Kí ni Ìlànà Ìfàsẹ́yìn àti Ìdínkù nínú Geochemistry?
Nínú ìmọ̀-ẹ̀rọ ilẹ̀ ayé, ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìyípadà tí ó ń ṣẹlẹ̀ nínú àwọn ohun alumọ́ọ́nì, àpáta, omi ilẹ̀, àti àwọn èròjà tí ó yọ́ nínú àwọn odò àti òkun ni àwọn ìṣesí kẹ́míkà tí ó ní í ṣe pẹ̀lú ìyípadà àwọn elekitironi ń nípa lórí. Àwọn ìlànà méjì pàtàkì jùlọ tí ó ń ṣàkóso ìyípadà elekitironi yìí ni oxidation àti deductible (tí a sábà máa ń pè ní redox reactions). Lílóye redox ṣe pàtàkì nítorí pé àwọn ìlànà wọ̀nyí ń pinnu ìdúróṣinṣin ohun alumọ́ọ́nì, ìṣípo irin, dídára omi, ìṣẹ̀dá irin, àti àní ìyípadà oúnjẹ nínú àyíká. Àpilẹ̀kọ yìí ń jíròrò ohun tí oxidation àti deductible jẹ́ nínú ọ̀ràn geochemistry, bí wọ́n ṣe ń ṣiṣẹ́, àti ìdí tí wọ́n fi ń kó ipa pàtàkì nínú ètò ayé.
Lílóye Oxidation àti Idinku
Ní ṣókí, oxidation jẹ́ ìlànà pípadánù elektroni, nígbàtí ìdínkù jẹ́ ìlànà jíjẹ elektroni. Àwọn ìlànà méjì yìí máa ń wáyé ní méjìméjì: tí ohun kan bá pàdánù elektroni (tí a bá pàdánù), ohun mìíràn gbọ́dọ̀ gba elektroni wọ̀nyẹn (tí a bá pàdánù). Nítorí náà, redox reaction jẹ́ ìṣesí tí ó níí ṣe pẹ̀lú pàṣípààrọ̀ elektroni láàrín àwọn ẹ̀yà kemika méjì.
Nínú iṣẹ́ geochemical, oxidation àti deductible sábà máa ń ní í ṣe pẹ̀lú àwọn ìyípadà nínú nọ́mbà oxidation ti ẹ́ǹtì kan. Nígbà tí nọ́mbà oxidation bá pọ̀ sí i, a máa ń sọ ẹ́ǹtì náà di oxidized; nígbà tí nọ́mbà oxidation bá dínkù, a máa ń dínkù.
Àpẹẹrẹ tó rọrùn:
– A le so Iron(II) tabi Fe²⁺ di oxidized si Iron(III) tabi Fe³⁺ (pipadanu elekitironi).
– Ní ọ̀nà mìíràn, a lè dín Fe³⁺ kù sí Fe²⁺ (tí a ń gba àwọn elekitironi).
Redox ninu Awọn Eto Adayeba: Kii ṣe “Ṣiṣe pẹlu Atẹgun” nikan
Ọ̀rọ̀ náà “oxidation” wá láti inú ìṣesí pẹ̀lú atẹ́gùn, ṣùgbọ́n nínú geochemistry, oxidation kìí ṣe gbogbo ìgbà túmọ̀ sí “ìṣesí pẹ̀lú O₂.” Oxidation lè wáyé nítorí ìfarakanra pẹ̀lú onírúurú oxidants mìíràn bíi nitrate (NO₃⁻), sulfate (SO₄²⁻), tàbí àwọn ohun alumọ́ọ́nì kan tí ó lè gba àwọn elekitironi.
Bákan náà, ìdínkù kìí ṣe gbogbo ìgbà ni a máa ń so mọ́ “àdánù atẹ́gùn.” Ìdínkù lè wáyé nípasẹ̀ fífi àwọn elekitironi kún un nípasẹ̀ onírúurú àwọn ohun èlò ìdínkù, bí àwọn ohun èlò onígbà, hydrogen sulfide (H₂S), tàbí àwọn ion irin (II), tí ó ń dínkù sí àwọn ohun mìíràn.
Kí nìdí tí àwọn ìṣesí Redox fi ṣe pàtàkì nínú Geochemistry?
Àwọn ìṣesí Redox ni “ẹ̀rọ” tí ó ń ṣàkóso ọ̀pọ̀lọpọ̀ apá ti kemistri àyíká àti geology, pẹ̀lú:
1. Ìṣíkiri àwọn èròjà àti àwọn irin tí ó wúwo
Ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn irin (fún àpẹẹrẹ, Fe, Mn, As, U, Cr) ní onírúurú ìyọkúrò lábẹ́ àwọn ipò ìyọkúrò oxidizing àti ìdínkù. Lábẹ́ àwọn ipò ìyọkúrò oxidizing, àwọn irin kan máa ń ṣe àwọn ohun alumọ́ni oxide/hydroxide tí kò lè yọ́; lábẹ́ àwọn ipò tí ó dínkù, àwọn kan máa ń yọ́ díẹ̀díẹ̀ wọ́n sì máa ń ṣí lọ pẹ̀lú ìṣàn omi. omi inu ilẹ.
