Hostname: page-component-77c89778f8-swr86 Total loading time: 0 Render date: 2024-07-19T01:14:37.506Z Has data issue: false hasContentIssue false
  • English
  • Français

Multiple-Ion Diffusion—I. Techniques for Measuring and Calculating Apparent Self-Diffusion Coefficients in Heteroionic Systems

Published online by Cambridge University Press:  01 July 2024

D. A. Brown ,
J. E. Dunn  and
Ben Fuqua
D. A. Brown
Affiliation:
Department of Agronomy, University of Arkansas, Fayetteville, Ark. 72701
J. E. Dunn
Affiliation:
Department of Agronomy, University of Arkansas, Fayetteville, Ark. 72701
Ben Fuqua
Affiliation:
Department of Agronomy, University of Arkansas, Fayetteville, Ark. 72701
Get access Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

This investigation was designed to integrate the quick-freeze technique for ion diffusion with two computer programs to permit the simultaneous measurement and calculation of the diffus-ivity of a variable number of ions in heteroionic soil system. Kaolinite clay was prepared so as to have the following percentage saturations of the CEC, Sr2+65, Mg2+15, Rb+10, Na+5 and H+5. A quadruplicate radioisotope tag consisting of 85Sr, 28Mg, 86Rb, and 22Na was used to measure the diffusivity of each ion. The complex spectra were resolved by use of Schonfeld’s revised Alpha-M computer program. A probit-transformation procedure was formulated into a computer program to enable the calculation of each diffusion coefficient. These programs are described and illustrated with the diffusivity of 86Rb in kaolinite clay.

Résumé

Résumé

Cette étude a pour but d’intégrer la technique de gel rapide pour la diffusion des ions à deux programmes d’ordinateurs en vue de permettre la mesure et le calcul simultanés de la diffus-ivité d’un nombre variable d’ions dans les systèmes de sols hétéroioniques. L’argile kaolinite a été préparée de telle sorte à avoir les pourcentages de saturation suivants du CEC, Sr2+65, Mg2+15, Rb+10, Na+5 et H+5. Un traceur radioisotope en quatre exemplaires consistant en 85Sr, 28Mg, 86Rb, et 22Na a servi pour mesurer la diffusivité de chaque ion. Les spectres complexes ont été résolus par le programme d’ordinateur Alpha-M revisé de Schonfeld. Une méthode de transformation sévère a été mise en formule et introduite au programme de l’ordinateur pour permettre le calcul de chaque coefficient de diffusion. Ces programmes sont décrits et illustrés avec la diffusivité de 86Rb dans l’argile kaolinite.

Kurzreferat

Kurzreferat

Diese Untersuchung sollte der Integrierung der Schnellfriertechnik für lonen-Diffusion mit zwei Computerprogrammen dienen, um gleichzeitige Messung und Berechnung der Diffusivität einer variablen Anzahl von Ionen in heteroionischen Bodensystemen zu gestatten. Kaolinitton wurde so präpariert, daß er die folgenden prozentuellen Sättigungen der Kationenaustauschleistung aufwies: Sr2+65, Mg2+15, Rb+10, Na+5 und H+5. Eine vierfache Radioisotopenmarkierung umfassend 85Sr, 28Mg 86Rb, 22Na wurde zur Messung der Diffusivität jedes Ions benutzt. Die komplizierten Spektren wurden unter Anwendung des revidierten Alpha-M Computerprogramms von Schonfeld aufgelöst. Es wurde eine Probit-Umwandlungsmethode in einem Computerprogramm verarbeitet, um die Errechnung jedes Diffusions-Koeffizienten zu ermöglichen. Diese Programme sind mit der Diffusivität von 86Rb in Kaolinit-Ton beschrieben und veranschaulicht.

