ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Состав и строение почвенного поглощающего комплекса из "Агрохимия" Способность оргашгаеских коллоидов и минералов глин к обменному поглощению катионов обусловлена их отрицательным зарядом. Положительный заряд имеют коллоидные гидроокиси железа и алюминия. Остальные почвенные коллоиды заряжены отрицательно. Поэтому способность большинства почв к обменному поглощению катионов выражена сильнее, чем к поглощению анионов. [c.106] Из минеральных коллоидных частиц отрицательным зарядом и способностью к обменному поглощению катионов обладают алюмосиликатные минералы, особенно вторичные (глинистые) минералы каолинитовой и монтмориллонитовой групп и гидрослюды. Возникновение отрицательного заряда у этих минералов связано главным образом с изоморфными замещениями в кремнекислородных тетраэдрах и алюмогидроксильных октаэдрах, из которых построена их кристаллическая решетка. Так, в кремнекислородных тетраэдрических слоях часть ионов кремния (четырехвалентных) внутри тетраэдров может быть изоморфно замещена ионами алюминия (трехвалентными), в результате чего возникают отрицательные заряды. Схематически это можно представить так соединение состава (Si02)n нейтрально, но при замещении атома кремния на атом алюминия появляется один отрицательный заряд, рп замещении двух атомов кремния на атомы алюминия — два отрицательных заряда и т. д. [c.107] Возникающие отрицательные заряды компенсируются соответствующим количеством К, Na , Са и других катионов, которые размещаются вне тетраэдрических и октаэдрических слоев. Эти катионы способны к диссоциации и к эквивалентному обмену на любые катионы почвенного раствора. [c.107] При взаимодействии с растворами солей компенсирующие катионы, расположенные в межпакетных промежутках микрокристаллов монтмориллонита, способны обмениваться на катионы солей, так как при набухании раствор проникает в межпакетные промежутки кристаллической решетки. Следовательно, у минералов этой группы в обмене участвуют не только катионы, находящиеся на поверхности микрокристаллов, но и расположенные внутри кристаллической решетки, в межпакетных промежутках. Этим объясняется значительно более высокая поглотительная способность минералов монтмориллонитовой группы. [c.108] У минералов группы каолинита изоморфные замещения выражены слабо. Кроме того, связь между пакетами у них значительно прочнее, межпакетные промежутки меньше, и поэтому взаимодействие с раствором и обменное поглощение катионов происходят только на внешней поверхности микрокристаллических частиц. [c.108] Особенно заметно увеличивается способность к поглощению оснований при переходе от кислой к нейтральной и щелочной реакциям за счет связывания их кислородными ионами по краям тетраэдров у минералов типа каолинита. У минералов же монтмориллонитовой группы обменное поглощение обусловливается в основном изоморфными замещениями в тетраэдрических и октаэдрических слоях кристаллической решетки. [c.109] Поскольку обмен катионов у каолинита совершается только на внешней поверхности микрокристаллов, то обменное поглощение увеличивается по мере уменьшения размера частиц чем они мельче, тем больше их поверхность. У минералов монтмориллонитовой группы обмен катионов происходит не только на поверхности, но и внутри микрокристаллических частиц, в межпакетных промежутках. [c.109] Обменное поглощение катионов различными минералами характеризуется следующими цифрами (в мг-экв. на 100 г минерала) каолинит — 3—15, галлуазит 5—10, монтмориллонит 80—120, бейделлит 55—65, вермикулит 100—150, иллит 10—40. [c.109] Каолинит по сравнению с монтмориллонитом содержит больше алюминия и меньше кремнекислоты. Алюминий, образующий самостоятельный алю-могидроксильный октаэдрический слой, при определенных условиях может проявлять основные свойства. Гидроксильные ионы, связанные с алюминием в октаэдрическом слое и расположенные на внешней поверхности микрокристаллических частиц, при кислой реакции, то есть при избытке в растворе ионов Н , могут отщепляться, и на отдельных участках коллоидной частицы возникают положительные заряды [...0з812020НА12(0Н)2.