Лекция : Кіріспе. Топырақтың минералды бөлігі. Қазіргі топырақ химиясы, оның мазмұны және міндеттері
ІҮ. ТОПЫРАҚТЫҢ АНАЛИТИКАЛЫҚ ХИМИЯСЫ
жүктеу/скачать 4,65 Mb.
|
топырақ лекция
- Бұл бет үшін навигация:
- 4,5 лекция. Топырақтың органикалық бөлігі
- 7,8 лекция.Топырақ коллоидтары
- 9,10 лекция. Катиондар мен аниондардың топырақпен сңнірілуі.
| ІҮ. ТОПЫРАҚТЫҢ АНАЛИТИКАЛЫҚ ХИМИЯСЫ
1.ЭЛЕМЕНТТЕР МЕН ЗАТТАРДЫ АНЫҚТАУДЫҢ ИДЕНТИФИКАЦИЯ ЖӘНЕ САНДЫҚ ӘДІСТЕРІ (СПЕЦИФИКАЛЫҚ ЕМЕС) 2. ТОПЫРАҚТЫҢ ҚАСИЕТТЕРІН ЗЕРТТЕУ ӘДІСТЕРІ рН анықтау Тотығу-тотықсыздану потенциалды анықтау Коллоидты-химиялық көрсеткіштерді анықтау 3. ТОПЫРАҚТЫҢ СПЕЦИФИКАЛЫҚ КӨРСЕТКІШТЕРІН АНЫҚТАУ ӘДІСТЕРІ ГУМУСТЫҢ ТОПТЫҚ ЖӘНЕ ФРАКЦИЯЛЫҚ ҚҰРАМЫ АЛМАСУ КАТИОНДАР МИНЕРАЛДІ КОМПОНЕНТТЕРДІҢ ТОПТЫҚ ҚҰРАМЫ ТОПЫРАҚТЫҢ ҚЫШҚЫЛДЫҚ ПЕН НЕГІЗДІКТЕРІНІҢ ТҮРЛЕРІ ТОПЫРАҚТЫҢ КЛАССИКАЛЫҚ ХИМИЯЛЫҚ АНАЛИЗІНІҢ НЕГІЗІН ҚҰРАСТЫРҒАН К.К.ГЕДРОЙЦ, ОДАН КЕЙІН БҰЛ МӘСЕЛЕНІ ӘРІ ҚАРАЙ ДАМЫТҚАН АРИНУШКИНА Е.В. ЖӘНЕ ВОРОБЬЕВА Л.А. №4,5 лекция. Топырақтың органикалық бөлігі Топырақ гумусының табиғаты Топырақтың ерекше қасиеті ол органикалық заттардың болуы. Осы қасиеті топырақты ана жыныстардан ажыратады. Тау жынысы топырақ болып саналады, егер оның құрамында органикалық заттар п.б. Органикалық заттардың алғашқы қорлануы төменгі сатыдағы жануарлардың тіршілік әрекеті нәтижесінде түзіледі. Олар тау жыныстарында орналасады және жыныстарды топырақтарға айналдырады. Тау жынысы желде бұзылады және өте жоғары ылғалды сыйымдылықпен сипатталады. Организмдер жойылған соң олардың құрамындағы заттар топырақтарда ыдырау және қайта синтез процестеріне ыдырайды да топырақ гумусын түзеді. Гумустың мөлшері және құрамы оның топырақ профилінде таралуы топырақ түзілу процестерінің өзгешелігімен тығыз байланысты және әрбір топырақ типтерінде өзгешеленеді. Гумустың мөлшері мен құрамы топырақтың құнарлығын анықтайды. Топырақтың органикалық бөлігін келесі топтарға бөлуге болады: Жаңа және толық емес ыдыраған өсімдік және жануарларлық қалдықтар және гумус. Гумус өз кезінде келесі топтарға бөлінеді: 1.Гумус заттардың өзі 2.Органикалық қалдықтардың терең ыдырауының өнімдері және микроорганизмдердің ресинтезінің өнімдері. Ыдырау және ресинтез процестерінің өнімдері ол индивидуалды табиғаттағы органикалық қосылыстар (ақуыздар және аминқышқылдар , көмірсулар және олардың туындылары, майлар, шайыр, мигниндер және т.б) Топырақ гумусының спецификалық емес затарының арасында аминқышқылдарының әртүрлі өнімдері, төмен молекулалық органикалық қышқылдар (ұшқыш ж/е ұшқыш емес), полисахаридтер, әсіресе полиуронқышқылы ж/е олардың туындылары , аминқанттар, глюкозидтер, полифенолдар, биологиялық активті заттар (ферменттер, витаминдер, антибиотиктер). Көбінесе олар топырақта өте аз мөлшерде болады. Бірақ топырақта олардың топырақ процестерінің жүруіне өте маңызды ролі анықталған. Мысалы, минералдардың жерге мүжілуі, кейбір химиялық элементтердің топырақ профилі бойынша жылжуы, топырақ құрылымының түзілуі. Жиында индивидуалды органикалық қосылыстар топырақтың құрамындағы гумустың жалпы қорының 10-15% құрайды. Гумустың негізгі массасы 85-90% спецификалық бөліктен, яғни гумус заттарының өзінен тұрады. Гумусты заттар қышқылдың жоғары молекулалық қосылыстарынан тұрады. Олардың көбі топырақтың минералды бөлігімен әртүрлі формалары бар байланыста бола алады. Олардың топырақтан бөлінуі әртүрлі еріткіштердің көмегімен жүргізіледі. Бұл еріткіштер байланысты үзеді. Ең алдымен топырақ күкірт қышқылымен өңделіп калций ионынан босатылады. Гумусты заттардың негізгі топтары келесі: Гуминді қышқылдар Фульфо қышқылдар гуминдер Гумин қышқылдары топырақтан сілтілер әсерінен (ж/е басқа да еріткіштер әсерінен) күңгірт боялған ерітінді түрінде және қышқылдармен тұндырғанда аморфты тұнба түрінде (гель тәрізді) бөлінетін заттар тобы. Гумин қышқылдары келесі элементарлы құраммен сипатталады ( әр түрлі топырақтан бөлінген) С (50-60%), Н(2,8-6%) ,О(31-40%), N(2-6%) құрайды. Гумин қышқылдарының элементтік құрамындағы ауытқулар келесідей түсіндіріледі: 1.олар химиялық емес индивидуалды қышқылдар 2.олар құрамы ж/е қасиеті бойынша ұқсас жоғары молекулалық қосылыстар тобына жатады. Гумин қышқылдарының қалдығын талдау барысында көміртегі сутегі оттегі және азоттан басқа келесі элементтер анықталды. Ол P, S, Si, Fe, Al. Мөлшері 1-10% аралығында ауытқиды. Шеффер мен Ульрих гумин қышқылдарының құрылысының келесі принципін ұсынды. 1) Гумин қышқылдар полиондардан тұрады, олар моноондардан тұрады. Ал монондар микроқұрылыс бөлшектерден тұрады. Микроқұрылымдық бөлшектерге ядролар, функционалдық топтар, мостиктар жатады. Полиондар д/з ол мицелла, ал монондар мицеллены құрайтын молекулалар. Ядролар ретінде изо- ж/е гетероциклдік 6 не 5 мүшелік сақиналар және конденсациялық сақиналар саналады (бензол, нафталин, перрол, пиридин, фуран, атроцен, инзол, хинолин ж/е т.б). Гумин қышқылдарының ароматтық табиғаты Шмукпен анықталған (1927ж). Ядролардың құрамына гетероциклдік байланысқан азот кіреді. Бұл азоттың пайыздық мөлшері 40-50% құрайды (гумин қышқылдарының барлық азотына қатынасы). Бөлек ядролар бір-бірімен мостиктар арқылы байланысқан. Мостиктар бір атомнан н/е атомның топтарынан тұрады. Ароматты н/е хиноидты ядролар арасында мостик ретінде оттегі болады. (эфирлерде) Амин феноладар ж/е амин хенондар полимеризация процесіне бейім болады. Нәтижесінде азотты мостиктерді түзеді. Азот ашық мостикті түзеді н/е тұйық байланысқан мостикті түзеді. Алифатты (метиленді мостиктер де болуы мүмкін) сонымен қатар ядролар бір-бірімен тура байланыста болуы мүмкін. Функционалдық н/е реактивті – топтар сызықша полимерлі көмірсутектің бүйір жақты тізбектері . Функционалдық топтарға: карбоксильді, фенолгидроксильді, метоксилді ж/е карбоксильді топтар жатады (COH, OH, ОCH3). Карбоксильді топтардың болуы гумин зат/ды қышқылдарға жатқызады. №6 лекция Гумин қышқылының сулы суспензиясының рН=3. Гумин қышқылының қышқылдық гидролизінің өнімдерінде амин қышқылдары анықталған. Гумин қышқылдары жоғарлы мөлшерлі көміртегі бар заттар класына жатады. Карбонизді-көміртегі мөлшері көп болса. Ерекшеліктері: 1) Полидисперстілігі - бөлшектердің размерлері әртүрлі. 