Главная страница Случайная страница
Разделы сайта
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Тақырып Топырақ коллоидтары және топырақтың сіңіру қабілеті
|
|
Мақ саты: т опырақ коллоидтары, қ ұ рылуы, қ ұ рамы, қ асиеттері жә не топырақ тың сің іру қ абілетін оқ ып білу.
Дә ріс сұ рақ тары:
1 Топырақ коллоидттары, олардың қ ұ рылысы, қ асиеттері жә не қ ұ рамы
2 Топырақ тың сің іру қ абілеті жә не оның тү рлері
3 Топырақ тың сің іру сиымдылығ ы жә не ә ртү рлі топырақ тардағ ы алмасу катиондарының қ ұ рамы
4 Топырақ тың сің іру қ абілетінің маң ызы
5 Топырақ қ ышқ ылдығ ы, сілтілігі
6 Топырақ тың буферлігі
1 Топырақ кү рделі полидисперсті жү йе, ә ртү рлі мө лшердегі бө лшектерден тұ рады. Топырақ тың ең дисперсті бө лігі коллоидтар (бө лшектердің мө лшері немесе кө лемі 0, 0001 мм-ден тө мен) тү рінде болады. Олар топырақ салмағ ының 1-2%-нен -30-40%-на дейігні, бірақ олардың топырақ тың қ асиеттері мен қ ұ нарлылық дең гейіне деген ә сері ө те ү лкен.
Коллоидтар – екі фазалы жү йе жә не дисперсті фазамен (коллоидті бө лшектер массасы) дисперсті ортадан (топырақ ерітіндісі) тұ рады.
Топырақ коллоидтарының ерекшеліктері болып ө те ү лкен жалпы жә не сыбағ алы ү лесті бет ауданы, сонымен қ атар дисперсті фазамен дисперсті ортаның бө ліну шекарасында иондардың қ ос электрлік қ абатының болуы.
Жалпы жә не ү лесті ү лкен бет ауданы жоғ арғ ы дә режедегі дисперстілікпен қ амтамасыз етілген, сондық тан коллоидтің массасы оның бетіне қ арағ анда ү лкен емес. Бұ л ерекшелік коллоидтардың реакциялық қ абілетін анық тайды.
Вигнердің ұ сыныс бойынша коллоидты бө лшекті мицелла деп атайды.
Мицелланы схема тү рінде былай кө рсетуге болады:
Ө зегі немесе ядросы – қ атты бө лшек, заттар молекулаларының ұ йытқ ысынан тұ рады. Ө зектің ү стінде иондардың қ ос электрлік қ абаты қ алыптасқ ан, ол коллоидтың потенциалын анық тайтын ө зекпен тығ ыз байланысқ ан ішкі қ озғ алмайтын иондар қ абаты жә не иондардың қ арсы зарядты қ абатының орнын толтыратын сыртқ ы қ абаттан тұ рады. Ө зекпен потенциал анық тайтын иондар қ абатын гранула деп атайды. Орнын толтыратын қ абаттағ ы иондардың бір бө лігі қ озғ алмайтын болып келеді, ү йткені иондардың ішкі қ абатымен тығ ыз байланысқ ан, ал екінші бір бө лігі қ озғ алмалы келеді де сыртқ ы немесе диффузды қ абатты қ ұ райды, бұ л қ абатта алмасу реакциясына қ абілеті бар иондарды қ ұ райды.
Потенциалын анық тайтын қ абаттағ ы иондардың қ ұ рамына байланысты ацидоидтар, базоидтар жә не амфолитоидтарды ажыратады
Ацидоидтар – теріс зарядты коллоидтар, потенциал анық тайтын қ абатта аниондардан тұ рады, ал диффузиялыда – катиондар.
Базоиды – оң зарядты коллоидтар, потенциал анық тайтын қ абатта катиондардан тұ рады, ал диффузиялы қ абатта – аниондар.
Амфолитоиды – қ оршағ ан ортаның реациясына байланысты ө згермелі коллоидтар, олар ө здерін базоидтар немесе ацидоидтар тү рінде кө рсетуі мү мкін.
