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흙의 알루미늄 - 알루미늄에 대한 특별한 이해 필요
흙살림
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14-03-22 02:22
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흙의 알루미늄 - 알루미늄에 대한 특별한 이해 필요
알루미늄은 지구표면에서 세 번째로 많은 원소
흙을 구성하는 광물입자는 대부분 알루미늄원소(Al)를 함유하고 있다. 이 원소가 지구의 표면(地殼) 암석 중량의 8% 정도를 점유하고 있어 산소(45%)와 규소(27%)에 이어 세 번째로 많은 양이다. 흙에 대량으로 들어 있고 더욱이 산도(pH)가 낮은 산성토양에서는 알루미늄양이온(Al3+6H2O)이 증가하면서 수소이온(H+)을 양산하게 되어 작물생육에 유해하게 작용한다. 알루미늄은 산소와는 친화력이 강한 금속원소로 산화물이 되어 자연에서 원소상태를 유지하는 경우는 드물다.
흙의 조암광물인 장석, 운모, 각섬석, 휘석, 감람석, 준장석류 등의 결정구조에 규소와 함께 2대 기축원소로 자리하며 보석광물로 유명한 사파이어와 루비는 산화알루미늄(Al2O3)광물이다. 푸른색은 미량의 불순물인 철 또는 티타늄성분이, 붉은색은 크롬성분이 아름다운 색을 발현하는 것이다. 또한, 도자기원료로 사용되는 고령토(高嶺土)를 비롯하여 270여종이 알루미늄광물군에 속한다.
산과 염기 모두 화학 반응 가능
알루미늄은 산과 염기 어느 쪽으로도 화학적인 반응이 가능한 비교적 강한 산성을 띠는 대표적인 양성(兩性)원소이다. 풍화단계에서 pH 5이하에서는 조암광물의 Si-O-Al 연결고리가 파괴 분해되면서 분리 용출된 알루미늄양이온이 용액의 완충력을 조정하게 된다. 용액의 pH가 높아지게 되면 알루미늄양이온이 수산화알루미늄(깁사이트, Al(OH)3)과 수소이온으로 해리되면서 산도를 낮추게 된다. 결정의 깁사이트 광물은 열대의 옥시솔 토양에서 주로 생성되며 미사(微砂)의 입자로 단단한 백색의 단괴(團塊)를 형성하고 있다. 알루미늄양이온은 pH가 5에서 7로 변하는 과정에서 여러 형태의 알루미늄의 수산화물[Al(OH)x]이 생성된다.
울티솔 토양이 발달한 온대와 아열대기후에서는 수산화알루미늄의 결정도(結晶度)는 열대에 비해 약하지만 다양한 형태로 존재한다. 우리나라 경남 합천-산청지역의 고령토는 화강암의 주요 조암광물인 장석의 풍화작용으로 칼리 석회, 고토와 소디움성분이 방출되고 생성된 광물로 구성성분(AlSi2O5(OH)4)에서 최종적으로 규소원소마저 빠져나가게 되면 Al(OH)3만 남게 되고 결정화 되면서 깁사이트광물이 탄생되는 것이다. 이 광물을 통칭해 보크사이트(bauxite)라고 부르게 된 것은 남부 프랑스의 레 복스(Les Baux)마을에서 처음 관찰된데 유래된 것이다.
인산과의 친화력 강해
알루미늄양이온은 흙속의 주요 원소일 뿐만 아니라 이온의 특성상 음이온과의 친화력이 강해 흙의 관리에서 특별한 이해가 요구된다. 알루미늄과의 친화도가 낮은 질산(NO3-)이나 염소음이온(Cl-)은 활동성이 떨어지고 황산근(SO4)은 알루미늄수산화물의 표면에 화학적으로 흡착할 수 있는 능력이 있어 주로 Al(OH)3의 물분자와 배위자교환(配位子交換) 또는 수산기(OH-)에 흡착되어 보다 강한 형태로 결합하고 산성조건에서 반응이 이루어진다. 인산과의 반응은 매우 강한 친화력으로 알루미늄양이온이 구조기(OH-)를 제거하거나 인산으로부터 수소이온을 탈취하는 방법으로 강하게 흡착반응을 하며 알칼리조건에서 진행된다. 이같이 인산은 알루미늄수산화물과 반응하여 인산알루미늄 침전물을 형성하고 결정화되면서 새로운 불용성광물인 인산알루미늄광물(variscite)을 생성한다. 알루미늄수산화물이 다량인 흙에서 인산의 시비는 알루미늄과의 흡수, 흡착과 보유 보전의 복잡한 과정을 거쳐 많은 양이 불용성인산으로 흙에 고정되는 것이다.
적황색토, 화산회토는 알루미늄 친화도가 높은 인산질 비료 시용
우리나라 서해안의 저구능지에 분포한 적황색토(赤黃色土)나 제주도의 화산회토(火山灰土)는 pH가 낮은데 이는 알루미늄의 활성도가 높은데 기인된다. 이런 흙을 개량하기 위해서는 알루미늄과 친화도가 높은 인산질비료를 대량으로 시용하는 방법이 효과적이다. 알루미늄에서 지속적으로 유리되는 수소이온을 중화하여 pH를 교정하고 알루미늄에 피복층을 만들어 인산의 고정을 억제하면서 여분의 인산을 식물에 공급하여 단기간에 보통 흙으로 개량할 수 있는 비종으로는 알칼리도가 높은 용성인비가 추천된다.
