نقش آهن در خاک

غلظت Fe3+ در خاک به PH وابسته است و در PH بین 5.6 تا 8 به حداقل خود می رسد. که متاسفانه اکثریت خاک های کشور نیز دارای این PH هستند. با افزایش PH خاک از 4 به 8 غلظت Fe3+ از 8- 10به 20-10کاهش می یابد. به طور کلی به ازاء هر یک واحد کاهش در PH فعالیت Fe3+ هزار بار افزایش می یابد. یون سه ظرفیتی آهن در خاک تقریباً تحرکی نداشته و در اکثر موارد غیر محلول است و در بعضی از لجن ها و توربها به خاک و لجن رنگ قرمز می دهد. در حالی که در شرایط احیایی خاک که در این حالت آهن دو ظرفیتی در خاک غالب می باشد رنگ خاک خاکستری و گاهی هم آبی به نظر می رسد. بنابراین رنگ های خاک می توانند تحت تاثیر اکسید های آهن باشند، اکسید های آهن نظیر گوتیت و هماتیت در اکثر موارد عامل تغییر رنگ در خاک ها می باشند. به طور کلی رنگ هائی که بین قرمز و بژ هستند از قبیل قرمز، زرد، نارنجی، قهوه ای، بژ و رنگ های بین خاکستری تا سبز در نتیجه وجود آهن در خاک پدید می آیند. برای مثال ترکیبات آهن دار و رنگ خاک های شامل آنها را در زیر ذکر می نماییم.
هماتیت به رنگ قرمز؛ گوتیت به رنگ زرد یا قهوه ای مایل به قرمز؛ هیدرات فریک به رنگ قرمز؛ اکسید فرو در محیط اسیدی سبز و در محیط قلیایی آبی؛ استیل پینو سیدریت به رنگ زرد؛ هیدرات فرو به رنگ سبز مایل به خاکستری؛ کمپلکس های آهن و رس و هوموس به رنگ قهوه ای سیاه؛ کمپلکس های فرو به رنگ خاکستری و کمپلکس های فری به خاک رنگ قرمز می دهند.
در خاک اکسید های آهن در اثر واکنش های فیزیکو شیمیایی تشکیل می گردند. و در طبقه بندی جزء کانی های فرعی خاک قرار می گیرند. اکسید های آهن که دارای ساختاری هشت وجهی می باشد. در حقیقت کلوئید های می باشند با بار متغیر، بدین معنی که بار سطحی آنها توسط پارامتر های که با محلول خاک در ارتباط می باشند تعیین می گردد. بنابراین بر حسب تغییرات PH می توانند آنیونها و کاتیونهای را جذب نمایند. این کانی ها در PH معینی، فاقد بار سطحی می باشند که در اصطلاح به آن نقطه ZPC می گویند. و بار سطحی کانی در PH پایین تر از نقطه ZPC مثبت بوده و می تواند آنیون ها را جذب نماید و در PH بالا تر از ZPC بار سطحی اکسید های آهن منفی شده و در نتیجه کاتیون ها را جذب می نمایند. لازم به ذکر است که مقادیر ZPC برای ترکیبات آهن و آلومینیوم بین 7 تا 9 تغییر می نماید. در زیر مهمترین اکسید های آهن موجود در خاک را بیان می کنیم.
1)              گوتیت (Goethite) :
گوتیت فراوان ترین و از نظر ترمو دینامیکی پایدار ترین اکسید آهن در خاک می باشد و فرمول کلی آن از قرار Fe2O3,H2O است ولی طبق نظریه Bragg برای نشان دادن بهترین صفات بلورین بهتر است آن را به صورت HFeO2 نمایش داد. گوتیت به صورت بلور های سوزنی شکل دیده می شود و در معادن آهن و در تشکیلات آلیوس(فراجی پن) و در بعضی فراسول ها مقدار قابل توجهی گوتیت وجود دارد. و به طور کلی گوتیت در خاک های شدیداً تخریب شده، بیشتر یافت می شود.
2)              هماتیت (Hematite) :
هماتیت ( -Fe2O3 ) دومین اکسید آهن فراوان در خاک است. این کانی در خاک های کاملاً تخریب شده، وجود دارد.
دو کانی گوتیت و هماتیت فراوان ترین و پایدار ترین (فاز های  ) اکسید های آهن موجود در خاک می باشند. ولی اکسید های آهن دیگری نیز در خاک موجود می باشند که از اهمیت کمتری برخوردار می باشند از قبیل :
مگنتیت (Fe3O4) ، مگهمیت (-Fe2O3) ، لپیدو کروسیت (-FeOOH) ، فری هیدرات (Fe10O15 . 9H2O) ، فراکسیت (-FeOOH) و آکاگانتیت (-FeOOH)
در بیشتر نقاط کشور ما، مهمترین عامل کمبود آهن، زیادی بی کربنات در محلول خاک است که این بی کربنات خود نیز حاصل انحلال آهک در محلول خاک است.
بی کربنات تولید شده در محلول خاک، خاصیت بافری دارد بدین معنی که با جلوگیری نسبی از کاهش PH در اطراف ریشه از حلالیت بیشتر ترکیبات آهن دار و قابلیت جذب آهن می کاهد. برای تعیین اثرات کربنات کلسیم،  روی جذب آهن از ضریب مخصوصی استفاده می شود که آنرا کلروز خاک (IPS) می نامند که از ضرب در صد کربنات کلسیم خاک در میزان آهن موجود در خاک بدست می آید. شرکت گلشن داروی کویر...