Книжки по сільському господарству

Вбирна здатність і реакція ґрунту

Гудзь. Землеробство з основами ґрунтознавства і агрохімії

Самою активною фракцією фізичної глини дрібнозему ґрунту є колоїди. Колоїдами називаються дрібні часточки речовини, що мають розміри від 0,1 до 0,001 мк. Такі часточки речовини невидимі неозброєним оком, а наявність їх у розчині свідчить про те, що цей розчин не істинний. При відсутності колоїдів у розчині в останньому є лише молекули та іони мінеральних і органічних речовин — це істинний розчин. Молекули гумусових речовин належать до колоїдів, оскільки мають велику молекулярну масу.
Колоїдні часточки утворюються у природному середовищі двома шляхами: дисперсійним (подрібненням мінеральних уламків до розмірів колоїдних часточок) і конденсаційним (сполученням, ущільненням іонів і молекул). У колоїдних системах розрізняють дисперсну фазу (власне колоїдна часточка) і дисперсійне середовище (речовина, що знаходиться навколо колоїдної часточки: вода, повітря або тверде мінеральне середовище).
У ґрунті колоїди знаходяться у двох станах: у вигляді золя (колоїдний розчин) та у вигляді геля (колоїдний осад). Гелі ґрунту здатні зв'язувати та склеювати більш великі механічні елементи (мул, пил) в окремі агрегати різної величини і форми, які називають агрегатами, або структурними утвореннями. Від склеюючої властивості колоїдів (від лат. colla — клей) виникла їх назва.
У водному середовищі поведінка колоїдних часточок описується законами броунівського руху. Колоїди здатні проникати крізь звичайні паперові фільтри, а в клітинах живих організмів — крізь мембрани.
Найважливішою властивістю колоїдів є наявність на їхній поверхні електростатичного заряду. Колоїдні часточки з однойменними зарядами відштовхуються, а з різнойменними — притягаються (заряд може нейтралізуватись). Електронейтральна колоїдна часточка називається міцелою (рис. 1). Вона складається з ядра, розмір якого від 0,1 до 0,001 мк. У ґрунтах знаходиться понад 90% колоїдів, ядра яких представлені кристалічними уламками мінералів. На поверхні ядра знаходиться потенціал визначаючий шар, що визначає заряд колоїду. Ядра колоїдів, що мають у потенціал визначаючому шарі аніони, називаються ацидоїдами (у ґрунті більшість таких колоїдів). Якщо в потенціалвизначаючому шарі є катіони, то такі колоїди називаються базоїдами. Є ще третя група колоїдів, які називають ам-фолітоїдами. Вони здатні змінювати знак заряду (залежно від зміни реакції середовища). При наявності заряду на поверхні ядра навкруги колоїду в дисперсійному середовищі (вода) утворюється дифузний шар. В ацидоїдів у дифузному шарі знаходяться катіони, у базоїдів — аніони, в амфолітоїдів — катіони або аніони (залежно від зміни реакції середовища).
Рис. 1. Схема будови міцели ацидоїдного колоїду (за М. І. Горбуновим)
Рис. 1. Схема будови міцели ацидоїдного колоїду (за М. І. Горбуновим)
Ґрунтові колоїди бувають гідрофільними і гідрофобними, тобто їхній стан зумовлюють дипольні властивості води. Гідрофільними називаються такі колоїди, які здатні притягувати до своєї поверхні молекули води. Отже, утворюється багатошарова гідратна плівка (стан золя). Гідрофільність колоїдів посилюється при наявності в ґрунтовому розчині одновалентних катіонів, особливо катіонів натрію. Тоді колоїдна система ґрунту знаходиться в стані пептизації, тобто всі колоїдні часточки відокремлені чи зок- ремлені. Об'єднанню їх протидіють гідратні оболонки разом з катіонами натрію. При зволоженні такої ґрунтової маси відбувається її запливання, текучість, що призводить до різкого погіршення умов росту і розвитку рослин.