2. Ìṣẹ̀dá àti ìyípadà ojú ọjọ́ àwọn ohun alumọ́ni
Àwọn ohun alumọ́ni Sulfide bíi pyrite (FeS₂) lè jẹ́ kí ó máa bàjẹ́ nígbà tí omi àti atẹ́gùn bá fara hàn, èyí sì lè mú kí sulfate àti acidity jáde. Èyí jẹ́ ìlànà pàtàkì nínú ìyípadà ojú ọjọ́ àpáta àti orísun àwọn ìṣòro àyíká bíi ìṣàn omi ìwakùsà acid.
3. Dídára omi ilẹ̀ àti omi ojú ilẹ̀
Àwọn ipò Redox máa ń nípa lórí bóyá omi náà ní irin tí ó ti yọ́, manganese, ammonia, sulfide, tàbí nitrate àti oxygen tí ó ti yọ́. Àwọn ìyípadà Redox lè yí ìtọ́wò, àwọ̀, òórùn, àti ààbò omi tí a lè lò padà.
4. Awọn iyipo biogeokemika
Ìyípo erogba, nitrogen, sulfur, àti irin ni ipa gidigidi lori awọn iṣe redox ti awọn microorganisms maa n ṣe iranlọwọ fun.
Kókó Ọ̀rọ̀: Redox Potential (Ẹ̀)
Nínú geochemistry, àwọn ipò oxidative tàbí deductive ti àyíká kan sábà máa ń hàn gẹ́gẹ́ bí Eh (redox potential), nígbà gbogbo nínú àwọn units ti volts (V) tàbí millivolts (mV).
– High Eh → Ayika oxidative diẹ sii (ọpọlọpọ awọn oxidants wa, gẹgẹbi O₂).
– Kekere Eh → Ayika idinku diẹ sii (atẹgun ti o kere ju, aṣoju idinku ti o ni agbara, fun apẹẹrẹ ohun alumọni).
Eh kò dúró nìkan. Ó níí ṣe pẹ̀lú pH, ìwọ̀n otútù, àti ìdàpọ̀ kẹ́míkà ti omi náà. Nítorí náà, àwọn onímọ̀ nípa geochemist sábà máa ń lo àwòrán Eh–pH (àwòrán Pourbaix) láti sọ àsọtẹ́lẹ̀ ìrísí kẹ́míkà tí ó dúró ṣinṣin ti èròjà kan lábẹ́ àwọn ipò kan—fún àpẹẹrẹ, bóyá irin yóò dúró ṣinṣin bí Fe²⁺, Fe³⁺ ti yọ́, tàbí bí àwọn ohun alumọ́ni bíi hematite àti goetite.
Àwọn Àpẹẹrẹ Àwọn Ìlànà Redox Pàtàkì Nínú Geochemistry
1. Oxidation Pyrite àti Ìṣàn omi Àsìdì
Pyrite (FeS₂) jẹ́ ohun alumọ́ni sulfide tí ó wọ́pọ̀ nínú àwọn àpáta sedimentary àti àwọn agbègbè ìwakùsà. Nígbà tí a bá fi pyrite hàn sí atẹ́gùn àti omi, ó lè ṣe àtúnṣe láti mú àwọn ion sulfate àti hydrogen (H⁺) jáde, èyí tí ó lè fa àsídì.
Ni gbogbogbo (ni irọrun), iṣe naa le fa:
– ion sulfate (SO₄²⁻)
– Fe²⁺/Fe³⁺
– H⁺ (dín pH kù)
Ipa naa tobi pupo: pH kekere n tu awọn irin miiran (Al, Mn, Zn, Cu) kuro, o n ba awọn odo jẹ, o si n ba awọn eto-aye jẹ.
2. Idinku Sulfate ati Iṣeda Sulfide
Ní àwọn àyíká tí a ti ń gbé atẹ́gùn sí, àwọn bakitéríà tí ń dínà sulfate kù lè lo sulfate gẹ́gẹ́ bí ohun tí ń gba electron, tí ń ṣe sulfide (H₂S). Ìlànà yìí wọ́pọ̀ ní àwọn irà, àwọn adágún, tàbí àwọn agbada omi èyí tí ó ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ ohun èlò onígbà-ẹ̀dá.
Esi ni:
– òórùn “ẹyin jíjẹrà” kan ń jáde láti inú H₂S
– àwọn sulfide lè ṣe àgbékalẹ̀ pẹ̀lú Fe²⁺ láti ṣẹ̀dá àwọn ohun alumọ́ni bíi FeS tàbí pyrite (FeS₂), tí wọ́n lè ti sulfur àti irin pa ní ìrísí líle.
