Ґрунтові колоїди як носії сорбційних властивостей ґрунту

Тема 6 Ґрунтові колоїди та поглинальна здатність ґрунтів

Найважливіша особливість ґрунту - її гетерогенність і багатофазність. Завдяки цим властивостям більшість процесів, що протікають у ґрунтах, включаючи живлення рослин, міграцію й акумуляцію речовини, формування характерних ознак твердої фази ґрунту й ін., пов'язана з перерозподілом речовини між фазами ґрунту. Поглинання газів, парів і розчинених речовин твердими тілами і рідиною називається сорбцією.

Для розуміння ролі колоїдів в утворенні і функціонуванні ґрунти особливе значення має знання таких розділів колоїдної хімії, як вчення про колоїдні системи; теорія молекулярно-кінетичних явищ; вчення про поверхневі явища і теорія стійкості, коагуляції і стабілізації колоїдних систем, що включає будову частинок дисперсної фази (міцели), електричні властивості поверхневих шарів у дисперсних системах і єлектрокинетичні явища, будова дифузних подвійних шарів на поверхнях поділу фаз і ін.

Ґрунти - складна полідісперсна система, що складається з часток різноманітного розміру. Ґрунтові колоїди представлені частинками, діаметр яких лежить у межах 0,0001... 0,200 нм. Їхня кількість у ґрунті неоднакова - від 1...2 до 30...40% до маси ґрунту. Проте навіть при незначному вмісту в ґрунті частинок колоїдного розміру саме вони є головні носії сорбційних властивостей ґрунту. Причини цього: 1) ґрунтові колоїди навіть у мінімальнім вмісті являють собою основну долю загальної поверхні твердої фази ґрунту; 2) фізична і хімічна природа поверхонь ґрунтових колоїдів сприяє протіканню на них різноманітних сорбційних процесів.

Колоїдні частинки, кількість яких у ґрунті дорівнює 4% по масі, мають поверхню, що складає більш ніж 80% загальної поверхні твердої фази ґрунту. Прямі виміри поверхонь ґрунтових частинок різного розміру свідчать, що реальний внесок колоїдів у загальну поверхню ґрунту дуже високий, тому що значна частина ґрунтового мулу має пластинчасту форму, що істотно збільшує їхню поверхню.

Природа поверхонь ґрунтових колоїдів залежить від їхнього складу і будови. Загальна схема будови колоїдної міцели дана на рис. 1. Колоїди в ґрунті представлені мінеральними, органічними й органо-мінеральними сполуками.

6.1.1 Мінеральні колоїди

До мінеральних колоїдів відносять глинисті мінерали, колоїдні форми кремнезему і півтораоксиди.

Поверхня глинистих мінералів може нести негативний заряд внаслідок порушення зв'язків на краях кристалів, ізоморфних заміщень у сітках тетраедрів і октаедрів.ння заряджених поверхонь проявляються в різноманітнім ступені в різних глинистих мінералів. Завдяки наявності негативного заряду глини здатні до обмінного поглинання катіонів, кількісною мірою якого є ємність катіонного обміну (ЄКО), що вимірюється в м-екв. на 100 г речовини (ґрунти, мінерали, мулистої фракціїування заряду справляє вирішальний вплив і на катіонообмінну ємність. Мінерали, що набухають, при відсутності ізомірних заміщень мають настільки ж малу ємність поглинання, як і ті, що не набухають із структурою 1:1 (каолініт).

Негативний заряд у кристалічних глинистих мінералів не залежить від рН Колоїди, що несуть тільки негативний заряд, називають ацидоідами, а тільки позитивний заряд.

Поверхня аморфних мінералів, зокрема мінералів групи оксидів (гідрооксидів) має рН-залежний заряд (розмір і знак заряду). Такі колоїди називають амфолитоідами. В дуже кислих умовах деякі мінерали цієї групи можуть грати значну роль у формуванні сорбційних і колоїдних властивостей ґрунтів, укриваючи плівками кристалічні мінерали.

6.1.2 Органічні колоїди

Органічні колоїди ґрунту представлені переважно речовинами гумусової і білкової природи. Крім того, у ґрунтах можуть містити полісахариди й інші сполуки, що знаходяться в колоїдно-дисперсному стані. І ті й інші - амфолитоіди, проте в гумусових речовин внаслідок більш вираженої кислотної природи більш сильно, ніж у білків, виявляються властивості ацидоідів. Базоідні властивості органічних колоїдів пов'язані з наявністю в них активних аміногруп. Для гумусових колоїдів характерна висока ємність катіонного обміну.

Органічні колоїди знаходяться в ґрунті переважно в осадженому стані внаслідок зв'язування з полівалентними катіонами (у виді гелей). Їх пептизація, тобто перехід у стан колоїдного розчину (золя), відбувається під впливом лугів за рахунок утворення гумусових солей лужних металів.

6.1.3 Органо-мінеральні колоїди.

Органо-мінеральні колоїди представлені переважно сполученнями гумусових речовин із глинистими мінералами й обложеними формами полутораоксидів. Колоїди, що належать до даної групи, також мають високу ємність катіонного обміну, але дуже різноманітну внаслідок неоднорідного складу цієї групи сполук. Здатність до пептизації різноманітна і залежить від природи і розмірів частинок мінеральної компоненти. Очевидно, це найбільш різноманітна за складом і формою зв'язку група ґрунтових колоїдів.

6.1.4 Ступінь спорідненості до води

За ступенем спорідненості до води розрізняють гідрофильні (висока спорідненість) і гідрофобні (низька спорідненість) колоїди. Гідрофобні властивості ґрунтовим колоїдам, що проявляються, зокрема, у зниженій змочуваності, можуть надавати органічні речовини типу ліпідів, якщо вони покривають поверхню ґрунтових часток.

Дата добавления: 2014-01-04