primarni minerali (minerali iz kamnin): plagioklazi, kremen, olivin

Transcript

1 Komponente tal primarni minerali (minerali iz kamnin): plagioklazi, kremen, olivin sekundarni minerali (preprevanje primarnih mineralov): gline, železovi oksidi, aluminijevi oksidi, sulfidi organska snov (zelo variabilna) kamnine: magmatske, metamorfne, sedimentne

2 Minerali minerali so naravne trdne anorganske snovi imajo določeno kemijsko strukturo (običajno spojine dveh ali več prvin, redko samo ene) imajo urejeno notranjo strukturo in kristalijo na določen način, značilna je ena ali več kristalnih oblik imajo značilne fizikalne lastnosti (trdota, gostota, razkolnost, lom, barva, barva črte, sijaj, prožnost)

3 Kristali kristali so trdne snovi s prostorsko urejeno notranjo strukturo omejeno z ravnimi ploskvami zrna kristaliziranih mineralov so lahko navzven nepravilnih oblik, vendar je njihova notranja zgradba urejena po obliki jih delimo v 7 kristalografskih sistemov (sigonij) z različno stopnjo simetrije

4 Ionske trdne strukture Osnovna enota kristala (enota iz katere je kristal izgrajen) a 1 = a 2 = a 3 α = β = γ = 90 0 kubična (primitivna) kubična (centrirana v kocki) kubična (centrirana na ploskvi) Značilni predstavniki: halit, pirit, granati, magnetit, fluorit, galenit, sfalerit

5 Ionske trdne strukture a 1 = a 2 =a 3 α = β = γ = 90 0 tetragonalna (primitivna) tetragonalna centrirana v tetragonu Značilni predstavniki: cirkon, piroluzit, modra galica

6 Ionske trdne strukture a 1 =a 2 =a 3 rombični (primitivni) rombični (centriran v ortorombu) rombični (centriran na ploskvi) α = β = γ =90 0 Značilni predstavniki: olivin, cojzit, nekateri pirokseni in amfiboli, aragonit, anhidrit, žveplo, barit

7 Ionske trdne strukture a 1 = a 2 =a 3 α = β = 90 0, γ = heksagonalna Značilni predstavniki: apatit

8 Ionske trdne strukture a 1 = a 2 = a 3 α = β = 60 o γ =90 0 rombohedralna Značilni predstavniki: kalcit, kremen, dolomit, hematit, turmalin

9 Ionske trdne strukture monoklinski (primitiven) monoklinski (centriran na ploskvi) a 1 =a 2 =a 3 α = β = 90 o γ =90 0 Značilni predstavniki: K-glinenci, ortoklaz, pirokseni (avgit), amfiboli (rogovača), lojevec, sljude, montmorilionit, vermikulit, ilit, serpentin, epidot, sadra, vivanit

10 Ionske trdne strukture a 1 =a 2 =a 3 triklinski α = β = γ =90 0 Značilni predstavniki: plagioklaz, kaolinit

11 Ionske trdne strukture Kristalne strukture v mineralih nastajajo glede na pravila, ki: - minimizirajo elektrostatske odbojne sile - maksimizirajo privlačne slie Nastanek minerala je opisan s Paulingovimi pravili (Linus Pauling)

12 Paulingova pravila 1. Koordinacijsko število in razmerje radijev 2. Elektrostatski valenčni princip moč valenčne vezi je s = z/cn z je naboj ali valenca kationa, CN je število kisikovih atomov koordiniranih na kation

13 Ionske trdne strukture večina talnih mineralnih struktur nastane z vezjo med O 2- in Si ali kovinskim ionom s Si so vezi kovalentne z ostalimi kovinami so vezi predvsem ionske pakiranje atomov je odvisno od njihove trde sfere Al 3+ O 2-

14 Ionske trdne strukture razporeditev ali koordinacija kationov in anionov je odvisna od razmerja radijev razmerje radijev = radij kationa/radij aniona oktahedron tetrahedron

15 Ionske trdne strukture razmerje radijev koordinacijsko št. geometrija trikotnik tetrahedron oktahedron kocka dodekahedron

16 Ionske trdne strukture Primer: silicijev oksid r c /r a = 0.29 aluminijev oksid r c /r a = 0.36 Oba, silicij in aluminij, bi morala biti v tetrahedralni koordinaciji, vendar samo silikat najdemo v tetrahedralni konformaciji.