3. Ìyípadà irin àti Manganese nínú Omi ilẹ̀
Di omi inu ilẹ Tí atẹ́gùn tí ó ti yọ́ díẹ̀ bá wà, irin àti manganese sábà máa ń wà gẹ́gẹ́ bí Fe²⁺ àti Mn²⁺ tí ó ti yọ́ jù. Nígbà tí a bá fa omi yìí sí ojú ilẹ̀ tí ó sì kan atẹ́gùn:
– A fi Fe²⁺ ṣe oxidized sí Fe³⁺ ó sì ń ṣe ìṣàn pupa pupa (iron oxide/hydroxide)
– Mn²⁺ le ṣe awọn ohun idogo dudu (manganese oxide)
Èyí ṣàlàyé ìdí tí àwọn kànga kan fi ń mú omi jáde tí ó mọ́ ní àkọ́kọ́ ṣùgbọ́n tí ó yí àwọ̀ padà tí ó sì fi àbàwọ́n sílẹ̀.
4. Nitrogen Redox: Nitrogen, Nitrite, àti Ammonium
Nínú àwọn ètò ilẹ̀ àti omi:
– Lábẹ́ àwọn ipò oxidative, nitrogen sábà máa ń dúró ṣinṣin gẹ́gẹ́ bí nitrate (NO₃⁻).
– Lábẹ́ àwọn ipò ìdínkù, a lè dín nitrate kù nípasẹ̀ lílo lílo lílo gaasi N₂ (tí a tú sí ojú ọ̀run), tàbí kí ó parí sí ammonium (NH₄⁺).
Èyí ṣe pàtàkì nínú iṣẹ́ àgbẹ̀ àti ìbàjẹ́ omi ilẹ̀: nitrate máa ń yọ́, ó sì máa ń yípo, nígbà tí ammonium máa ń so mọ́ àwọn èròjà ilẹ̀ kan.
Ipa ti awọn microorganisms ninu awọn iṣeṣe Redox Geochemical
Ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ìṣe redox ní ìṣẹ̀dá ni àwọn ohun tí kòkòrò abẹ̀mí ń mú kí ó yára sí i gidigidi. Wọ́n ń lo ìṣe redox gẹ́gẹ́ bí orísun agbára, fún àpẹẹrẹ:
– àwọn bakitéríà tó ń mú kí irin gbóná (yí Fe²⁺ padà sí Fe³⁺)
– bakitéríà tó ń dín irin kù (yí Fe³⁺ padà sí Fe²⁺)
– awọn kokoro arun ti n dinku sulfate (SO₄²⁻ → H₂S)
– awọn kokoro arun nitrifying ati desnitrifying (iyipada nitrogen)
Ipa àwọn kòkòrò àrùn wọ̀nyí lè fa kí àwọn ipò redox ti ẹrẹ̀ tàbí omi inú ilẹ̀ yípadà kíákíá, pàápàá jùlọ tí ìpèsè àwọn ohun èlò onígbà-ẹ̀dá bá wà gẹ́gẹ́ bí olùfúnni ní ẹ̀rọ itanna.
Ipari
Àwọn ìlànà ìfàsẹ́yìn àti ìdínkù nínú geochemistry jẹ́ àwọn ìṣesí ìyípadà elekitironi tí ó ń ṣàkóso ìrísí kẹ́míkà, ìyọ́, àti ìṣípo ọ̀pọ̀ àwọn èròjà nínú àyíká Ayé. Àwọn ipò Redox (tí a sábà máa ń wọ̀n nípasẹ̀ Eh) ń pinnu bóyá àyíká kan máa ń dúró ṣinṣin àwọn oxides, sulfides, tàbí àwọn ìrísí tí ó yọ́ ti èròjà kan pàtó. Àwọn ìṣesí Redox tún ń kó ipa pàtàkì nínú ìyípadà ojú ọjọ́ ohun alumọ́ni, ìṣẹ̀dá irin, dídára omi inú ilẹ̀, ìbàjẹ́, àti àwọn ìyípo biogeochemical tí ó ní carbon, nitrogen, sulfur, iron, àti manganese nínú. Nípa lílóye redox, a lè sọ àsọtẹ́lẹ̀ àwọn ìyípadà geochemical nínú ìṣẹ̀dá àti ṣe àgbékalẹ̀ àwọn ọgbọ́n ìṣàkóso àyíká—fún àpẹẹrẹ, dídènà ìṣàn omi acid, ṣíṣàkóso àwọn ohun ìbàjẹ́, tàbí mímú dídára omi sunwọ̀n síi.
Tí o bá fẹ́, mo lè fi àpèjúwe àwòrán Eh–pH tí ó rọrùn kún un, àpẹẹrẹ ìṣòro lórí ṣíṣírò iye oxidation, tàbí àtúnṣe àpilẹ̀kọ náà tí ó dojúkọ àwọn ọ̀ràn ní Indonesia (fún àpẹẹrẹ, ìṣàn omi èédú acid, ilẹ̀ peat, tàbí ìbàjẹ́ arsenic nínú omi ilẹ̀).