2) Гетерогенді құрылысы бойынша әртүрлі. Гумин қышқылдарының және бірвалентті негіздердің тұздары (NH4, Li, K, Na) еритін жоғары дисперсті заттар және күңгірт боялған зольдер түзеді. Бос гумин қышқылдары және олардың 2-3 валентті катиондары мен тұздары суда ерімейді және гель күйінде болады. Гумин қышқылдары гумустың ең бағалы бөлігі. Катиондарға қатысты олар жоғары сіңіру қабілетімен сипатталады және топырақтардың құрылысының түзілуінде маңызды роль атқарады және өсімдіктер үшін нәрлі заттардың немесе қоректену заттарының қоры болып табылады. Гумин қышқылдары азоттың қоры болып саналады . ФУЛЬВО ҚЫШҚЫЛДАРЫ -топырақтардың сілтілік сығындысын қышқылдап гумин қышықылы тұнбаға түскеннен кейін ерітіндіде қалатын сары және қызыл түсті гумусты заттар. Фульво қышқылы атауы олардың түстері не байланысты қойылған .Fulvus-сары. Гумин қышқылдары сияқты фульво қышқырдар құрылымы ұқсас , жоғары молекулалық қосылыстар. Фульво қышқылдарның элементарлы құрамы гумин қышқылының элементарлы құрамынан көміртегі мен азоттың аз мөлшерімен және оттегі мен сутегінің көп мөлшерімен ерекшеленеді. (C)=44-49% (H)=3,5-5% (O)=44-49% (N)=2-4% Көміртек сутек қатынасы С:Н фульво қышқырдарда гумин қышқылдарынан жоғары болады. Гумин қышқылдарының құрамындай фульво қышқырдарыда ароматты және алифатты топтар бар. Фульво қышқырдары жоғары гидрофильдікпен сипатталады. Фульво қышқылдарының функционалды топтарында карбоксилді және фенолгидроксилді топтар бар. Фульво қышқылдарының құрамындағы азот жартылай қышқылдық гидролиз кезінде ерітіндіге ауысады. Фульво қышқырдарының гидролиз өнімі ретінде амин қышқылдары болады .Фульво қышқылдары суда жақсы ериді.Олар өте күшті органикалық қышқылдар қатарына жатады рН=2,6-2,8. Минералдарды бұзады. Фульво қышқырдарының сілтілік және сілтілік жер металдарымен тұздары суда жақсы ериді ( топырақ жағдайында). Темір және алюминий мен фульво қышқырдар комплексті қосылыстар түзеді . Комплексті қосылыстар жоғары жылжуымен сипатталады (яғни ерігіштік). Гумин және Фульво қышқылдары арасында тығыз байланыс бар 2 топ қышқырдарының элементарлы құрамы дисперсті және кондесация дәрежесі оптикалық тығыздық электролиттердің сезімталдығы және коагулляция іс-әрекеті бойынша өзгешеленеді. Гумус қышқылының 2 топтар арасында ауыспалы формалары болады. Фульво қышқырдар біртіндеп гумин қышқылдарына айналады және керісінше. Кононова 1960 жылы келесі қорытындыға келді: Фульво қышқылды гумин қышқылдарының бастапқы формасы ретінде немесе олардың диструкция өнімдері ретінде қарастыруға болады. Неміс зерттеушілер фульво қышқырдарын бөлек қарастырмайды. Гумус заттардың бірлестірілген бөлігі ретінде есептейді. Бұл комплекстің құрамына гумин қышқылымен