17 Paulingova pravila 3. Stabilnost poliedrov točka do točke > rob do roba > ploskev na ploskev > >

18 Paulingova pravila 4. V kristalih, ki imajo različne katione, ostajajo visoko nabiti kationi, kar se le da daleč vsak sebi, kar zniža kristalno potencialno Columbovo energijo. 5. Število različnih konstituent je običajno majhno, kar dodatno zmanjša potencialno energijo minerala.

19 Ionske amorfne strukture Hitro kristaljenje če se nasičena talina hitro ohladi pod temperaturo tališča nastanejo številni drobni delci snov se izloči v želatinasti (amorfni) obliki z redkimi kristalnimi zrni ali brez njih

20 Talni minerali - osnovne enote Si tetrahedron Al oktahedron polimerizacija - zmanjšanje viška negativnega naboja

21 Primarni minerali: silikati so najpomembnejši minerali, ki formirajo tla klasifikacija je zasnovana glede na razporeditev povezanih silicijevih tetraedrov razvijajo se od enostavnih do kompleksnih

22 Primarni minerali: silikati Ortosilikati -otočni razmerje med silicijem in kisikom je 1 : 4 izolirani SiO 4 so med seboj povezani z oktahedralno koordiniranim Mg 2+ in Fe 2+ ubogajo Paulijevo 4 pravilo, vendar imajo kljub temu MgO 6 in FeO 6 skupno ploskev s SiO 4 predstavniki: olivin, granat naboj 4 -

23 Primarni minerali: silikati Pirosilikati -skupinski razmerje med silicijem in kisikom je 2 : 7 izolirani SiO 4 tvorijo dvojne tetrahedralne skupine SiO 4 in SiO 7 skupine so med seboj povezane z AlO 6 verigami predstavniki: epidot, alanit, cojzit naboj 3 -

24 Primarni minerali: silikati Ciklosilikati -obročni razmerje med silicijem in kisikom je 1 : 3 izolirani SiO 4 tvorijo obroče Si 6 O 18 obroči so povezani z različnimi kationi predstavniki: beril, (emerald, aquamarin), turmalin

25 Primarni minerali: silikati Inosilikati - verižni silikati enojni in dvojni inosilikati razmerje med silicijem in kisikom pri enojnih je 1 : 3 razmerje med silicijem in kisikom pri dvojnih je 4 : 11 verige so povezane z alkalijskimi in zemeljsko alkalijskimi kationi pomembni minerali, ki formirajo tla predstavniki: piroksen (enojni), amfiboli (dvojni) naboj na en Si = 2 - naboj na en Si = enojni dvojni

26 Primarni minerali: silikati Filosilikati - listasti silikati razmerje med silicijem in kisikom je pri enojnih 2 : 5 slojasti, velike strukture zaradi izomorfnih substitucij polimerizirani sloji Al-oktahedrov in Si-tetrahedrov, Al in Si plasti med seboj povezane s kisiki, ki si jih delita tvorijo zelo pomembne talne sekundarne minerale predstavniki: sljude, glineni minerali, biotit, lojevec

27 Primarni minerali: silikati Tektosilikati -ogrodni razmerje med silicijem in kisikom je pri enojnih 1 : 2 silikati si delijo kisik zelo malo prostora za nečistoče običajni mineral v zemeljski skorji predstavniki: kremen, plagioklazi (Na, K, Ca)

28 Sekundarni minerali Glineni minerali izgledajo amorfno, vendar imajo zelo drobne kristale (<1 µm) različnih orientacij en kristal je sestavljen iz 10 do 20 lamel osnovno strukturo tvorijo silicijevi tetraedri in aluminijevi oktaedri delci so lahko mešani (sljuda-vermikulit, kaolinit-vermikulit) nastajajo z delnim preperevanjem ali fiksacijo primarnih mineralov vrsto glinenih mineralov določa vrsta izvornega minerala, kemijske značilnosti okolja, klimatski pogoji, stopnja preperelosti kamnine

