Fierul tetraedric accelerează schimbul de electroni în argile de aproximativ zece ori
Mineralele argiloase din clasa smectitelor pot conține cantități importante de fier structural. Spre deosebire de oxizii de fier, acestea nu se dizolvă atunci când fierul lor este redus, ceea ce le permite să fie reduse și reoxidate de multiple ori. Această proprietate le transformă într-un rezervor reciclabil de fier activ din punct de vedere redox, capabil să susțină respirația microbiană, să transforme contaminanții și să influențeze ciclul nutrienților și al elementelor în urme.
Cea mai mare parte a fierului din structura argilei se află în foaia octaedrică, însă unele smectite conțin fier și în foile tetraedrice. Contribuția acestui fier tetraedric a fost dificil de studiat, deoarece argilele naturale de referință conțin foarte puțin astfel de fier, iar conținutul său nu poate fi variat independent.
Cercetătorii au lucrat cu o serie de nontronite sintetice, în care conținutul de fier octaedric a fost menținut constant, în timp ce conținutul de fier tetraedric a variat sistematic. Argilele au fost reduse și reoxidate, proprietățile lor redox au fost măsurate prin analiză electrochimică mediată, iar un model bazat pe procese a fost utilizat pentru a separa parametrii termodinamici de cei cinetici.
Potențialele standard de reducere și vitezele de redistribuire a sarcinii în interiorul particulelor de argilă s-au dovedit în mare măsură insensibile la prezența fierului tetraedric. Prin urmare, termodinamica acestor argile este guvernată în principal de rețeaua de fier din foaia octaedrică.
În schimb, probele care conțineau fier tetraedric au schimbat electroni cu reducători și oxidanți dizolvați de aproximativ zece ori mai rapid decât proba fără acest tip de fier, chiar dacă o parte semnificativă a fierului tetraedric s-a pierdut în timpul primei reduceri. Autorii propun că siturile de fier tetraedric ar putea acționa ca o punte între suprafața argilei și fierul octaedric aflat dedesubt, menționând totodată că alte diferențe structurale între probe nu pot fi excluse ca factori contribuitori.
Parametrii argilelor sintetice s-au încadrat într-un interval restrâns atunci când au fost comparați cu cei ai smectitelor naturale de referință. Această convergență sugerează că smectitele bogate în fier ar putea fi reprezentate în modele geochimice cu un interval previzibil de potențiale de reducere.
