7/30/2019 Spsecific anion reactions.doc

1/3

Specific anion reactions

A hydrous oxide system is amphoteric, having either a negative or positive charge and

therefore either cation or anion exchange capacities, depending upon the pH. Although a

simple electrostatic approach explains the exchange properties of oxides, these solids also

possess the ability to specifically interact with various anions. This characteristic gives Fe or

Al oxide-dominated soils an adsorption capacity for some anions that is much greater than

predicted from electroneutrality only, that is, from the quantity of adsorbed anions required to

neutralize surface positive charge alone. In fact, iron oxides and other oxides can scavenge

arsenate, phosphate, molybdate, and similiar anions from solutions with high efficiency. One

theory advanced to explain this strong adsorption is ligand exchange, or anion penetration.

The oxygen ions on a hydrous oxide surface can be replaced by anions, such as the

oxyacids (e.g., phosphate, or perchlorate) and fluoride, that can enter into six-fold

coordination with Al3+ or Fe3+ ions. This exchange is known as ligand exchange, or anion

penetration, for it takes place within the crystal and renders the surfaces of oxides more

negative. The negative charge arises when a part of the liberated hydroxyl ions are

neutralized by the formation of water. Figure 6.2 ligand exchange can occur on surfaces

initially carrying a net negative, positive, or neutral charge. It is thus quite different from

nonspecific anion adsorption, which occurs only when the surface carries a net positive

charge. Ligand exchange may explain why weak acid anions show maximum adsorption at

pH values about equal to their pK values (figure 6.3). at pH = pK, both the amounts of anion

(dissociated acid) available for ligand exchanges and the amounts of proton donor

(undissociated acid) capable of neutralizing liberated OH are greatest.

Flouride ion is strongly adsorbed by several soil minerals. Figure 6.3 shows flouride

adsorption by goethite (FeOOH). Flouride adsorption conforms to the ligand exchange theory

and is probably favored by the close similarity in size of F- and OH- ions. In acid soils at

equal anion concentrations, F- adsorption predominates over that of other common anions.

This makes F- an effective desorbing agent for previously adsorbed anions.

Phophorus is an essential plant nutrient and is probably the most important example

of specifically adsorbed anions. Many soils fix large quantities of phophorus by converting

readily soluble phosphorus to forms less available to plants. In terms of ligand exchange or

anion penetration theory, phophorus adsorption on oxide surfaces can be explained by figure

6.4.

7/30/2019 Spsecific anion reactions.doc

2/3

Several investigators have shown that phosphorus-layer silicate adsorption reactions

consist of two stages. The initial rapid stage (completed in about 1 day) is followed by a

slower reaction which may continue for several weeks or even longer. The initial rapid

reaction can be envisioned as a combination of nonspecific adsorption and ligand exchange

on mineral edges. The slower reaction probably consists of a complex combination of

mineral dissolution and or precipitation of added P with exchangeable of mineral lattice

cations.

Low and black, for example, showed that P retention by kaolinite increased with time

and P concentration and that silica concentrations in...............

Reaksi spesifik anion

Sebuah sistem oksida hydrous adalah amfoter, yang memiliki salah satu muatan

negatif atau positif dan oleh karena itu baik kation atau anion kapasitas tukar, tergantung

pada pH. Meskipun pendekatan elektrostatik sederhana ini menjelaskan sifat pertukaran

oksida, padatan ini juga memiliki kemampuan untuk secara khusus berinteraksi dengan

berbagai anion. Karakteristik ini memberikan Fe atau tanah yang didominasi oksida Al

kapasitas adsorpsi untuk beberapa anion yang jauh lebih besar dari yang diperkirakan dari

electroneutrality saja, yaitu dari jumlah anion terserap diperlukan untuk menetralkan muatan

permukaan positif saja. Pada kenyataannya, besi oksida dan oksida lainnya bisa mengais

arsenate, fosfat, molibdat, dan anion serupa dari solusi dengan efisiensi tinggi. Salah satu

teori dikemukakan untuk menjelaskan adsorpsi yang kuat ini adalah pertukaran ligan, atau

penetrasi anion.

ion oksigen pada permukaan oksida hydrous dapat digantikan oleh anion, seperti

oxyacids (misalnya, fosfat, atau perklorat) dan fluoride, yang dapat masuk ke dalam

koordinasi enam kali lipat dengan ion Al3+ atau Fe3+. Pertukaran ini dikenal sebagai

pertukaran ligan, atau penetrasi anion, karena ia terjadi dalam kristal dan membuat

permukaan oksida lebih negatif. Muatan negatif muncul ketika bagian dari ion hidroksil

dibebaskan adalah dinetralisir oleh pembentukan air. Gambar 6.2 pertukaran ligan dapat

terjadi pada permukaan awalnya membawa muatan total negatif, positif, atau netral. Dengan

demikian sangat berbeda dari adsorpsi anion spesifik, yang terjadi hanya ketika permukaan

membawa muatan positif bersih. pertukaran ligan dapat menjelaskan mengapa anion asam

lemah menunjukkan adsorpsi maksimum pada pH sekitar sama dengan nilai pK mereka

(gambar 6.3). di pK = pH, baik jumlah anion (asam dipisahkan) yang tersedia untuk

7/30/2019 Spsecific anion reactions.doc

3/3

pertukaran ligan dan jumlah donor proton (asam terdisosiasi) mampu menetralkan OH

dibebaskan adalah terbesar.

Ion Fluorida sangat teradsorpsi oleh beberapa tanah mineral. Gambar 6.3

menunjukkan Fluorida adsorpsi oleh gutit (FeOOH). Fluorida adsorpsi sesuai dengan teori

pertukaran ligan dan mungkin disukai oleh kemiripan dalam ukuran F- dan ion OH. Pada

tanah asam pada konsentrasi anion yang sama, F-adsorpsi mendominasi atas bahwa anion

umum lainnya. Hal ini membuat agen desorbing F- yang efektif untuk anion sebelumnya

teradsorpsi.

Phophorus merupakan unsur hara penting dan mungkin adalah contoh yang paling

penting dari anion khusus teradsorpsi. Banyak tanah memperbaiki jumlah besar phophorus

dengan mengubah fosfor mudah larut dengan bentuk kurang tersedia bagi tanaman. Dalam

hal pertukaran ligan atau teori anion penetrasi, adsorpsi phophorus pada permukaan oksida

dapat dijelaskan dengan angka 6.4.

Beberapa peneliti telah menunjukkan bahwa fosfor-lapisan reaksi adsorpsi silikat

terdiri dari dua tahap. Tahap awal yang cepat (selesai dalam waktu sekitar 1 hari) diikuti oleh

reaksi lambat yang dapat berlanjut selama beberapa minggu atau bahkan lebih lama. Reaksi

cepat awal dapat dibayangkan sebagai kombinasi adsorpsi spesifik dan pertukaran ligan di

tepi mineral. Reaksi lebih lambat mungkin terdiri dari kombinasi kompleks pembubaran

mineral dan atau pengendapan ditambah P dengan tukar kation kisi mineral.

Rendah dan hitam, misalnya, menunjukkan bahwa retensi P oleh kaolinit meningkat

dengan konsentrasi waktu dan P dan bahwa konsentrasi silika masuk ..............