29 Sekundarni minerali Filosilikati - minerali glin podobni po strukturi primarnim silikatom, prihaja do zamenjave kationov klasificirani glede na število plasti so najpomembnejši minerali za delovanje tal apikalni kisik tetra kation ena plast bazalni kisiki

30 2D struktura sekundarnih mineralov Si tetrahedralna plast Al - oktahedralna plast Al-Si kombiniran sloj

31 Sekundarni minerali oktahedralne plasti kisik ali hidroksil oktahedralni kation kisik ali hidroksil trioktahedralna plast kisik ali hidroksil oktahedralni kation dioktahedralna plast kisik ali hidroksil

32 Sekundarni minerali izomorfne substitucije Silicijev tetraeder postavi dimenzije kletke, v kletko se lahko vgradijo tudi Al, Fe,Mg in drug kationi, ki imajo podobno velikost. Al 3+ Si 4+ (razvije se bolj negativni naboj) Fe 3+ Si 4+ (razvije se bolj negativni naboj) možne so še druge substitucije Mg 2+ Al 3+ (razvije se bolj negativni naboj) Al 3+ Al 3+ Mg 2+ (razvije se bolj pozitivni naboj) Fe 2+ (razvije se bolj pozitivni naboj)

33 Sekundarni minerali izomorfne substitucije do izomorfne substitucije pride med formiranjem minerala pomembne zaradi razvoja permanentnega naboja minerala pomembne za CEC (Cation Exchange Capacity, kationsko izmenjalno kapaciteto) v glineni frakciji predstavljajo mesta reaktivnosti v tleh

34 1:1 tip sekundarnega minerala plast lamela medsloj plast lamela

35 1:1 tip sekundarnega minerala stabilni minerali, ki ne nabrekajo nizek skupni naboj relativno nizko-specifična površina od ph odvisni naboji dobre fizikalne lastnosti za obdelavo tal majhna zadrževalna sposobnost za hranila uporabni za gradnjo cest, stavb, keramike, opeke heksagonalnih oblik

36 Sekundarni minerali 1:1 tip Kaolinit Al 4 Si 4 O 10 (OH) 8 dioktahdralni mineral ne prispeva veliko k CEC običajen v preperelih tleh proton omogoča močne vezi, v medsloju ni vode ali drugih ionov Halojzit podoben kaolinitu, med sloji ima vodo običajen v tleh nastalih iz vulkanskega prahu

37 2:1 tip sekundarnega ne-ekspandirajočega minerala delno ekspandirajoči dobre fizikalne karakteristike za obdelavo srednje nabiti nižje specifična površina kot pri ekspandirajočih 2:1 mineralih rodovitna tla problematični za upravljanje s K + in NH + 4

38 Sekundarni minerali Sljuda (biotit, muskovit) v tleh lahko kot primarni ali sekundarni minerali K 2 Al 4 (Al 2 Si 6 )O 20 (OH) 4 med tetrahedralnimi plastmi se ujame K (pomemben vir K) naboj je 2 - na osnovno celico, ~ 20 % Si zamenjanih z Al oktahedralna plast je lahko di ali trioktohedralna velik neto naboj privlači K + in NH 4 +, ki se optimalno prilegajo heksagonalnim odprtinam

39 Heksagonalne odprtine vezava K +, NH 4 +

40 2:1 tip sekundarnega ekspandirajočega minerala konstantno nabrekanje in krčenje slabe fizikalne karakteristike veliko površinskih nabojev velika površina bogati s hranili rodovitna tla niso občutljivi na spremembe ph predstavniki; vermikulit, smektit, talko, pirofilit

41 Sekundarni minerali Vermikulit podobna struktura kot sljuda, vendar nižji naboj (0.6 do 0.9 na osnovno celico, izomorfne substitucije predvsem v tetrahedralnem sloju zmožnost fiksacije K +, v medsloju veliko Mg 2+, ki povezuje na vsaki strani po eno plast vode oktahedralna plast je lahko di ali trioktohedralna pomemben talni mineral Mg hidratirana plast tetra okta tetra