흙을 구성하는 광물입자는 대부분 알루미늄원소(Al)를 함유하고 있다. 이 원소가 지구의 표면(地殼) 암석 중량의 8% 정도를 점유하고 있어 산소(45%)와 규소(27%)에 이어 세 번째로 많은 양이다. 흙에 대량으로 들어 있고 더욱이 산도(pH)가 낮은 산성토양에서는 알루미늄양이온(Al3+6H2O)이 증가하면서 수소이온(H+)을 양산하게 되어 작물생육에 유해하게 작용한다. 알루미늄은 산소와는 친화력이 강한 금속원소로 산화물이 되어 자연에서 원소상태를 유지하는 경우는 드물다.
흙의 조암광물인 장석, 운모, 각섬석, 휘석, 감람석, 준장석류 등의 결정구조에 규소와 함께 2대 기축원소로 자리하며 보석광물로 유명한 사파이어와 루비는 산화알루미늄(Al2O3)광물이다. 푸른색은 미량의 불순물인 철 또는 티타늄성분이, 붉은색은 크롬성분이 아름다운 색을 발현하는 것이다. 또한, 도자기원료로 사용되는 고령토(高嶺土)를 비롯하여 270여종이 알루미늄광물군에 속한다.
산과 염기 모두 화학 반응 가능
알루미늄은 산과 염기 어느 쪽으로도 화학적인 반응이 가능한 비교적 강한 산성을 띠는 대표적인 양성(兩性)원소이다. 풍화단계에서 pH 5이하에서는 조암광물의 Si-O-Al 연결고리가 파괴 분해되면서 분리 용출된 알루미늄양이온이 용액의 완충력을 조정하게 된다. 용액의 pH가 높아지게 되면 알루미늄양이온이 수산화알루미늄(깁사이트, Al(OH)3)과 수소이온으로 해리되면서 산도를 낮추게 된다. 결정의 깁사이트 광물은 열대의 옥시솔 토양에서 주로 생성되며 미사(微砂)의 입자로 단단한 백색의 단괴(團塊)를 형성하고 있다. 알루미늄양이온은 pH가 5에서 7로 변하는 과정에서 여러 형태의 알루미늄의 수산화물[Al(OH)x]이 생성된다.
울티솔 토양이 발달한 온대와 아열대기후에서는 수산화알루미늄의 결정도(結晶度)는 열대에 비해 약하지만 다양한 형태로 존재한다. 우리나라 경남 합천-산청지역의 고령토는 화강암의 주요 조암광물인 장석의 풍화작용으로 칼리 석회, 고토와 소디움성분이 방출되고 생성된 광물로 구성성분(AlSi2O5(OH)4)에서 최종적으로 규소원소마저 빠져나가게 되면 Al(OH)3만 남게 되고 결정화 되면서 깁사이트광물이 탄생되는 것이다. 이 광물을 통칭해 보크사이트(bauxite)라고 부르게 된 것은 남부 프랑스의 레 복스(Les Baux)마을에서 처음 관찰된데 유래된 것이다.
인산과의 친화력 강해
알루미늄양이온은 흙속의 주요 원소일 뿐만 아니라 이온의 특성상 음이온과의 친화력이 강해 흙의 관리에서 특별한 이해가 요구된다. 알루미늄과의 친화도가 낮은 질산(NO3-)이나 염소음이온(Cl-)은 활동성이 떨어지고 황산근(SO4)은 알루미늄수산화물의 표면에 화학적으로 흡착할 수 있는 능력이 있어 주로 Al(OH)3의 물분자와 배위자교환(配位子交換) 또는 수산기(OH-)에 흡착되어 보다 강한 형태로 결합하고 산성조건에서 반응이 이루어진다. 인산과의 반응은 매우 강한 친화력으로 알루미늄양이온이 구조기(OH-)를 제거하거나 인산으로부터 수소이온을 탈취하는 방법으로 강하게 흡착반응을 하며 알칼리조건에서 진행된다. 이같이 인산은 알루미늄수산화물과 반응하여 인산알루미늄 침전물을 형성하고 결정화되면서 새로운 불용성광물인 인산알루미늄광물(variscite)을 생성한다. 알루미늄수산화물이 다량인 흙에서 인산의 시비는 알루미늄과의 흡수, 흡착과 보유 보전의 복잡한 과정을 거쳐 많은 양이 불용성인산으로 흙에 고정되는 것이다.
적황색토, 화산회토는 알루미늄 친화도가 높은 인산질 비료 시용
우리나라 서해안의 저구능지에 분포한 적황색토(赤黃色土)나 제주도의 화산회토(火山灰土)는 pH가 낮은데 이는 알루미늄의 활성도가 높은데 기인된다. 이런 흙을 개량하기 위해서는 알루미늄과 친화도가 높은 인산질비료를 대량으로 시용하는 방법이 효과적이다. 알루미늄에서 지속적으로 유리되는 수소이온을 중화하여 pH를 교정하고 알루미늄에 피복층을 만들어 인산의 고정을 억제하면서 여분의 인산을 식물에 공급하여 단기간에 보통 흙으로 개량할 수 있는 비종으로는 알칼리도가 높은 용성인비가 추천된다.
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