelebilir.
Toprakta kimyasal ayrışmanın meydana gelebilmesi için su , hava ve sıcaklık gibi fiziksel etmenlerin çevrede bulunması gerekir. Toprak suyu, içeriğinde bulundurduğu değişik oranlardaki CO2 ve organik asitler yardımı ile, eritmeyi ve kimyasal ayrışmayı hızlandırır. Özellikle kükürt ve demir sülfatların oksidasyonu sonucunda meydana gelen sülfürik asitler, topraktaki minerallerin erimesinde büyük rol oynar. Çevredeki sıcaklık artışı, kimyasal olayların cereyanını hızlandırır. Hava ise, içerdiği oksijen ve karbondioksit yardımıyla, oksitlerin ve karbonatların oluşumuna hizmet eder. Özellikle okside olmuş mineraller daha çabuk parçalanır ve ayrışırlar.
Ana kayaların en fazla kimyasal ayrışmaya hedef olan mineralleri feldspatlar, mikalar, demir ve magnezyum içeren silikatlardır. Bunların içinde de en önemlisi feldspatlardır. Kuvars, magnetit ve titamit gibi mineraller kimyasal ayrışmaya karşı en dayanıklı olanlardır.
Toprakta kimyasal ayrışmayı sağlayan olaylar hidroliz, karbonasyon, oksidasyon, solüsyon ve indirgeme sonucu meydana gelir.
Hidroliz (Hidratasyon ve dehidratasyon): Bir kısım mineraller (feldspatlar, amfiboller, piroksenler ve mikalar) su ile temas ettiklerinde, suyu bünyelerine alarak değişime uğrar. İşte bu olaya hidrasyon veya hidratasyon adı verilir. Bu minerallerin bünyesi içine suyun girmesi, onların hacimlerini arttırır ve direncini azaltır. Örneğin, hematit su alarak limonit haline geçer. Eğer su alma sırasında oksidasyon da meydana gelecek olursa bu olay daha kolay ortaya çıkar.
a.2Fe2 O3 + 3 H2 O = 2Fe2 O3 . 3H2 O
Hematit............................. Limonit
b.4FeO + 3H2 O + O2 = 2Fe2 O3 . 3H2 O
Demir oksit....................... Limonit
Hidrasyona uğrayan ürünler tekrar suyunu kaybedecek olurlarsa , dehidratasyon veya dehidrasyon meydana gelir. Yukarıda hematitin bünyesine su almasıyla meydana gelen sarı renkli limonit, dehidrasyona uğradığında, içinde kalan su miktarına göre değişik koyulukta kırmızı renkli demir oksitler ortaya çıkar.
Hidroliz olayı sıcaklığa bağlı kalır. Sıcaklık artükça hidroliz artar. Örneğin, donan suda hidroliz meydana gelmez. Hidroliz olayını ortamda bulunan mevcut karbondioksit de etkiler. Çünkü karbondioksit, suyun hidrojen iyonları konsantrasyonunu arttırır ve hidrolik aktiviteyi hızlandırır. Hidroliz olayına organik ve inorganik asitlerin de yardımı olmaktadır. Sülfürik ve klorik asitler gibi kuvvetli asitler suda tamamen dissosiye olur. Böylece suda hidrojenler iyonik formda bulunur. Bu bakımdan su, zayıf bir asit gibi rol oynayabilir.