42 Sekundarni minerali Smektit (montmorilonit) podobna struktura kot sljuda, vendar nižji naboj (0.2 do 0.6 na osnovno celico) izomorfne substitucije predvsem v oktahedralnem sloju, Mg 2+ ali Fe 2+ nezmožnost fiksacije kalija medlamelarne plasti povezane samo z Van der Waalsovimi vezmi oktahedralna plast je lahko di ali trioktohedralna pomemben talni mineral

43 Sekundarni minerali Krčenje in nabrekanje smektita (montmorilionita) manjši naboj ionska moč je v oktahedralnem sloju Columbova sila F ( z )( z d + ) ekspanzija minerala pri hidrataciji

44 2:1:1 tip sekundarnega minerala ne-ekspandirajoči minerali zelo majhno nabrekanje in krčenje dobre fizikalne karakteristike omejeni naboji na površini rodovitna tla niso občutljivi na spremembe ph

45 Sekundarni minerali Klorit podobna struktura kot sljuda, vendar naboj uravnotežen s plastjo hidroksida lahko di ali trioktahedralni manj pomemben talni mineral tetra okta tetra Mg, Fe, Al hidroksid

46 Sekundarni minerali 1:1 tip kaolinit halojzit H 2 O 2:1 tip (neekspandirajoči) sljuda/ilit vermikulit :1:1 tip klorit (2:1:1) H 2 O :1 tip (neekspandirajoči) smektit (montmorilionit) H 2 O + H 2+ O H 2 O

47 Organizacija tetrahedralnih in oktahedralnih slojev 0.7 nm tetrahedralni sloj oktahedralni sloj tetrahedralni sloj oktahedralni sloj kaolinit (1:1) neekspandirajoč 1-2 nm tetrahedralni sloj oktahedralni sloj tetrahedralni sloj H 2 O, Mg 2+, drugi ioni tetrahedralni sloj oktahedralni sloj tetrahedralni sloj smektit (2:1) ekspandirajoč nm tetrahedralni sloj oktahedralni sloj tetrahedralni sloj H 2 O, Mg 2+, drugi ioni tetrahedralni sloj oktahedralni sloj tetrahedralni sloj vermikulit (2:1) ekspandirajoč delno nabrekajoč 1.0 nm tetrahedralni sloj oktahedralni sloj tetrahedralni sloj K K K K K K K tetrahedralni sloj oktahedralni sloj tetrahedralni sloj sljuda (2:1) neekspandirajoč min. nabrekanje 1.4 nm tetrahedralni sloj oktahedralni sloj tetrahedralni sloj hidroksidni sloj tetrahedralni sloj oktahedralni sloj tetrahedralni sloj klorit (2:1:1) neekspandirajoč min.nabrekanje max. nabrekanje

48 Talni koloidi kemijsko najbolj aktivna frakcija v tleh manjši od 2 µm talni koloidi so lahko: -kristalične silikatne gline -nekristalične silikatne gline - železovi in aluminijevi oksidi - organski material (humus) lahko so kristalični (dobro definirana struktura) ali pa amorfni

49 Koloidi Lastnosti koloidov pomembne za funkcioniranje tal kemijske - vir hranil za talne organizme - talna elektronegativnost (CEC) - puferska kapaciteta - kemijski cement fizikalne - velika površina na enoto mase -plastičnost

50 Koloidi glinena micela Al Al 3+ Ca 2+ Mg 2+ Al 3+ Mg 2+ Ca Al 3+ Ca 2+ Ca 2+ H + K + Ca 2+ Mg 2+ Ca 2+ H + K K + K + Ca 2+ K + Ca 2+ H + Ca 2+ Mg 2+ H + Mg 2+ K + Ca 2+ Ca Mg 2+ Al 3+ Na 2+ + zunanja površina Al 3+ K + H + K + H + Ca 2+ SO 2-4 K + notranja površina Ca 2+ Al 3+ H + Al 3+ Mg K + negativni naboj gline Ca 2+ H + v Ca 2+ K + Ca 2+ adsorbirani kationi Ca 2+ Al 3+ v kationi H + Al 3+ Ca 2+ Cl - električni dvosloj v Cl - kationi in anioni v raztopini