Резюме

Резюме

Задачей исследования была подготовка техники быстрого замораживания для изучения ионной диффузии с использованием вычислительных машин с тем чтобы одновре¬менно производить измерения и вычисления диффузионного перемещения разнообразных ионов в гетероионных почвенных системах. Каолинитовая глина была приготовлена таким образом, чтобы насыщение ее емкости катионного обмена составляло (в %): Sг2+-65; Ме2+-15; Rb+-10; Na+-5; Н+-5. Для измерения диффузионного перемещения ионов использовались радиоизотопы 85Sг, 28Мg, 86RЬ, 22Nа. Сложные спектры были расшифрованы с помощью вычислительной машины по заново проверенной Альфа-М программе Шонфелда. Специаль ные программы для вычислительной машины позволили вычислить каждый коэффициент диффузии. Эти программы охарактеризованы и проиллюстрированы диффузионным распро¬странением 86КЬ в каолинитовой глине.

Type
Research Article
Information
Clays and Clay Minerals , Volume 17 , Issue 5 , October 1969 , pp. 271 - 277
Copyright
Copyright © 1969, The Clay Minerals Society

Access options

Get access to the full version of this content by using one of the access options below. (Log in options will check for institutional or personal access. Content may require purchase if you do not have access.)

Footnotes

*

Contribution from the Department of Agronomy, Arkansas Agricultural Experimental Station, Fayetteville, Arkansas.

References

Barber, Stanley A. (1962) A diffusion and mass flow concept of soil nutrient availability: Soil Sci. 93, 29–49.CrossRefGoogle Scholar
Brown, D. A., Fulton, B. E. and Phillips, R. E. (1964) Ion exchange-diffusion —I. A quick-freeze method for the measurement of ion diffusion in soil and clay systems: Soil Sci. Soc. Am. Proc. 28, 628–632.CrossRefGoogle Scholar
Brown, D. A., Phillips, R. E., Ashlock, L. D. and Fuqua, B. D. (1968) Effect of Al3+ and H+ upon the simultaneous diffusion of 83Sr and 86Rb in kaolinite clay: Clays and Clay Minerals 16, 137–146.CrossRefGoogle Scholar
Finney, D. J. (1962) Probit Analysis: pp. 20–47, 264-267, Cambridge University Press, London.Google Scholar
Gast, R. G. (1962) An interpretation of self-diffusion measurements of cations in clay-water systems: J. Colloid Sci. 17, 492–500.CrossRefGoogle Scholar
Graham-Bryce, I. J. (1963) Self-diffusion of ions in soil-I. Cations: J. Soil Sci. 14, 188–194.CrossRefGoogle Scholar
Husted, Robert F. and Low, Phillip F. (1954) Ion diffusion in bentonite: Soil Sci. 77, 343–353.CrossRefGoogle Scholar
Lai, T. M. and Mortland, M. M. (1961) Diffusion of ions in bentonite and vermiculite: Soil Sci. Soc. Am. Proc. 25, 353–357.CrossRefGoogle Scholar
Kemper, W. D. (1960) Water and ion movement in thin films as influenced by the electrostatic charge and diffuse layer of cations associated with clay mineral surfaces: Soil Sci. Soc. Am. Proc. 24, 10–16.CrossRefGoogle Scholar
Lopez-Gonzales, J. de D. and Jenny, Hans (1959) Diffusion of strontium ions in ion exchange membranes: J. Colloid Sci. 14, 533–542.CrossRefGoogle Scholar
Phillips, R. E. and Brown, D. A. (1964) Ion exchange-diffusion—II Calculation and comparison of self- and counter-diffusion coefficients: Soil Sci. Soc. Am. Proc. 28.CrossRefGoogle Scholar
Phillips, R. E. and Brown, D. A. (1966) Counter diffusion of 86Rb and 89Sr in compacted soil: J. Soil Sci. 17, 200–211.CrossRefGoogle Scholar
Schofield, R. K. and Graham-Bryce, I. J. (1960) Diffusion of ions in soils: Nature 188, 1048–1049.CrossRefGoogle Scholar
Schonfeld, Earnest (1967) Alpha-M, an improved computer program for determining radioisotopes by the least-squares resolution of γ-ray spectra. Program No. 10661 (revised): Oak Ridge National Laboratory. Oak Ridge, Tenn.CrossRefGoogle Scholar