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Clays and Clay Minerals

, Volume 20, Issue 3, pp 159–164 | Cite as

The Influence of Silicate on the Transformation of Lepidocrocite to Goethite

  • U. Schwertmann
  • R. M. Taylor
Article

Abstract

The mechanism of the transformation of lepidocrocite (γFeOOH) to goethite (αFeOOH) has previously been established and the effect of silicate on the transformation was investigated. Rather than completely inhibiting the reaction, as had been suggested, the presence of Si was found to merely retard the nucleation stage of the transformation. There was found to be no decrease in the dissolution rate of the lepidocrocite due to surface adsorption of Si.

Si has no effect if introduced after the nucleation stage, and under conditions of pH and temperature where the dissolution rate of the lepidocrocite largely determines the rate of transformation, the presence of Si has a reduced effect. The results show that Si is adsorbed and incorporated into the goethite structure, and due to its retarding effect on the nucleation, larger crystals of goethite are formed, many of which are twinned.

It is inferred from the results that the apparent stability of lepidocrocite occurring in soils in association with goethite cannot be attributed solely to the presence of Si in the soil system.

Résumé

Le mécanisme de la transformation de la lépidocrocite (γFeOOH) en goethite (αFeOOH) a été établi précédemment et l’effet des silicates sur la transformation a été étudié. On a trouvé que plutôt que d’inhiber complétement la réaction, comme cela avait été suggéré, la présence de Si retarde simplement l’étape de nucléation de la transformation. On a trouvé qu’il n’y a pas de diminution de la vitesse de dissolution de la lépidocrocite, due à une adsorption superficielle de Si.

Si n’a pas d’effet s’il est introduit après l’étape de nucléation; dans des conditions de pH et de température où la vitesse de dissolution de la lépidocrocite détermine principalement la vitesse de transformation, la présence de Si n’a qu’un effet réduit. Les résultats montrent que Si est adsorbé et incorporé dans la structure de la goethite; à cause de son effet retardateur sur la nucléation, de plus grands cristaux de goethite se forment, un grand nombre d’entre eux étant maclés.

On infère de ces résultats que la stabilité apparente de la lépidocrocite présente dans les sols en association avec de la goethite ne peut pas être attribuée uniquement à la présence de Si dans le système sol.

Kurzreferat

Im Gegensatz zu bisherigen Vermutungen vermag die Anwesenheit von Si (0•03–0•53 X 10−3 mol/1) die Umwandlung von Goethit in Lepidokrokit im alkalischen Bereich zwar nicht zu unterbinden aber doch stark zu hemmen. Die Lösungsgeschwindigkeit des Lepidokrokit wird durch Si nicht vermindert. Si hat nur einen geringen Einfluß, wenn es nach Abschluß der Keimungsphase eingeführt wird sowie unter pH- und Temperaturbedingungen, bei dem die Lösungsrate des Lepidokro-kits und nicht die Keimbildungsrate des Goethits geschwindigkeitsbestimmend ist.

Daraus wird geschlossen, daß Si vorwiegend die Bildung von Goethitkeimen erschwert, was zur Bildung weniger, aber größerer Kristalle führt, die häufig verzwillingt sind. Si wird offenbar in den Goethitkristall eingebaut.

Die relativ hohe Persistenz des Lepidokrokits in Böden gegenüber dem stabileren Goethit kann demnach nicht allein dem Si in der Bodenlösung zugeschrieben werden.

Резюме

Механизм превращения лепидокрокита (у РеООН) в гетит (а РеООН) был установлен раньше и исследовано влияние силикатов на превращение. Оказалось, что присутствие Si только задерживает стадию образования ядер при превращении, а не тормозит реакцию совершенно, как предполагалось раньше. Найдено также, что вследствие поверхностной адсорбции Si уменьшение скорости растворения лепидокрокита не происходит.

Si, введенный после стадии образования ядер, не влияет на реакцию, а при некоторых условиях рН и температуры, когда растворение лепидокрокита в большой степени определяет скорость превращения, влияние присутствия Si уменьшается. Результаты показывают, что Si адсорбируется и включается в структуру гетита, а вследствие его замедляющего влияния на образование ядер, образуются более крупные кристаллы гетита, часто сдвоенные.

Из результатов сделан вывод, что кажущаяся стабильность лепидокрокита в почвах в связи с гетитом, не может быть целиком приписана присутствию Si в почвенной системе.

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References

  1. Asami, T. and Kumada, K. (1960) Comparison of several methods for determining free iron in soils: Soil Plant Food 5, 179–183.CrossRefGoogle Scholar
  2. Boltz, D. F. and Mellon, M. G. (1947) Determination of phosphorus, germanium, silicon and arsenic by the heteropoty blue method: Anal. Chem. 19, 873.CrossRefGoogle Scholar
  3. Hiller, J. E. (1966) Phasenumwandlungen im Rost: Werkst. u. Korr 17, 943–951.CrossRefGoogle Scholar
  4. Hingston, F. J., Atkinson, R. J., Posner, A. M. and Quirk, J. P. (1968) Specific adsorption of anions on goethite: Trans. 9th Int. Congr. Soil Sci. Adelaide 1, 669–678.Google Scholar
  5. Schwertmann, U. (1969/70). Der Einfluss einfacher organischer Anionen auf der Bildung von Goethit und Hämatit aus amorphem Fe(111)-Hydroxid: Geoderma, 3, 207–214.CrossRefGoogle Scholar
  6. Schwertmann, U. and Taylor, R. M. (1972). The transformation of lepidocrocite to goethite: Clays and Clay Minerals 20, 151–158.CrossRefGoogle Scholar

Copyright information

© The Clay Minerals Society 1979

Authors and Affiliations

  • U. Schwertmann
    • 1
  • R. M. Taylor
    • 1
  1. 1.C.S.I.R.O., Division of SoilsSouth Australia

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