Грунтові колоїди і грунтовий вбирний комплекс

ПОНЯТТЯ ПРО ВБИРНУ ЗДАТНІСТЬ ГРУНТУ ТА ЇЇ ТИПИ

ВБИРНА ЗДАТНІСТЬ, КИСЛОТНІСТЬ І ЛУЖНІСТЬ ГРУНТІВ

Здатність твердої фази грунту вбирати тверді, рід-
кі і газоподібні речовини називають вбирною здатністю. Грунт вби-
рає речовини з грунтового розчину і грунтового повітря.

Вбирну здатність грунту грунтовно вивчав відомий грунтозна-
вець К. К. Гедройц. Залежно від природи вбирання він виділив та-
кі її типи.

Механічне вбирання відбувається під час фільтрації води крізь
грунт. При цьому пори і капіляри затримують частки, розмір яких
більший за діаметр капілярів. Завдяки механічному вбиранню лю-
дина одержує чисту джерельну воду, а саме явище широко вико-
ристовують при будівництві штучних фільтрів для очищення води.

Молекулярно-сорбційне, або фізичне, вбирання проявляється в
тому, що на поверхні колоїдів грунту вбираються молекули речо-
вин, які мають полярну будову. Прикладом фізичного вбирання є
адсорбція грунтом молекул води. Вода, увібрана колоїдами грунту,
називається гігроскопічною. Глинисті грунти, які містять в собі ве-
лику кількість колоїдних часток, мають високу гігроскопічність, пі-
щані, навпаки, є низькогігроскопічними.

Іонно-сорбційне, або фізико-хімічне (обмінне), вбирання —
здатність грунту вбирати на поверхні колоїдних часток іони і обмі-
нювати їх на еквівалентну кількість іонів грунтового розчину.

Хімічне вбирання зумовлено утворенням в грунтовому розчині
важкорозчинних сполук, які випадають в осад. Катіони і аніони,
які надходять у грунт з атмосферними опадами, добривами тощо,
взаємодіють з солями грунтового розчину. В результаті утворю-
ються нерозчинні або важкорозчинні сполуки. Наприклад:

1) CaCl₂ + Na₂CO₃ ® ¯CaCO₃ + 2NaCl;

2) [ГВК^2–] Са²⁺ + Na₂SO₄ ® [ГBK^2–] 2Na⁺ + ¯CaSO₄.

Біологічне вбирання зумовлене здатністю живих організмів, що
населяють грунт, засвоювати хімічні елементи. Після відмирання
організмів засвоєні ними хімічні елементи акумулюються у верхньо-
му шарі грунту у складі органічних речовин.

Тонкодисперсна частина грунту (частинки розміром
менше 0,001 мм) відіграє значну роль у фізико-хімічних процесах,
що відбуваються у грунті. Колоїдна частина цієї фракції (частки
розміром <0,0001 мм) має велику питому поверхню і високу вбир-
ну здатність, яка відіграє дуже важливу роль у грунтоутворенні.

Незалежно від походження колоїди несуть на своїй поверхні
заряд. Природа виникнення заряду у мінеральних колоїдів пояс-
нюється так. Уламки більшості глинистих мінералів мають крис-
талічну структуру. Всередині даного уламку енергетичні зв’язки
між іонами, атомами чи групами атомів взаємно врівноважені, а
на поверхні вони частково ненасичені. Поверхневі іони кристаліч-
ної решітки діють на вільні іони грунтового розчину — відштовху-
ють однойменні заряди або притягують іони з протилежним заря-
дом. Явище притягання іонів колоїдною часткою називають сорб-
цією (лат. sorbere—вбирання).

Сила сорбції окремого колоїду незначна. Проте при подрібнен-
ні уламків, коли різко зростає питома поверхня частокданої маси,
сумарний ефект дії поверхневих іонів стає значним. Заряд колоїдів
органічних речовин виникає за рахунок дисоціації водневих іонів
карбоксильних (СООН^—) і фенолгідроксильних (ОН^—) груп.

Якщо колоїдні частки знаходяться в розчині і взаємодіють з йо-
го іонами, то вони набувають певної будови.

Будова колоїдної міцели. Поняття колоїдна міцела ввів у ко-
лоїдну хімію швейцарський вчений грунтознавець Г. Вігнер. Осно-
вою колоїдної міцели є ядро, яке являє собою складну сполуку
аморфної або кристалічної будови різного хімічного складу.

На поверхні ядра розташований шар іонів, який визначає по-
тенціал частки. Ядро міцели з цим шаром іонів називають гра-
нулою. Між гранулою і розчином, що оточує колоїд, виникає елек-
тричний потенціал, завдяки якому з розчину вбираються іони з про-
тилежним зарядом. Так формується шар компенсуючих іонів. Таким
чином, навколо ядра міцели утворюється подвійний електронний
шар (рис. 17).

Іони компенсуючого шару, в свою чергу, розташовані навколо
гранули двома шарами. Внутрішній — нерухомий шар, іони якого
міцно утримуються на поверхні гранули. Гранулу разом з нерухо-
мим шаром називають колоїдною часткою. Зовнішній шар компен-

суючих іонів називають ди-
фузним. Іони цього шару мо-
жуть еквівалентно обміню-
ватись на іони грунтового
розчину.

В грунтах одночасно на-
явні мінеральні, органічні і
органо-мінеральні колоїди
Сукупність їх називають
колоїдним, або грунтовим
вбирним комплексом (КВК
ГВК).

Рис. 17. Схема будови колоїдної міцели.

Грунтові колоїди утво-
рюються в процесі вивітрю-
вання гірських порід і грун-
тоутворення в результаті
подрібнення крупних часток
або шляхом з’єднання мо-
лекулярно подрібнених ре-
човин. Їх стан підпорядко-
ваний законам фізичної і колоїдної хімії. В грунтових колоїдних
розчинах вони становлять дисперсну фазу, де дисперсним середо-
вищем є вода. Між дисперсною фазою і дисперсним середовищем
постійно відбуваються процеси взаємодії, існує динамічна рівно-
вага.

Фізичні властивості грунту і його родючість залежать від скла-
ду КВК і кількості увібраних іонів. Здебільшого в грунтах містять-
ся мінеральні колоїди груп монтморилоніту і каолініту, органічні
колоїди представлені гуміновими кислотами.

Дата добавления: 2015-05-24