Топырақ тағ ы коллоидтардың негізігі массасы - ацидоидтар.
Сұ йық фазағ а байланысты коллоидтар гидрофильді жә не гидрофобты болады. Гидрофильді коллоидтар суды мол сің іріп тұ тады, ал гидрофобтылардың қ асиеті керісінше, шамалы.
Коллоидтар топырақ та золь (коллоидтік ерітінді) жә не гель (коллоидтік тұ нба) кү йлерінде кездеседі жә не олар бір кү йден екінші кү йге кө ше береді.
Коагуляци я – коллоидтің ерітіндіден тұ нбағ а кө шуі, ал керісінше, тұ нбадан ерітіндіге кө шуін пептизация (бытырау) деп атайды.
Золь кү йінда коллоидтар топырақ тың қ абаттарында жылжып, жиылады, ал гель кү йінда топырақ та бекіп қ алады. Яғ ни, коллоидтар қ ұ рамындағ ы қ оректік заттар жылжижы жә не бекиді. Сонымен бірге коллоидтар гель кү йіне кө шу барысында топырақ тү йіршікгтілігін қ алыптастырады.
Коллоидтардың адсорбтық қ асиеттерінің – топырақ ерітіндісіндегі заттардың катиондар, аниондар жә не тұ тас молекулаларын сору маң ыздылығ ы ө те зор.
Коллоидтар топырақ та ү ш тү рде минаралды, органикалық, органикалы-минералды қ осылыстар тү рінде кездеседі.
Минералды коллоидтар балшық ты минералдар, кремний, темір, алюминий тотық тарының коллоидты тү рінде кездеседі.
Топырақ та органикалық коллоидтар ең алдымен гумусты қ ышқ ылдар мен олардың тұ здары (гуматтар, фульваттар) ретінде кездеседі. Олардың бә рі нақ тылы ацидоидтар. Гумусты заттардың ерекшеліктері катиондардың алмасып сің іру қ абілетінің ө те жоғ ары сиымдылығ ы, осығ ан орай олар топырақ тың сің іру қ абілетіндегі рө лі ө те зор.
Органикалы-минералды коллоидтар барлық топырақ тардың ү стің гі қ абатында кө п тарағ ан, олар гумусты заттардың балшық минералдарымен жә не ү ш валентті металл тотық тарының шө гінділерімен қ осылыстар тү зуі арқ ылы қ ұ рылады.
Органикалы-минералды коллоидтар ацидоидтар болып саналады жә не олардың да сің іру қ абілеті жоғ ары болып келеді.
2 Топырақ тың сің іру қ абілеті деп топырақ тың қ оршағ ан ортадан қ атты, сұ йық заттарды, бө лшектер, молекулалар, иондар, микроорганизмдерді ө з бойына сің іріп ұ стау қ абілетін айтады.
К.К.Гедройц топырақ тың сің іру қ абілетінің бес тү рін бө ліп кө рсетті: механикалық, физикалық, физико-химиялық (алмаспалы), химиялық жә не биологиялық.
Механикалық сің іру қ абілеті – сумен не аумен топырақ қ а келіп тү скен қ атты бө лшектердің топырақ тың қ уыстарынан тө мен ә рі қ арай ө те алмай оның бойында кептелініп сің іп қ алуы. Мысалы ретінде суару кезінде топырақ тың филтрленетін судағ ы заттардың бө лшектерін сің іріп ұ стап қ алуы, немесе қ атты нө сер жаң бырлардан кейін ылайлы судың топырақ қ а сің уі кезінде байқ алады.
Физикалық сің іру қ абілеті – топырақ тың қ атты бө лігінің сыртқ ы ү стінде еріген заттардың, газдардың концентрациясының артуы топырақ тың сің іру қ абілетін физикалық тү рін аң ғ артады. Топырақ тың қ атты бө лігінің сыртқ ы молекулалық кү ші ә серінен газдардың, су буының, органикалық заттардың молекулалары осы қ атты бө ліктің ү стіне қ атпарланып орналасыды, бірақ олар топырақ тың қ атты бө лігінің ішкі қ ұ рамына араласпайды.
