Kommentarer till rättningen av tentan i markkemi
2014-02-21
Fråga 1
Svar
A är lermineral (2:1-mineral), B är humus, C är seskvioxid. Full poäng för alla rätt och korrekta beskrivningar av hur laddningarna uppstår. För 2:1-mineralet ingår en (kortfattad) beskrivning av begrepp som isomorf substitution och hydratisering av kaliumjoner. För de pHberoende laddningarna i humus och seskvioxider ska det också korrekt framgå huruvida laddningen blir mer positiv eller negativ när pH ändras i en viss riktning. Beskrivningen ska även
ta upp vilka aktiva grupper som är aktuella för de pH-beroende laddningarna.
Missuppfattningar
• Lermineral: Sammanblandningar av begreppen ’lerpartikel’ och ’lermineral’ ger ett litet minus, eftersom det är partikelns laddningsegenskaper, och inte bara i vilken kornstorleksfraktion man hittar den, som är avgörande.
• Lermineral: Det är relativt vanligt att man blandar ihop begreppen ’utbytbar katjon’
och ’isomorf substitution’ (Al(III) istället för Si(IV) m.m.). Att endast ta upp isomorf
substitution eller hydratisering av mellanskiktskalium ger godkänt, men inte full pott,
på delfrågan om 2:1-mineral.
• Humus och seskvioxider: Ej full pott om man inte säger vilka aktiva grupper som är
verksamma, eller om det inte framgår hur de reagerar på en pH-förändring. Det händer
att man vänder på pH-beroendet, i något fall kanske för att man tillfälligt missat att
högre pH innebär lägre vätejonaktivitetet i lösningen.
• Allmänt: Det förekommer att man (här och i fråga 2) uttrycker att bundna baskatjoner
skulle innebära positiv laddning på jordpartikeln, när det snarare är negativt laddade
partiklar som binder till sig dessa katjoner i marken.
Fråga 2
Svar
Svaret beror på vilka jordmåner man valt. Lerminal med permanent CEC finns i många jordmåner med måttligt långt gången vittring, t.ex. inceptisoler och alfisoler. Humus föreligger i
särskilt hög halt i histosoler och i mårskiktet hos spodosoler, men finns (i mer måttliga halter)
i alla jordmåners A-horisont. Seskvioxider är särskilt vanliga i B-horisonten i oxisoler, men är
framträdande (om än i måttligare halter) i B-horisonten i spodosoler. Profilernas uppbyggnad
framgår av litteraturens jordmånskapitel. Kvaliteten hos jordmånsbeskrivningarna kan variera
mellan de tre man valt; poängsättningen försöker spegla ett slags genomsnittskvalitetet i svaret.
1
Missuppfattningar
• Det är vanligt med uppfattningen att inceptisolers laddade lermineral bara finns i Bhorisonten; i själva verket finns de i allmänhet i hela profilen (om inte modermaterialet
avsatts på något sätt som ger vid handen att de skulle vara mindre vanliga i Ahorisonten). En viss vittringsgradient finns dock, så att man kan förvänta sig något
lägre permanent laddning i C-horisonten än i A- och B-horisonterna.
• Uppfattningen att spodosoler skulle vara särskilt rika på negativt laddade lermineral
(2:1-mineral), särskilt i C-horisonten, är vanlig. I själva verket har modermaterialet till
en spodosol i allmänhet en tämligen grov textur (i vårt land högst ca 8% ler) och inslaget laddade lermineral, som främst hör hemma bland de finaste partiklarna, är inte
särskilt framträdande.
• Det är vanligt att man överdriver innehållet av humus i A-horisonten på ”vanliga”
jordmåner: entisol, inceptisol, alfisol m.fl. En A-horisont med humusinblandning är
det normala i flertalet jordmåner, men krävs ej, och kan rentav vara svag i de uppräknade jordmånerna. Som exempel på extraordinär ackumulation av organiskt material
faller det sig naturligare att nämna histosol eller O-horisonten i en spodosol.
• Oklart vilket slags laddade markpartiklar en viss jordmån är tänkt att exemplifiera.
Fråga 3
Svar
Korrekt rankning från mest till minst svårvittrat: Kalcit > olivin > biotit > kalifältspat. Det är
mineralens halt av kisel, och därmed förekomsten av de starka bindningarna mellan Si och O,
som bestämmer vittringsbarheten. För silikaternas del kan detta också beskrivas i termer av
strukturer: ösilikat (oliving), skiktsilikat (biotit), fackverkssilikat (kalifältspat).
Den inbördes rangordningen av olivin och biotit är något av en slamkrypare, och rättningen
har varit liberal. Olika ordningar kan tänkas, beroende på om man menar upplösning av hela
silikatstrukturen (olivin mycket mera lättvittrat än biotit) eller bara enstaka komponenter i
mineralet (teorin ni fått förutsäger att biotit skulle släppa K+ lättare än olivin skulle lösas i sin
helhet). Ett biläggande av denna fråga skulle kräva en detaljstudie av den forskningslitteratur
som finns rörande upplösningskinetik för dessa mineral.
Utlakningsämnen är baskatjonerna. Anrikas i sekundära mineral gör Al3+, Fe3+. Kisel är ett
mellanting i löslighetshänseende: delvis fälls Si ut i en del sekundära mineral, delvis lakas det
ut som kiselsyra, H4SiO4. Storlek/laddningsförhållandet är avgörande för katjonernas löslighet
respektive benägenhet att bilda jonbindningar i fasta mineral. För kisel kan man också anföra
denna egenskap, även om bindningen Si–O har delvis kovalent karaktär.
Missuppfattningar
•
Den vanligaste missen innebär att man räknar upp lättlösliga respektive svårlösliga
joner, men glömmer förklara vad som ger dem dessa egenskaper.
2
•
•
•
Adsorptionsprocesser och katjonbyten spelar också roll för hur lakbara olika joner
är. Benägenheten att fällas ut eller förbli i lösning är dock av överordnad betydelse
i det långa loppet; missar man dessa processer blir det inte full poäng. Det är relativt vanligt att man i generella ordalag talar om ’komplex’, men missar fenomenet
utfällning och bildning av sekundära minera.
En klurighet rör järnet: Inne i flertalet primära mineral är det mesta järnet i form av
Fe2+. Dess bindning till oxidjonerna i mineralet är ganska lätt att bryta upp när mineralet vittrar. När järnet vittrat fram, oxideras det till Fe3+, som har desto starkare
bindningar till oxid- och hydroxidjoner i de sekundära mineral som järnet fastläggs
i.
Det förekommer att man inte klart skiljer på ’markpartikel’ (mineral) och ’grundämne’. Frågans ’ämnen’ handlar om grundämnena K, Mg, Ca etc. Liknande
oklarheter kring vedertagna markkemibegrepp förekommer i svaren till fråga 1.
3