51 Površina koloidnih delcev Koloidni delci imajo veliko razmerje med površino in maso npr. kocka s stranico 0.1 m (1 dm, ρ = 1 kg dm -3 ) ima površino 0.06 m 2 kg -1 če kocko razdelimo v kocke s stranico 100 nm dobimo 1 x majhnih kock in je skupna površina majhnih kock m 2 kg -1 Merjenje površine delcev površina = geometrijska površina x hrapavost geometrijska površina predpostavlja ravno površino faktor hrapavosti (r) 1.0 < r < 150

52 Specifična površina mineralov dolžina roba kocke skupna površina specifična površina S S/V (cm 2 /cm 3 ) 1 cm 6 cm mm 60 cm mm 600 cm mm 6000 cm µm 6 m µm 60 m µm 600 m nm 6000 m

53 Specifična površina mineralov talna komponenta celokupna (m 2 /g) specifična površina Zunanja m 2 /g) kaolinit CEC (cmol/kg) montmorillonit ilit goethit / ferihidrit / / huminske k ,

54 Stabilne koloidne suspenzije - sóli Sól se ne sedimentira (je stabilen) zaradi elektrostatskega naboja Sól postane nestabilen v destilirani vodi (če ni ionov, so koloidi nenabiti insedimentirajo)

55 Zbistritev koloidnih suspenzij Soli lahko sedimentirajo z dodatkom visoko valenčnih ionov negativno nabit sol zahteva 2+ ali 3+ nabite ione pozitivno nabit sol zahteva 2- ali 3- nabite ione pri precipitaciji Fe 2 O 3 sola, ki ima pozitivni naboj, se uporabljajo negativni naboji ion relativna koncentracija potrebna za zbistritev Fe(CN) SO CrO NO Br Cl - 400

56 AgI AgI Ag + Na + PO 3-4 NO - 3 Ioni z višjo valenco vodijo do večje gostote naboja in povečane privlačne sile Agregirani (koagulirani) delci izgubijo neto naboj (separacija naboja izgine) in so zaradi gravitacije sedimentirani AgI AgI

57 Sekundarni minerali Oksidi Al, Fe, Mn oksidi spremenljiv in ph odvisen naboj zelo reaktivna površina pomemben silicijev oksid SiO 2 je kremen (npr. kalcedon, opal)

58 Sekundarni minerali Hidroksidi Al, Fe hidroksidi amorfni ali drobno kristalni nastajajo z oksidacijo silikatnih mineralov pomembne rude (npr. limonit, boksit), nastajajo tako, da se kremenica hitro izpira

59 Sekundarni minerali oksidi in hidroksidi element mineral formula Al gibsit Al(OH) 3 bohemit AlOOH korund Al 2 O 3 Fe hematit Fe 2 O 3 geotit FeOOH ferihidrat Fe 5 O 7 (OH) 4 H 2 O Mn birnezit spremenljivo pirulozit MnO 2 manganit MNOOH Ti rutil TiO 2 atanaz TiO 2 ilmenit FeTiO 3

60 Sekundarni minerali Evaporiti nastali z evaporacijo morja ionske vezi zelo topni halit (NaCl), silvin (KCl) in gips ali sadra (CaSO 4 x 2H 2 0)

61 Sekundarni minerali Karbonati najpomembnejša: kalcit (CaCO 3 ) in dolomit CaMg(CO 3 ) 2 soli z ogljikovo kislino tvorijo še simsonit (ZnCO 3 ), siderit (FeCO 3 ), cerusit (PbCO 3 ), soda (Na 2 CO 3 ), malahtit (CuCO 3 ) pomembni v bolj aridnih klimatih (sekundarni precipitati) pri preperevanju se raztopijo (kraški pojavi)

62 Sekundarni minerali Sulfati nastajajo z obarjanjem iz vode so mehki in lahko topni z evaporacijo nastaneta anhidrit (CaSO 4 ) in sadra (CaSO 4 x 2 H 2 O) v tleh nasičenih z vodo lahko nastane barit (BaSO 4 ) s preperevanjem pirita nastaja jarozit (K,Fe sulfat) neprozorni s kovinskim sisjajem, visoka gostota