Karbonasyon: Toprakta çürümekte olan organik maddelerin, bitki köklerinin ve toprak canlılarının solunumu sırasında, ortamda fazla miktarda CO2 birikmesi meydana gelir. Aynca yağmur ve sulama suları, atmosferde bulunan CO2' i bünyelerinde eriterek, bu CO2' i toprağa taşır. Karbondioksitti sular, hidroliz olayı sonucu meydana gelen hidroksitlere etki yaparak karbonat ve bikarbonatları meydana getirir. İşte bu olaya karbonasyon adı verilir. Bunu örneklemek istersek:
Ca(OH)2 + 2CO2 = Ca(HCO3)2 veya 2KOH + CO2 = K2CO3 + H2 O
Karbonasyon olayı, toprak minerallerinin ayrışmasında önemli bir etkiye sahiptir. Özellikle yağışı bol olan yerlerde kayaların parçalanmasında büyük rol oynar. Havasız topraklar normale göre daha fazla
miktarda CO2 içerirler. Çünkü toprak zerrelerinin etrafını saran su içinde CO2 fazlaca erir. Karbonasyonla ilgili olarak, CO2' li suların kireç taşlarının üzerine de mutlak etkisi vardır. Yeryüzüne çıkmış kireç taşları CO2' li suyun etkisi ile bikarbonat şekline dönüşerek, daha kolaylıkla yıkanan bir yapı ortaya çıkartır. Bunun en güzel örneğini ülkemizde Denizli-Pamukkale' de görmekteyiz.
CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2
Oksidasyon : Oksijen atmosferde bol miktarda bulunan aktif bir elementtir. Diğer elementlerle kolayca birleşerek oksitlenmeyi meydana getirir. İşte oksijenin etkisiyle ortaya çıkan ve yükseltgenmenin meydana geldiği bu olaya oksidasyon denir. Okside olmuş elementlerin day-anıklığı çok azalır. Oksijen özellikle demir bileşikleri üzerine etki ederek, onların oksitlenmesine ve parçalanmasına yardımcı olur. Örneğin demir minerallerinden birisi olan olivin, suyun etkisiyle serpantine çevrilir ve silisyum dioksit ve ferro oksit açığa çıkar. Ferro oksit, su ve oksijen etkisiyle oksitlenerek ve hidrate olarak limonite dönüşür.
3MgFeSiO4 + 2H2O = H4Mg3Si2Og + SiO2 + 3FeO
Olivin Serpantin Ferro oksit
4FeO + 3H2O + O2 = 2Fe2O3. 3H2O
Limonit
Solüsyon: Bilindiği gibi suyun diğer bir özelliği üniversal bir çözücü olmasıdır. Böylece su içinde eriyen maddeler solüsyon meydana getirir. Kimyasal olaylar içinde birçok kompleks bileşikler meydana gelirken, basit olaylar da ortaya çıkar. Ayrışmanın olduğu ortamda yeteri kadar su varsa su, açığa çıkan ve çözülme özelliğine sahip bileşikleri çözer. İçinde CO2 ve organik asitleri bulunduran suların çözündürme kabiliyeti çok yüksektir. Kalsiyum, magnezyum, sodyum, potasyum suda kolay çözünen katyonlar, buna karşılık klorür, sülfat, bikarbonat ve karbonatlar da anyonlardır.
İndirgeme: Toprakta oksijenin bulunmadığı veya az olduğu durumlarda, oksidasyon olayının tersi meydana gelerek indirgeme ortaya çıkar. İndirgeme, daha önce okside olmuş bir bileşiğin oksijen kaybetmesi olayıdır. Bu olay taban suyunun yükseldiği, aşırı sulamayla suyun uzun süre kök bölgesinde kaldığı zamanlarda ortaya çıkar. Ayrıca toprağın alt katlarında havalanma olanağının azaldığı anda görülür. Burada yaşayan anaerop mikroorganizmalar yaşamları için gerekli olan oksijeni okside olmuş bileşiklerden alır ve onların indirgenmesine neden olur. İndirgeme olayı sırasında bitkilerin kullandığı besin maddeleri, bitki kökleri tarafından alınamaz hale dönüşür.
10
Özellikle NO3 ve SO4 indirgenerek element haline dönüşür. Örneğin +3 değerli demir (Geotit deki) H2S ile reaksiyona girerek +2 değerli demir haline indirgenir.
4 FeOOH +4H2S --------- > 4 Fe++S + 6 H2O + O2
FeS + 2 H2CO3 --------- > Fe(HCO3)2 + H2S
Comment