Топырақ тың бұ л сің іру қ абілеті ондағ ы дисперсті бө лшектерге, оның ішінде кө бінесе коллоидтарғ а байланысты, топырақ бетіндегі бұ л сің іруді адсорбция деп атайды.
Физико-химиялық (алмаспалы) сің іру қ абілеті – топырақ ерітіндісіндегі катиондардың эквивалентті тү рінің топырақ тың қ атты бө лігінің қ ұ рамындағ ы катиондардың бір бө лігінің орнына алмасып сің уін аң ғ артады.
Алмаспалы сің іруді келесі реакциямен сипаттауғ а болады:
Ca2+
ТСК) Мg2+ + 5NaCl → ТСК) 5Na+ +CaCl2+HCl+ МgCl2
H+
ТСК (топырақ тық -сің іру комплексі) – топырақ қ ұ рамындағ ы сің іру қ ұ былыстарына қ атынасатын заттар қ осындысы немесе жиынтығ ы, оның басты бө лігін топырақ коллоидтары қ ұ райды.
Химиялық сің іру қ абілеті (хемосорбция) – топырақ қ ұ рамындағ ы заттардың ө зара химиялық ә рекеттерге ұ шырап оның қ ұ рамында ерімейтін тұ рақ ты тұ здар тү зілуінде болып келеді.
Тұ здар тү зілу реакциясы ә сіресе фосфор қ ышқ ылының иондарын сің іруде ө те маң ызды. Мысалы:
ТСК) Ca2++ Ca(H2РО4)2→ ТСК) 2Н+ +2CaHРО4↓
Бұ л реакция топырақ ерітіндісіндегі реакциясы бейтарапқ а жақ ын жағ дайда жү реді.
Реакциясы қ ышқ ыл топырақ тарда былай жү реді:
Al(OH)3 +H3PO4 → AlPO4↓ +3H2O
4Н+
ТСК) 2Al3++ Ca(H2РО4)2→ ТСК) Ca2++2AlРО4↓
Химиялық сің іру қ оректік элементердің бір қ атарының ө сімдіктерге сің іру жағ дайын тө мендетеді.
Биологиялық сің іру қ абілеті – топырақ қ ұ рамындағ ы ө сімдіктер тамырлары жә не микроорганизмдерге байланысты сің іруін аң ғ артады, немесе олардың топырақ ерітіндісінен ә ртү рлі заттарды сің іру қ абілетіне байланысты.
3 Топырақ тың сің іру сиымдылығ ын К.К.Гедройц былай тү сінген: топырақ тың алмасу-сің іру кү йінда ұ стап тұ ра алатын катиондардың максималды мө лшері. Қ азіргі уақ ытта бұ л ө лшемді катиондық алмасу сиымдылығ ы (ЕКО) деп атайды, мг. экв/100 г. топырақ та есептеледі.
Алмаспалы катиондар қ ұ рамы ә ртү рлі топырақ тарда бірдей емес жә не топырақ тың тү зілу тү ріне байланысты болады. Барлық топырақ тардың сің іру кешенінде кальций жә не магний болады. Кебірлерде натрий, ал қ ышқ ыл топырақ тарда сутегі жә не алюминий болады. Қ ара топырақ тарда кальций жә не магний ө те басым болады.
К.К.Гедройц алмаспалы катиондар қ ұ рамына қ арай барлық топырақ тарды екі топқ а бө лді: негіздермен қ анық қ ан топырақ тар (қ ұ рамында кальций, магний жә не натрий) жә не негіздермен қ анық пағ ан топырақ тар (кальций, магний мен қ атар сутегі жә не алюминий катиондары бар).
Алмаспалы катиондар қ ұ рамы топырақ тардың барлық қ асиеттеріне ү лкен ә сер етеді (реакциясы, коллоидтардың коагуляциялану тү рі, физикалық қ асиеттері, қ ұ рылым тү зу қ абілеті). Кальций жә не магниймен қ анық қ ан топырақ тардың реакциясы бейтарапқ а жақ ын, қ ұ рылымы жақ сы, физикалық қ асиеттері оң тайлы келеді (қ ара топырақ тар, шымды топырақ тар).
