Do cú một lượng lớn trong thạch quyển và sự hoà tan thấp của chỳng trong điều kiện pH đất bỡnh thường nhụm, sắt và mangan hỡnh thành cỏc khoỏng vật dạng oxớt, oxyhydroxit và hydroxit quan trọng nhất trong đất. Những khoỏng vật này được nờu trong bảng 2.4 và cỏc cấu trỳc khối bỏt diện đặc trưng được chỉ ra ở hỡnh 2.5.
Trong số cỏc hợp chất của sắt được liệt kờ ở bảng 2.4 gơtit là khoỏng vật phổ biến nhất trong bất cứ điều kiện khớ hậu nào. Tuy nhiờn trong điều kiện oxyc (điều kiện nghốo silic, giàu secquioxit) và sự cú mặt của cỏc phối tử sắt dạng phức đó hạn chế sự kết tinh hoỏ (vớ dụ: cỏc phối tử hữu cơ hoặc cỏc anion silicat), ferihydrit (Fe10O15.9H2O) cú thể bị kết tủa từ dung dịch đất. Chất rắn kết tinh kộm này bao gồm cỏc phiến khối bỏt diện với Fe(III) phối trớ với O, OH và OH2. Ferihydrit cú thể biến đổi hoặc thành hematit cuối cựng biến thành gơtit hoặc trực tiếp biến thành gơtit.
Bảng 2.4 Cỏc loại oxyt, oxyhydroxit và hydroxit thường gặp trong đất
Tờn Cụng thức hoỏ họca Tờn Cụng thức hoỏ họca Anatas TiO2 Hematit a-Fe2O3
Binesit Na0.7Ca0.3Mn7O14.2H2 O
Boemit g-AlOOH Lepidocroxit g-FeOOH
Ferihydrit Fe10O15.9H2O Lithiophorit (Al,Li)MnO2(OH)2 Gipxit g-Al(OH)3 Magemit g-Fe2O3
Gơtit aFeOOH Magnetit FeFe2O4
Ghi chỳ: a-g biểu thị sự lốn chặt cỏc anion thành khối hỡnh lập phương, ngược lạia
biểu thị sự lốn chặt cỏc anion thành khối 6 cạnh. b- Một số ion Fe(III) tồn tại trong phối trớ khối tứ diện
Gơtit là oxyt sắt bền vững với động thỏi nhiệt nhất, vỡ vậy nú là pha rắn cuối cựng trong sột của đất. Như đó chỉ ra ở hỡnh 2.5, cỏc ion oxy trong gơtit nằm trong cỏc mặt phẳng, cũn cỏc cation Fe3+ được phối trớ trong khối bỏt diện bị búp mộo do dựng chung cỏc cạnh. Một số cỏc ion ở đỉnh của khối bỏt diện là cỏc nhúm hydroxyl, những nhúm này cú thể hỡnh thành cỏc liờn kết hydro với cỏc ion oxy bờn cạnh. Sự thay thế đồng hỡnh của Al cho Fe ở gơtit thường xuyờn xảy ra, đặc biệt ở cỏc đất bị phong hoỏ mạnh cú nhiều Al hoà tan.
Hỡnh 2.5 Cấu trỳc nguyờn tử của gơtit và gipxit chỉ rừ khối bỏt diện FeO3(OH)3 và Al(OH)6 trong cỏc phiến. Những đường gạch trong cấu trỳc của gơtit chỉ cỏc liờn kết hyđro giữa cỏc ion O và OH. G. Sporito, 1984.
Gipxit là khoỏng vật chứa nhụm quan trọng nhất. Cấu trỳc của nú được minh hoạ trong hỡnh 2.5. Cỏc phiến khối bỏt diện kộp được tớnh đến trong cấu trỳc được liờn kết với nhau bởi cỏc liờn kết hyđro giữa cỏc nhúm hydroxyl đối diện. Liờn kết hydro cũng cú thể xuất hiện giữa cỏc nhúm hydroxyl nằm dọc theo cỏc cạnh của của khối bỏt diện chưa được lấp đầy trong 1 phiến, do đú làm cho sự búp mộo của cỏc khối bỏt diện nhụm tăng lờn vượt xa sự búp mộo được gõy ra bởi sự dựng chung cỏc cạnh.
Khoỏng vật chứa mangan phổ biến nhất ở trong đất là binesit, cũn Lithiophorit một oxyhydroxit mangan khỏc cú rất ớt ở cỏc đất chua. Binesit bao gồm cỏc phiến khối bỏt diện
Gipxit,g-Al(OH)3 Gơtit,a-FeOOH
MnO68- liờn kết ở một kiểu nhất định với cỏc ion Mn(III), Mn(II), Na(I) và Ca(II) phối trớ với cả cỏc nhúm hydroxyl và cỏc phõn tử nước. Trong Lithiophorit, cỏc phiến khối bỏt diện MnO68- xen kẽ với cỏc phiến chứa khối bỏt diện Al0.67Li0.33.
Cỏc oxyt và hydroxit trong đất cú thể được hỡnh thành trực tiếp do sự phong hoỏ cỏc silicat nguyờn sinh hoặc do sự thuỷ phõn và và loại silic của khoỏng vật sột như smectit và kaolinit. Cỏc silicat lớp 2:1 cú thể phản ứng với cỏc polyme kim loại tớch điện dương (phương trỡnh 2.7a) để hỡnh thành lớp phủ trờn bề mặt chung của cỏc hydroxit kim loại. Trong một kiểu tương tự bề mặt của cac oxyt hoặc hydroxit mang cỏc nhúm hydroxyl cú thể phản ứng với cỏc polyme mang điện tớch õm (vớ dụ đioxyt silic) trong dung dịch đất và trở thành được phủ một lớp. Sự phong hoỏ hoỏ học trong đất dẫn đến sự hoà tan cỏc khoỏng vật và giải phúng những nguyờn tố được oxy hoỏ vào pha lỏng của đất và chớnh những nguyờn tố này dễ dàng thuỷ phõn để hỡnh thành những polyme-hydroxy cú chứa Al, Fe(III) và Si. Cỏc polyme-hydroxy nhụm là cỏc dạng chưa ổn định và bị hoà tan, sự hỡnh thành và sự tạo phức của chỳng trờn bề mặt giữa cỏc lớp của vecmiculit và smectit rất thuận lợi khi giỏ trị pH thấp hơn 6,0, nồng độ của cỏc hợp chất hữu cơ thấp và hàm lượng nước thay đổi thường xuyờn. Sự hiện diện của chỳng trờn một bề mặt giữa cỏc lớp cú thể được giải thớch là một bước trung gian trong sự hỡnh thành clorit bỏt diện kộp (bảng 2.3). Ngược lại, sự loại bỏ dần dần lớp chung hydroxit ở clorit quan sỏt thấy ở một số loại đất cú thể được xem là sự thoỏi hoỏ để hỡnh thành vecmiculit. Cỏc polyme hydroxy sắt cũng cú thể kết tủa trờn bề mặt cỏc khoỏng vật sột 1:1; cỏc chất kết tủa này trờn bề mặt của cỏc khoỏng vật sột 2:1 trong đất rất thấp. Trong trường hợp cỏc polime đioxyt silic, cỏc chất kết tủa bề mặt cú thể cú nhiều hơn được tỡm thấy trờn bề mặt nhúm hydroxyl lộ trần của kaolinit, gipxit và ở một mức độ nhất định gơtit.