63 Sekundarni minerali Fosfati najpomebnejši je apatit Ca 5 (PO 4 )F, sestavina sklenine v kamninah kot slučajni minerali v tleh se pojavljajo še variskit Al(PO 4 ) x 2 H 2 O in strengit Fe(PO 4 ) x 2 H 2 O ti minerali so zelo slabo topni

64 Sekundarni minerali Sulfidi pirit(fes 2 ) najdemo jih predvsem v anaerobnih okoljih pri oksidaciji pride do zakisanja (bakterijsko gnan proces) rudninski minerali HgS (cinabarit, Idrija), Cu 2 S (halkozin), PbS (galenit, Mežica), ZnS (halkozit, Mežica) v kamnih se pojavljajo kot slučajni minerali imajo kovinski sijaj

65 Nastanek mineralov na površini bakterijskih celic zaradi velikega razmerja med površino in volumnom in površinskih nabojev so bakterijske celice močni nukleacijski agensi površina je zaradi prisotnosti karboksilnih in fosforilnih skupin negativno nabita v manjšem obsegu najdemo pozitivno nabite aminske skupine nastanek mineralov ni vezan na poseben organizem temveč na njegove fizikalno-kemijske lastnosti (npr. prisotnost EPS, S-sloj)

66 Nastanek mineralov na površini bakterijskih celic Dvostopenjski proces: 1. kovine v okolici celice interagirajo z nabitimi skupinami na površini celice (stoihiometrično) 2. vezava kovine zniža prosto energijo sistema in omogoča vezavo dodatnih kovin, na mestu nukleacije pride do precipitacije (večja koncentracija kovine, kot bi jo pričakovali glede na naboje na površini)

67 Nastanek mineralov v sulfidnih rudnikih zaradi oksidacije pirita pride do nastanka topnega Fe 2+ železa in sulfata (nizek ph) pri pronicanju sulfata v globlje plasti pride do interakcije s karbonatnimi minerali (dvigovanje ph) in precipitacije mineralov (predvsem Fe-oksidov in melanterita FeSO 4 x 7H 2 O) na celičnih nukleacijskih jedrih v anaerobnem okolju je sulfat reduciran do H 2 S, kar omogoča interakcijo s kovinami in njihovo precipitacijo v raztopini in na celični površini (nastanek FeS in drugih sulfidov)

68 Nastanek silikatov s pomočjo bakterijskih celic v rečnih sedimentih, sulfidnih rudnikih, vročih vrelcih in sulfidnih vrelcih lahko nastanejo minerali glin minerali glin lahko nastanejo tudi v okolju z zelo malo silikatov (npr. reke, jezera) struktura takih glin je drugačna od abiotsko nastalih (bolj amorfni), sestava kovin v silikatu je odvisna od okolja v toplih vrelcih lahko nastaja na površini bakterij čisti kremen silicij se veže direktno na amino skupine na površini, ali pa indirektno z mostovnimi povezavami preko divalentnih kationov

69 Nastanek karbonatnih mineralov s pomočjo bakterijskih celic organokarbonatni minerali (mikrobialiti) nastajajo v toplih plitvih morskih okoljih zaščitenih pred delovanjem močnejših fizikalnih sil in predatorji potrebne so cianobakterije in bakterije do mineralizacije pride zaradi povečane alkalizacije mikrookolja ali zaradi izparevanja supersaturirane kalcitne vode mikrobi predstavljajo nukleacijska jedra za nastanek biotskega minerala, poleg tega pa adsorpcijska mesta za vezavo abiotsko nastalega minerala

70 Nastanek karbonatnih mineralov s pomočjo bakterijskih celic Obstajata dva tipa organokarbonatnih mineralov (mikrobialitov): 1. stromatoliti (plastovite strukture z svetlimi karbonatnimi in temnimi organskimi pasovi, po končani aktivni rasti pride do cementacije slojev, filamentozne cianobakterije) 2. tromboliti (globularna struktura, enocelične cianobakterije)