қатар ыдырау процесінің аралық өнімдерінің көп мөлшері кіреді. Шеффер Ульрих анықтады. Бірақ кеңес ғалымдары Тюрин гумус заттардың комплексінің ішінде 2 негізгі топтарын бөлуге болатынын айтқан. Қара түсті гумин қышқылы және ашық түсті фульво қышқылы. Себебі, олар қасиеттерімен топырақ түзілу процесіндегі роль бойынша өзгешеленеді. ГУМИНДЕР - топырақта сілті ерітінділермен бөліне алмайтын спецификалық органикалық заттардың бір бөлігі. Гуминдерді зерттеу барысында келесі тұжырымдамаға келді. Гуминдер деканцинирленген топырақты сілтімен әрекеттестіргенде түзілген гумусты заттардың комплексі дегенді дәлелдеуге мүмкін етті. Яғни гуминдер фульво және гумин қышқылдарынан түзіледі. Гуминдегі гумин қышқылдары сілтілерде еритін гумин қышқылымен салыстырғанда көміртегінің төмен, сутегі мен оттегінің жоғары пайызымен өзгешеленеді. №7,8 лекция.Топырақ коллоидтары Топырақ коллоидтарының және олардың қасиеттерінің топырақ түзу процесіне және құнарлығына маңызы. Топырақ коллоидтарының және олардың топырақ түзілу процестері мен топырақ құнарлығының маңызын анықтауда кеңестік ғалым Гедройцтың еңбектері маңызды роль атқарады. 20 ғасырдың алғашқы он жылдықтарында Гидройцтың жұмысы көбінесе топырақтың сіңіру қабілеті туралы мәселені 19 ғасырдың ортасында ашылған және біздің елімізде және шетелде көптеген зерттеушілердің назарын аударған құбылысты танытуға арналған. Топырақтың сіңіру қабілеті деп Гедройц келесі анықтаманы берген: топырақтың қосылыстары және олардың еріген бөліктерін, сондай-ақ минералды органикалық заттардың коллоидты шашыраңқы бөлшектер тірі микроорганизмдерді және өрескел суспензияларды ұстану қабілетін түсінді. Топырақ қандай жолмен сіңіретініне бұл кезде қандай процестің жүретініне тәуелді. Гедройц сіңіру қабілетін бірнеше топқа бөлген: -Механикалық -Физикалық -Физика-химиялық немесе алмасу -Химиялық -Биологиялық. Гедройц бойынша механикалық сіңіру қабілеті деген топырақ арқылы сүзілген судан бөлшектерді ұстау өзі арқылы өткізбеу топырақ қасиеті. Гедройц бойынша физикалық сіңіру қабілеті топырақтың қатты бөлшектерінің топырақ ылғалымен жанасу бетінде бос беттік энергияның болуымен байланысты. Бұл бүкіл молекулалардың бөлшектерінің бетімен тартылуын және итерілуін тудырады. Сонымен қатар әлсіз қышқылдар мен күшті негіздердің тұздарының гидролитикалық ыдырауының негізгі өнімдері. Топырақ оның қатты фазасындағы катиондарының бір бөлігін онымен жанасатын катиондардың эквивалентті санына айырбастауына қабілетті. Гедройц бұл қабілеттілікті физика-химиялық немесе алмасу қабілеті деп атаған. Гедройц бойынша химиялық сіңіру қабілеті топырақ ерітіндісіндегі болатын катиондар мен еріген тұздардың аниондары әрекеттесіп ерімейтін немесе аз еритін тұздарды түзіп ерітіндіден сәйкес тұздар түрінде тұнбаға түседі. Түзілген тұнба топырақтың қатты фазасына кіреді. Гедройц бойынша биологиялық сіңіру қабілеті топырақтағы өсімдіктер мен микроорганизмдердің болуымен байланысты. Екеуі де өмір сүру процесі кезінде топырақ ерітіндісінен әртүрлі заттарды сіңіреді. Нәтижесінде бұл заттар ерітіндіден жойылады және сіңірген денеде өңделеді. Гедройц 1. Топырақтағы катиондардың алмасуының заңдылықтарын және топырақ қасиеттеріне алмасу катиондарының құрамының әсерін зерттеген 2. катион сiңiрiлуiн анықтайтын әдістерін ұсынды. 