Holdren & Speyer(1985)による〔『Reaction rate-surface area relationships during the early stages of weathering - I. Initial observations』(675p)から〕

『風化の初期段階における反応速度−表面積の関係 T.最初の観察結果』

【バッチ型反応器によるアルカリ長石の溶解実験】
surface reaction controlledsurface area controlled の違い】


Abstract
 It has commonly been assumed that the weathering rates of feldspars are proportional to their exposed surface areas. However, weathering does not affect the whole surface of a grain uniformly; preferential dissolution occurs at highly localized sites, which are determined by the location of crystalline defects. To examine the importance of reactions at these sites relative to those occurring on bulk surfaces, we compared the rates of dissolution of 5 different size fractions of an alkali feldspar, whose specific surface areas (m2/g) spanned a range of a factor of twenty.
 At any given pH value, the bulk dissolution rates (moles/g/h) for the five fractions varied by less than a factor of two. The results suggest that reactions at crystalline defects dominate weathering processes during the early stages of dissolution. Furthermore, the exposure of these defects is not simply or easily related to total surface area. These findings strongly suggest that care must be taken to distinguish between the surface reaction controlled mechanism and a surface area controlled model which is frequently - and incorrectly - assumed to be equivalent. The data presented here are consistent with the former mechanism but strongly dispute the latter.』

要旨
 長石の風化速度はその露出表面積に比例すると普通は考えられている。しかし、風化は一様に粒子の表面すべてに影響を与えるのではない;溶解は非常に局所的な部分で優先的に起こり、それは結晶欠陥の位置により決まる。全表面よりもこれらの部分で起こる反応のほうが重要であることを調べるために、比表面積(m2/g) で20倍の範囲にわたる、5種類の大きさの異なるアルカリ長石画分について、溶解速度を比較した。
 あるpH値で、5種類の画分の全溶解速度(モル/g/時間)は、2倍以内の範囲で変動した。この結果は、結晶欠陥での反応が、溶解の初期段階の風化過程で優勢であることを示す。さらに、これらの欠陥の露出の仕方は、全表面積と単純あるいは簡単な関係をもたない。これらのことから、表面反応がコントロールするメカニズムと表面積がコントロールするモデル、これらはしばしば間違って等しいものとみなされているが、とを区別するために十分な注意をはらわねばならない。ここに示したデータは、表面反応がコントロールするメカニズムと一致するが、表面積がコントロールするモデルとは相容れない。』

Introduction
Experimental methods
 
Starting material
 Dissolution experiments
 Analytical methods
Results and interpretation
Discussion
Summary
Acknowledgements
References



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