Сонымен топырақ тардың кө птеген қ асиеттері алмаспалы катиондардың қ ұ рамына байланысты болады.
4 Топырақ тың сің іру қ абілеті оның ең бір негізгі қ асиеті болып саналады. Ол топырақ тың қ ұ нарлылығ ын қ алыптастырады, ө сімдіктер мен микроорганизмдердің қ оректік заттар режимін реттейді, сонымен қ атар топырақ тың реакциясын, буферлік дә режесін жә не су-физикалық қ асиеттерін де реттейді. Топырақ тың сің іру қ абілетінің жекеленген топырақ процестерінде де рө лі маң ызды. Мысалы, топырақ тү зілу ө німдерінің жиналу қ арқ ындылығ ы, гумусты-аккумулятивтік қ абатының қ алыптасуы жә не т. б.
5 Топырақ тың сипатты қ асиеті оның реакциясы, немесе топырақ ерітіндісінің реакциясы, ол Н жә не ОН1 иондар концентрациясынын теріс (мө лшер) арасалмағ ы, оны рН мө лшерімен белгілейді: рН = 3-4-ке тең болса тым қ ышқ ыл, 4-5 қ ышқ ыл, 5-6 сә л қ ышқ ыл, 7- бейтарап, 7-8 сә л сілтілі, 8-9 аса сілтілі топырақ тар деп саналады.
Топырақ тың қ ышқ ылдылығ ы – оның топырақ ерітіндісін қ ышқ ылдандыру қ абілеті.
Топырақ қ ышқ ылдығ ын актуалды жә не потенциалды деп ажыратады. Потенциалды қ ышқ ылдық топырақ тың қ атты фазасына тә н.
Топырақ ерітіндісінің актуалды қ ышқ ылдығ ы онда бос қ ышқ ылдардың болуына, қ ышқ ылды тұ здар жә не олардың диссоциалану дә режесіне байланысты.
Потенциалды қ ышқ ылдық табиғ аты кү рделі келеді, оны тасушылар топырақ коллоидтарының сутегі жә не алюминийдің алмаспалы катиондары. Гумусты қ абаттарда қ ышқ ылдық ты қ алыптастыру сутегі иондарына, ал минералдық тарда алюминийге байланысты болады.
Ығ ыстыру жағ ына байланысты потенциалды қ ышқ ылдық ты екі тү рге бө леді – алмасу жә не гидролитикалық.
Алмасу қ ышқ ылдылығ ы топырақ ты бейтарап тұ здармен ө ң дегенде байқ алады:
Са2+ Са2+
ТСК) Мg2+ + 4KCl → ТСК) Мg2+ +НСl +АlCl2
H+ 4К+
Al3+
Алмасу қ ышқ ылдылығ ы кү лгін жә не қ ызыл топырақ тарда айқ ын кө рінеді.
Гидролитикалық қ ышқ ылдық топырақ ты гидролитикалық негіздердің тұ здарымен ө ң дегенде байқ алады, мысалы СН3СООNa.
ТСК) Н+ + СН3СООNa→ ТСК) Na+ + СН3СООН
Гидролитикалық қ ышқ ылдық актуалды жә не потенциалды қ ышқ ылдық тардың қ осындысы ретінде қ арастырылады. Топырақ тың қ ышқ ылдылығ ы оның теріс қ асиеттерінің бірі болып саналады, ол мә дени ө сімдіктердің кө бінің ө сіп-дамуын тежейді жә не минералдардың бұ зылуын кү шейтеді де кү лгіндіру процесін дамытады. Сонымен қ атар топырақ ерітіндісіндегі алюминий катионы ө сімдіктерге улы зат болып саналады. Қ ышқ ылдық ты жою ү шін топырақ ты ә ктейді:
Н2О
ТСК)3Н+ +СаСО3→ ТСК) Са2+ + Н2СО3
СО2
Топырақ тың сілтілігі – топырақ қ ұ рамының сілті тарту қ абілеті, оны актуалды жә не потенциалды деп ажыратады. Актуалды сілтілік топырақ ерітіндісінде гидролитикалы сілті тұ здары (Na2СО3, NaНСО3, Са(НСО3)2) болғ анда байқ алады, сонымен қ атар ол жалпы сілтілік жә не нормальды карбонатов жә не бикарбонаттар сілтілігі деп бө лінеді.