3. негізгі топырақ типтеріне сипаттама берді 4. топырақ касиеттерi мен олардың топырақ коллоидтерінің күйінің ерекшелігінің арасындағы байланысты анықтады 5. коллоидты - химиялық белгiлерiне қарап, топырақтың жiктелуiн жасады. ТОПЫРАҚ КОЛЛОИДТЕРІҢ БӨЛШЕКТЕРДІҢ МӨЛШЕРІ ЖӘНЕ АГРЕГАТТЫқ ҚҰРАМЫ Коллоидты фракцияға диаметрі 0,2 мк -дан төмен топырақ бөлшектері жатады. Оның негізі келесі болып саналады. Бөлшектердің (әртүрлі диаметрлі) адсорбциондық қабілеті. Адсорбциондық қабілеті 0,2 мк бастап күрт артады. Топырақ коллоидтерi көбiнесе гель түрiнде болады және олардың бiраз ғана бөлiгi топырақта золь түрiнде болады. Топырақ гельдерi бiршама жағдайда топырақтың ірі бөлшектерімен байланысты, және олардың бетiн қабатпен жауып тұрады. Коллоидты фракция топырақ тәрiздi органикалық және минералды бөліктерден тұрады. Топырақтың органикалық заттары (гумин қышкылдары, фульво қышкылдар, гуминдер) жоғары дисперстi дәрежеге ие. Гумустың негiзгi бөлiгi бастапқы коллоидты және коллоидты фракцияның құрамына кіреді деп санауға болады, бөлшектердiң мелшерi <0,001 мм (<1 мк). Топырақ коллоидтерінің минералды бөлігі негізінен кристалдық құрылымды екіншілік минералдардан және аморфты заттардан тұрады. Коллоидты фракцияда бiрiншiлiк минералдардан бiраз мөлшерде кварц пен слюда кездеседі. Кварц жоғары химиялық тұрақтылықпен сипатталады. Басқа біріншілік минералдарға қарағанда кварц желдену процесіне тұрақты болады. Келесі біріншілік минералдар дала шпаттары оңай бұзылады және топырақтың кішкентай фракцияларында болмайды. Кристалдық құрылымды екiншiлiк минералдарға гидрослюд тобының сазды минералдары, монтмориллонит тобы, каолинит тобы, т.б. жатады. Сонымен қатар топырақ коллоидтерінің құрамында жартылай оксид тобының сазды емес минералдар кездеседі. Мысалы, гипсит және т.б. Алюмосиликатты минералдардың ішінде жоғары дисперсті дәрежемен монтмориллонит тобы сипатталады. Карбонатты топырақтың және ана жыныстардың коллоидты фракциясында CaCO3 кездеседі. Коллоидты фракцияның аморфты заттары Fe, Al, Si гидроксидтерімен және олардың әрекеттесу өнiмдерiнен тұрады. Тюрин озiнiн зерттеу нәтижесiнде 0,01мм төмен болшектi фракциясынын минералды бөлігінің 10%-і кристалдық емес коллоидтар. № 9,10 лекция. Катиондар мен аниондардың топырақпен сңнірілуі. Топырақтың сіңіру комплексі (ТСК) - ион алмасуға қабілеті топырақтардың қатты бөлігінің органикалық, минералды және органоминералды компоненттердің жиынтығы. ТСК құрамына алмасу реакцияларға қабілетті катиондар да кіреді. Топырақтың қатты фазаларының барлығы емес катион алмасу қабілеттілігіне ие. Алмасу қабілеттілігі жоқ минералдардың бірі ол кварц. Топырақтың иллдық фракциясында катион алмасу қабілеттілігі жоғары болады. >0,002-0,005 мм жоғары болса алмасу қабілеті төмен болады. ТСК құрамына кіретін катиондар және бұл катиондар тұздарының бейтарап ерітіндісімен әрекеттескенде басқа текті катиондарға алмаса алады. Сондықтан бұл катиондарды алмасу катиондар деп атайды. Алмасу катиондарға Ca2+, Mg2+, K+, Na+, H+, Al3+ және т.