Гідрофобність ґрунтових колоїдів посилюється у присутності дво- і тривалентних катіонів, енергія взаємодії яких перевищує енергію диполя води. Наприклад, катіони кальцію легко відштовхують молекулу води від поверхні колоїдів, нейтралізують поверхневий заряд колоїдів. Звільнившись від гідратної плівки, такі нейтральні колоїди можуть випадати в осад. Відбувається явище коагуляції з утворенням геля (колоїдного осаду), яке супроводжується склеюванням механічних елементів ґрунту та агрегацією мінеральної маси, що призводить до поліпшення властивостей ґрунтів.
Внаслідок малих розмірів колоїди мають велику загальну поверхню. Так, якщо наповнити колоїдами посудину об'ємом 1 мл, то їх загальна поверхня буде дорівнювати майже 1 га (від 6000 до 10000 м ). Велика загальна і питома поверхня колоїдів зумовлює значну реакційну здатність, що має назву вбирна здатність ґрунту.
Вбирна здатність ґрунту — це властивість його поглинати (затримувати в собі) іони і молекули різних речовин, гази, рідини, сольові розчини, тверді часточки. Її величина визначається кількістю та якістю колоїдів ґрунту. Академік К. К. Гедройц створив вчення про вбирну здатність ґрунту. Сукупність ґрунтових колоїдів, мулуватих часточок і частково часточок дрібного пилу разом з увібраними іонами він назвав ґрунтовим вбирним комплексом (ГВК). К. К. Гедройц виділив п'ять видів вбирної здатності ґрунтів: механічну, фізичну, хімічну, фізико-хімічну і біологічну.
Механічна вбирна здатність зумовлена пористістю ґрунтової маси. Ґрунт затримує у своїй товщі часточки, що більші за розміри його пор. Величина механічного вбирання залежить від гранулометричного і структурного складу, складення ґрунтів. Завдяки механічному вбиранню утворюється мулуватий осад у заплавних і зрошуваних ґрунтах, проходить очищення стічних вод у полях фільтрації та у відстійниках, утворюється ілювіальний горизонт у ґрунтах з промивним типом водного режиму.
Фізична вбирна здатність ґрунтів означає зміну концентрації розчиненої речовини на межі розділу дисперсійного середовища і дисперсної фази. Фізичне вбирання залежить від кількості колоїдів ґрунту, що здатні фізично (на основі дії електростатичних сил) вбирати заряджені часточки (диполі води, катіони, аніони), створюючи різну концентрацію їх у ґрунтовому розчині.
Зміна концентрації речовини на поверхні розділу двох фаз, що зумовлена властивостями поверхні колоїдів, називається адсорбцією. У ґрунтах найбільш поширена позитивна адсорбція, при якій відбувається збільшення концентрації речовини на поверхні колоїдів. Значно рідше зустрічається негативна адсорбція, тобто зменшення концентрації речовин на поверхні дисперсної фази та її збільшення в дисперсійному середовищі. Таке явище характерне для аніонів, які можуть втрачатись з ґрунту при низхідному пересуванні води. В одних випадках це явище позитивне, наприклад при відмиванні солеутворюючих аніонів (хлор, сульфат-іони), а в інших — негативне, наприклад при втраті нітратів, фосфатів та інших поживних речовин. Тому добрива, що мають нітрат-іони, не рекомендується вносити в ґрунт за кілька місяців до посіву або восени.
Прикладом фізичного вбирання є адсорбція сухим ґрунтом пари води з повітря, адсорбція чорнила і типографської фарби на папері.
Хімічна вбирна здатність ґрунтів зумовлена здатністю аніонів розчинених солей утворювати з катіонами нерозчинні сполуки, що випадають в осад і примішуються до твердої фази ґрунту. Якщо в ґрунт внести суперфосфат Са(Н2Р04)2, то ця розчинна сіль може вступати в реакцію з солями заліза, утворюючи нерозчинний осад РеР04. З солями кальцію в такому випадку може утворюватись важкорозчинний у воді ортофосфат кальцію Са3(Р04)2. Дуже часто в ґрунтах при хімічному вбиранні проходить нагромадження в карбонатному горизонті важкорозчинного у воді кальциту СаС03.

Ви бачите тільки 33% питання.

Текст смс:
kksg
на номер
4345

Щоб отримати доступ до матеріалів сайту надішліть смс з текстом kksg на номер 4345. Після цього введіть номер мобільного, з якого ви надіслали смс. Вартість смс — 3 грн.