Потенциалды сілтілік топырақ та сің ірілген натрий болғ ан жағ дайда байқ алады. Оны келесі реакциямен сипаттауғ а болады:
ТСК)2Na+ +Н2СО3→ ТСК)2Н+ + Na2СО3
Топырақ тың сілтілігі оның теріс қ асиеттерінің бірі болып саналады, ол ө сімдіктер мен микроорганизмдердің дамуын тежейді, коллоидтардың пептизациялануын арттырады жә не топырақ тың қ асиеттерін нашарлатады.
Сілтізденген топырақ тарғ а кебірлер, қ ара қ оң ыр топырақ тар, боз немесе қ ұ ба топырақ тар, тақ ырлап, шө лейттің қ оң ыр топырақ тары жатады.
Сілтілікті жою ү шін топырақ ты гипстейді:
ТСК)2Na+ +СаSО4→ ТСК) Са2+ + Na2SО4
6 Топырақ ерітіндісінің реакциясы ө сімдіктер тамырларының кө мір қ ышқ ылы мен сутегі иондарын органикалық қ алдық тарды ыдырату кезінде бө луі, сонымен қ атар микроорганизмдердің нитрификациялық іс-ә рекеті барысында азот қ ышқ ылының пайда болуынан ө згеруі мү мкін. Сонымен қ атар топырақ реакциясы физиологиялық қ ышқ ыл жә не сілтілі тың айтқ ыштарды енгізгенде де байқ алады. Сонымен бірге реакцияның ө згеруі ә ртү рлі топырақ тарда бірдей емес жә не бұ л топырақ тың буферлік қ абілетіне байланысты.
Топырақ тың буферлігі – топырақ тың ортасын қ ышқ ыл немесе сілтімен ө згертуге қ арсы тұ ру қ абілеті, былайша айтқ анда реакцияның ө згеруіне қ арсы тұ руы.
Топырақ тың буферлігі оның химиялық қ ұ рамына, сің іру жә не алмаспалы катиондар сиымдылығ ына, топырақ ерітіндісінің қ асиеттеріне, органикалық заттардың мө лшеріне жә не топырақ тың механикалық қ ұ рамына байланысты болады.
Ә дебиет:
1 Почвоведение. Под ред. И.С. Кауричева. – М.: Колос, 1982. - с.98-119.
2 В.Д. Муха. Агропочвоведение. – М.: КолосС, 2003. – с.73-94.
3 Д.С.Орлов Химия почвы.- М.: Издательство Московского университета, 1985.- с. 275-279.
4 Тазабеков Т., Тазабекова Е. Орысша-қ азақ ша топырақ тану тү сіндірме сө здігі. – Алматы: Ана тілі, 1994. – 200б.
5 Почвоведение с основами геологии. Под ред. В.П.Ковриго. – М.: КолосС, 2008, - с. 120-143.
6 Мамонтов В.Г. и др. Общее почвоведение. – М.: КолосС, 2006. – с. 227-278.
Бақ ылау сұ рақ тары:
1 Қ андай бө лшектерді коллоидтар деп атайды?
2 Коллоидтардың негізгі қ асиеттерін атаң ыз.
3 Коллоидтық бө лшектің қ ұ рылысы қ андай?
4 Сің іру қ абілеті дегеніміз не? К.К.Гедройц сің іру қ абілетін қ андай тү рлерге бө лді?
5 ТСК дегенімз не?
6 Ә ртү рлі топырақ тардың алмаспалы катиондар қ ұ рамын атаң ыз.
7 Негіздермен қ анық қ ан жә не қ анық пағ ан топырақ тарды атаң ыз.
8 Топырақ тың қ ышқ ылдылығ ы мен сілтілігін сипаттаң ыз жә не олар неге байланысты.
9 Ортаның реакциясын нейтралдау ү шін қ андай шаралар қ олданылады?
10 Буферлік дегеніміз не жә не ол неге байланысты?
|
|