б. жатады. Катион алмасу реакция қайтымды реакция және келесі схема бойынша жүреді. Сыртқы ерiтiндiлер катиондары топырақпен сіңіріліп компенсацияланған иондар қабатынан ерітіндіге көшетін катиондардың эквиваленттік мөлшерін ығыстырады. Топырақтың фундаменталды қасиеттеріне катион алмасу қабілеттілігі жатады. Маңыздылығы: 1) физикалық қасиеттеріне әсер етеді. Алмасу катионының құрамына пептизация қабілеті тәуелді болады. Алмасу Na+ катионы топырақтардың жұқа дисперсті бөлігінің пептизациясына әсер етеді. Сонымен қатар топырақтың қабатшасының түзілуіне әсер етеді, құрылымын нашарлатады. Алмасу Ca2+ ионы топырақтардың суға тұрақты құрылымын қалыптастырады. 2) алмасу катиондарының құрамынан қатты фазалардың органикалық заттарды сіңіруі тәуелді болады. Сонымен қатар органоминералды қосылыстардың түзілуіне байланысты болады. 3) катион алмасу реакциялары топырақ ерітінділерінің рН-на және оның тұздық құрамына әсер етеді. 4) алмасу катиондар өсімдіктердің минералды қоректену элементтерінің көзі болып саналады. 5) алмасу катиондардың құрамы топырақтарды жіктеу және диагностикалау кезінде қолданатын маңызды көрсеткіш. 6) алмасу катиондардың құрамы тұздалған топырақтарды тазарту кезінде қолданылады. 7) катион алмасу заңдылықтар топырақтардың кейбір химиялық мелиорация түрлерінің теориялық негізі болып саналады. (Қышқылдық топырақтарды ізбестеу, ал саланитсіздерді гипстеу). •Алмасу реакцияға әсер ететін факторлар Сіңірілген катиондардың құрамы топырақ ерітінділерінің катиондарының құрамымен тепе-теңдік күйде болады. Коллоидтердің сыртқы қабатындағы катиондар мен оларды қоршайтын ерітінді арасындағы тепе-теңдік күрделі тәуелділікпен сипатталады. Оның негізгі факторлары: 1. катиондардың қасиеттері 2. адсорбенттердің қасиеттері 3. ерітінділердің қасиеттері. Катиондардың қасиеттері неғұрлым катион валенттілігі жоғары болса, соғұрлым оның сіңіру қабілеті, яғни теріс коллоидтердің компенсациялық қабатына енуі жоғары болады. Me+ Кішкентай ион оны қоршайтын сулы қабатымен бірге үлкен размерлі ионды түзеді. Үлкен гидратационды қабат болса катионның адсорбциялық қабілеті төмендейді. Бір валентті катиондар қатарында сіңіру қабілеті келесі ретпен артады: Li+ H+ + H2O = H3O+ диаметрі 1,35А Әртүрлі иондардың ығысу қабілеті де әртүрлі. Неғұрлым катион оңай сіңірілсе, соғұрлым ол қиын ығыстырылады. Бір валентті ығыстыру қабілеті келесі қатармен сипатталады: H+ Ығыстыруға келесі фактор әсер етеді: 1) қосылыстардың диссоциациялану дәрежесі. Диссоциациялану дәрежесі катиондардың валенттігі жоғары болса, соғұрлым ығыстыруы төмен болады. 