71 Nastanek karbonatnih mineralov s pomočjo bakterijskih celic Stromatolitom podobne strukture najdemo: puščavah (kokoidne cianobakterije naredijo skorje na površini tal iz kalcificirane zemlje, Kalifornija, Sinaj) jame (plastovite strukture, speleotermi) fosforiti (sedimentne kamnine bogate s fosforjem (Ca 10 (PO 4 CO 3 ) 6 F 2, nastajajo kot noduli v oceanskem okolju, ki precipitirajo na organski snovi cianobakterij)

72 Mehanizem nastaneka karbonatnih mineralov s pomočjo bakterijskih celic Celice morajo imeti sposobnost nastanka mikro-alkalnega okolja: nitratni reducenti (nastanek amonija) urea-razkrajoči (nastanek amonija) sulfatni reducenti (sproščanje bikarbonata) oksigeni fotosintetski mikroorganizmi (sproščanje hidroksilnih ionov)

73 Mehanizem nastaneka karbonatnih mineralov s pomočjo Synechococcusa pri Synechococcusu ima zelo pomembno vlogo S-sloj S-sloj je bolj hidrofoben, kot večina bakterijskih površin v porah S-sloja so prisotna negativno nabita mesta, kjer se lahko veže Ca 2+ ko je Ca 2+ vezan se lahko veže sulfat ali karbonat (ph>8.3) do lokalnega povečanja ph pride zaradi sprejema topnega HCO 3- v celico, kjer ga ogljik anhidraza razcepi v CO 2 in OH - celica funkcionira kot celično-mineralni agregat, ki po poropadu potone na dno in tvori kalcitni sediment

74 Mehanizem nastaneka karbonatnih mineralov s pomočjo Synechococcusa v labotratoriju lahko Synechococcus postane v 8 urah popolnoma obdan z gipsom ali kalcitom bakterija se deli vsakih 72 ur da bi preprečila popolni omot celica kontinuirano odmeče S-sloj s prenehanjem rasti se S-sloj ne lušči več in celica odmre, potone in tvori kalcitni sediment

75 Organska snov 0.5 do 5 % v mineralnih tleh amorfna dekompozicija rastlinske in živalske biomase glavni vpliv na fizikalno/kemijske lastnosti tal nehuminske spojine pripadajo znanim molekulam (npr. amino kisline, ogljikovi hidrati, lipidi) huminske spojine imajo visoko molekularno težo so rumene do črne in nastajajo s sekundarno sintezo huminske kisline so bogate s kisikovimi funkcionalnimi skupinami (karboksilne kisline, fenol, enol, alkohol, aldehid, keton)

76 Organska snov vodotopne organske snovi so nizkomolekularne alifatske in aromatske kisline, pomembne kot vir hranil talni encimi (veliko različnih, aktivnost odvisna od okoljskih faktorjev) organska snov je pomembna pri transportu kovin organska snov je pomembna pri vezavi težkih kovin na organsko snov

77 Frakcionacija organske snovi v tleh talna organska snov ne-huminske substance huminske substance topne v kislinah in bazah netopne v kislinah topne v bazah netopne v kislinah netopne v bazah fulvo kisline huminske kisline humin

78 Organska snov elementna sestava huminskih kislin in fulvo kislin fulvo kisline huminske kisline ogljik vodik kisik dušik žveplo

79 Organska snov pomembne funkcionalne organske skupine: karboksilna R-COOH pka=<5 enolna R-CH=CH-OH pka=6-7 fenolna Ar-OH pka=6 kinonska Ar=O pka=6-7 alkoholna R-CH 2 -OH pka=9 eterska R-CH2-O-CH 2 -R ketonska aldehidna esterska R-CO-R R-CHO R-CO-O-R aminska R-CH 2 -NH 2 amidna R-C=NH-R

80 Organska snov visoka specifična površina: m 2 kg -1 visoka CEC: cmoc kg -1 je ph odvisna 50 % CEC iz karboksilnih skupin 30 % CEC iz kinonskh, fenolnih in enolnih skupin prispeva 75 do 95 % CEC v mineralnih peščenih tleh