ОН . [c.109] Таким образом, у минералов каолинитовой группы при кислой реакции может быть одновременно и отрицательный и положительный заряд на разных участках. В этих условиях они способны к поглощению из раствора анионов в обмен на ионы ОН. [c.109] ШОГО числа молекул гуминовой кислоты, а у минеральных коллоидов — преимущественно из алюмосиликатов (кристаллических), иногда — из молекул кремнекислоты (аморфной). [c.110] При какой-то промежуточной реакции, называемой изоэлектрической точкой, оба вида диссоциации будут равны, то есть молекулы, расположенные на поверхности амфотерных коллоидов, станут посылать в окружающий раствор небольшое, но равное количество катионов (Н ) и анионов (ОН ) и коллоид будет электронейтрален. Изоэлектрическая точка гидроокиси алюминия лежит при pH 8,1, а гидроокиси железа — 7,1. В случае более щелочной реакции у гидроокисей железа и алюминия будут сильнее проявляться кислотные (ацидоидные) свойства, а при кислой реакции, наоборот, основные (базоидные) свойства. [c.110] В большинстве почв аморфные коллоиды гидроокисей алюминия и железа ведут себя как основания. Основные свойства этих коллоидов особенно сильно преобладают в кислых дерново-подзолистых почвах и красноземах. По мере увеличения в составе мелкодисперсной фракции почвы содержания алюминия и железа способность к обменному поглощению катионов снижается, а способность к обменному поглощению анионов сильно возрастает. [c.110] В зависимости от концентрации раствора, его объема, природы обменивающихся катионов и свойств почвы между катионами раствора и почвенного поглощающего комплекса устанавливается некоторое подвижное равновесие. При изменении состава и концентрации почвенного раствора в результате внесения удобрений, образования минеральных солей при разложении органического вещества микроорганизмахми, выделения СОг и других веществ корнями растений это равновесие смещается, и тогда одни катионы переходят из раствора в поглощенное состояние, а другие из поглощенного состояния — в почвенный раствор. Так, прл заделке в почву растворимых солей (КС1, NH4 I, NaNOs и др.) концентрация почвенного раствора повышается, катионы соли вступают в обменную реакцию с катионами почвенного поглощающего комплекса, часть их закрепляется почвой. При усвоении какого-либо катиона растениями концентрация его в растворе снижается, этот-катион из поглощенного состояния переходит в раствор в обмен на ионы водорода или другие катионы, находящиеся в почвенном растворе. [c.111] При постоянной концентрации раствора количество катионов, вытесняемых из почвы в раствор, возрастает с увеличением объема раствора. Однако с повышением объема раствора количество вытесняемых катионов возрастает не пропорционально. Н. И. Горбунов установил, что при отношении почвы к раствору 1 5 и выше количество вытесненных из почвы катионов с увеличением объема раствора повышается сравнительно мало, а при отношении меньшем, чем 1 5, резко увеличивается. [c.111] Как ВИДНО из этих данных, с повышением концентрации раствора хлористого аммония увеличивалось вытеснение из почвы в раствор Са и Mg , а следовательно, и поглощение из раствора NH , но это увеличение было не пропорциональным увеличению концентрации NH4 I в растворе. [c.111] Уравнение показывает, что с увеличением общей концентрации раствора относительная энергия поглощения однозарядных катионов по отношению к двузарядным возрастает, а при уменьшении концентрации раствора, наоборот, возрастает относительная энергия поглощения двузарядных катионов. [c.112] Реакции обмена катионов при взаимодействии почвы с раствором протекают с большой скоростью, равновесие устанавливается очень быстро в течение нескольких минут. Объясняется это тем, что обмен катионов происходит в основном на поверхности мелкодисперсных частиц почвы. Скорость реакции обмена обусловливает быстрое поглощение в почве катионов, внесенных с растворимыми удобрениями (азотными и калийными), на катионы, ранее поглощенные почвой (Са , Mg и др.). Правда, в естественных условиях, когда объем почвенного раствора по отношению к твердой фазе почвы невелик, достижение полного равновесия при реакции обмена катионов, как показали исследования Н. И. Горбунова и других, замедляется. Но практически и в этих условиях равновесие наступает (во влажной почве) в течение короткого срока. [c.112] ИХ атомного веса. Из одновалентных катионов N114, Na, К, НЬ только аммоний представляет исключение. Имея меньший атомный вес, чем натрий, он по энергии поглош ения занимает третье место. [c.113] Вернуться к основной статье