2) адсорбенттердің қасиеті. Адсорбенттердің химиялық табиғаты мен құрылымы иондардың сіңірілуіне үлкен әсер етеді. Әртүрлі адсорбенттер катиондарды әртүрлі сіңіреді. Бір валентті катиондар К мен Н иондарымен жақсы сіңіріледі. Са мен Мg қарағанда. 3) ерітінділердің көлемі мен концентрациясы катиондардың сіңірілуіне әсер етеді. КАТИОНДАРДЫҢ ТОПЫРАҚПЕН СІҢІРІЛУІ. Топырақтың катионды сiңiруi коллоидтардың ең бiрiншi қасиетi. Катион алмасу тез дамыды. Бұл салада Гедройц жане Вигнердiң жұмыстары өте маңызды болды. Қазiргi кезде катиондардың алмасуы топырақтың коллоидтерi туралы iлiмнiң бiр бөлiгi болып саналады. КАТИОНДАРДЫҢ АЛМАСУ Сыйымдылығы. Алмасу формада катиондарды ұстай алатын топырақтың қабiлетi топырақтың алмасу сыйымдылығының шамасын анықтайды. Топырақтың сiңiру сыйымдылығы топырақтың 100г мг/экв пен анықталады. Топырақтың сiңіру сыйымдылығын анықтау үшiн Ва2+, NH4+ тұздарымен ығыстырады. Тұздың артық мөлшерi шайылады, сосын ығыстырушы катион басқа ионмен ығыстырылады және аналитикалық жолмен ерiтiндiде анықталады. Сiңiру сыйымдылығының шамасы келесі факторлармен анықталады: 1) топырақтағы жоғары дисперсті бөлшектердiң мөлшерімен; 2) топырақ коллоидтерiнiң химиялық және минералогиялық құрамымен; 3) топырақтың рН-мен. Топырақта жоғары дисперсті бөлшектердiң мөлшерi көп болса, онда олардың сiңіру сыйымдылығы да жоғары болады. Сазды топырақтың катиондарды сiңiру сыйымдылығы құмды топырақтарға қарағанда жоғары. Катиондардың гумусты қышқылдармен сiңірiлуi карбоксил топтарындағы сутегi катионымен айырбасуына негiзделген. Фенол топтарындағы сутектер сілтілік ортада ғана катиондармен орын басылады. Ал қалыпты жағдайда рН-4-8 аралықта катиондардың алмасуына қатысады. Топырақтың коллоидтерінің органикалық және минералды бөлшектерiнiң арасындағы әрекеттесуі катиондардың сiңiрiлу сыйымдылығын төмендетедi. рН жоғарылаған сайын сiңірiлу сыйымдылығының шамасы артады. Алмасу реакцияларға әсер ететін факторлар: табиғи топырақтарда, коллоидтерде сiңiрiлген күйде келесі иондар болады: Са, Mg, Na, NH, H Al. АЛМАСУ ЖЫЛДАМДЫҒЫ. Алмасу катиондарының жалпы мөлшерiнен басқа топырақта катиондардың жылжуы өте маңызды болып саналады. Сiңiрiлген катиондардың топырақпен байланысының тұрақтылығы неғұрлым төмен болса, соғұрлым иондардың жылжуы жоғары болады. Вигнер Освальттың көзқарасына негiзделiп, келесiнi айтқан - коллоидтардың беттерiнiң күрделi құрылымы осы беттегі орындардың бiрдей емес болуын көрсетедi. Беттiң шұңқыр орындарында катиондар берiк байланысады. Ал дөңес орындарда берiк байланыспайды. Гарбунов катиондардың жылжуын коллоидтардың минералогиялық құрамымен байланыстырады. Топырақтың катиондармен қанығуы төмендеген сайын катиондардың жылжуы да төмендейдi. Катиондардың алмасу емес сіңірілуі. Топырақпен сiңiрiлген катиондардың байланыстарының тұрақтылығы үлкен болуы мүмкiн. Нәтижесiнде катиондар алмастырылғыш емес болады, яғни бейтарап тұздардың катиондарымен ығыстырылмайды. Алмасу емес сiңiрiлуге немесе фиксацияға барлық топырақ катиондары, әcipece K+ және NH4+, иондары жақын болады. Бұл иондар өздерінің өлшемдерiмен ұқсас: r(K+) = 1,33A; r(NH4)=1,43А. Фиксацияланған немесе коллоидтармен берiк байланысқан катиондар өсiмдiктер мен микроорганизмдер үшiн қолайлы емес. Катиондардың фиксация механизмi келесi гипотезамен түсiндiрiледi: өлшемдерi үлкен болған кезде катиондар пакет арасындағы өрiстерге енедi және тетраэдр қабаттардағы оттекті атомдардың торында гексогональды орынды алады. Катиондардың алмасу емес күйге көшу процесi құрғатқанда жүредi. Алмасу емес сiңірiлу минералды топырақтың коллоидтерiмен байланысты. Катиондардың алмасу емес сiңiрiлу құбылыстарын топырақты сипаттау үшін қолданғанда 2 шама енгiзiледi: 1) табиғи топырақтың профилiнде алмасу емес катиондардың мөлшері; 2) катиондардың қосымша фиксациялану қабiлетi. Алмасу катиондардың құрамын және топырақтың сіңіру сыйымдылығын анықтау әдістері. Топырақтың алмасу катиондарын оқыған кезде келесi сұрақтарға назар аудару керек 1) сіңірілген катиондардың кұрамына, яғни әрбір катиондардың мөлшерiне 2) Катиондардың сiңiру сыйымдылығын, яғни катиондардың жалпы мөлшерiне. E=S + H Алмасу катиондарының құрамын анықтағанда оларды сiңiрiлген күйден тұздар мен кышқылдар ерiтiндiлерiмен топыраққа әсер ету арқылы ығыстырады. Ығыстырылатын ерiтiндiлер ретiнде Гедройц әдiсi бойынша NH4CI қолданылады. АНИОНДАРДЫҢ ТОПЫРАҚПЕН СІҢІРІЛУІ. Аниондардың топырақпен адсорбциясы бiрнеше факторларға тәуелдi: 1) аниондардың өздерiнiң ерекшеліктері 2) топырақтың коллоидтарының құрамы мен олардың электрокинетикалық қасиеттері 3) PH Егер аниондарды абсорбцияға қабiлетi жоғарылау реті бойынша орналастырса, онда келесi қатарды алуға болады: CI-= NО3< SO4 Фосфат иондарының топырақпен сiңiрiлуi өте күрделi құбылыс. Топырақтағы фосфат иондар өте сирек 3 валентті болуы мумкiн. Фосфор қышқылының диссоциациясы рН-қа тәуелді. Фосфор қышқылы сілтілік ортада ғана толық диссоциацияланады. Ал бейтарап, әлсiз қышқыл ортада дигидрофосфат жане гидрофосфат иондар түзіледі. Топырақтың фосфат иондарының физико-химиялық сiңiрiлуiнде аморфты топырақ коллоидтер Fe(OH)3 мен Al(OH)3 және сазды минералдар қатысады. Фосфат иондары компенсацияланатын қабаттың иондарына алмаса алады және өздері де активті анионмен орын басылады. Мысалы, арсенат, силикат, цитрат иондары. Фосфор тұзының молекулалары алмасу емес жолмен сiңiрiле алады. Минералдардың бөлшектерінің дисперстi дәрежесі үлкен болса, онда фосфат иондарының адсорбцияялануы төмен болады. Фосфордың топырақпен физико-химиялық сіңірілуі pH-қа тәуелдi. Қышқылдығы артқан сайын, фосфордың сiңiрiлуi артады. Себебi қышқылдық ортада жартылай оксидтердiң активтілігі артады. Сондықтан топырақтың фосфат иондарының физико - химиялық сiңiрiлуi барлық топырақтарда орын алады. жүктеу/скачать 4,65 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|