Почвенные коллоиды и поглотительная способность почв

Меньше 0,0001 (0,0002) – коллоиды

Морфологические горизонты

В зависимости от органического вещества выделяют морфологические горизонты (в аэробных условиях)

1. Мор (гумус типа мор) – слабое смешение органических и минеральных веществ, слабая разложенность органики (А0 или АТ)

2. Модер – есть неполное смешение органических и минеральных частей почвах. Неоднородный тип гумуса. Средняя степень взаимодействия органических и минеральных веществ.

3. Мюлль - полное включение органической части в минеральную, много глинисто-гумусовых комплексов, очень хорошая трансформация органических остатков

(в анаэробных условиях)

4. Торф. Грубые растительные остатки, неразложенные. Хорошо видна структура органического вещества.

5. Анмоор – органическое вещество хорошо разложено, но мало минеральных веществ (т.н. перегной).

Твердая фаза почв наиболее инертна. Твердые частицы не взаимодействуют друг с другом. Но в твердой фазе почв есть одна группа активных веществ – твердые вещества наиболее малого размера.

3-0,05 мм – песок

0,05 – 0,001 – пыль

Меньше 0,001 – ил

Почвенные коллоиды обладают рядом специфических свойств. Они нерастворимы в воде. Но ионы поверхностного слоя все-таки могут участвовать в химических реакциях и обмениваться с ионами растворов. Если частицы крупного размера, то доля этих ионов очень мала. Если частицы маленькие – она возрастает.

Особенности свойств коллоидов определяются их малым объемом и большой суммарной поверхности частиц.

Группы коллоидов в почвах:

1) Минеральные коллоиды (и кристаллические вещества– каолинит, монтмориллонит, гидрослюды и аморфные вещества гидроксиды железа, алюминия, кремния)

2) Органические коллоиды. Гумусовые кислоты, гуминовые кислоты.

3) Органоминеральные коллоиды комплексные соединения оксидов алюминия, железа и гумусовых кислот.

Природа реакции между коллоидами и раствором.

Реакция физико-химического характера. Коллоидные частицы имеют заряд и могут притягивать ионы из окружающей жидкой фазы.

Появление зарядов у коллоидов.

А) коллоиды кристаллического строения.

Во вторичных глинистых минералах много

ККТ

S⁴⁺ <- Al³⁺

И АГО

Al³⁺ <- Fe²⁺

или Mg²⁺

Коллоидная частица получает избыточный отрицательный заряд и способна поглощать катионы из окружающего раствора.

Б) Коллоиды, состоящие из гидроксидов железа и алюминия

Процесс связан с диссоциацией молекул в поверхностном слое частиц.

Если среда очень кислая. Молекула Fe(OH)₃ -> Fe(OH)⁺₂ +OH^- H⁺ -> H₂O

Коллоидная частица получает положительный заряд.

Если среда щелочная, H₃FeO₃ -> H₂FeO^-₃ +H⁺ OH^- ->H₂0

Коллоидная частица получает отрицательный заряд, участвует в притяжении катионов из окружающей среды.

В) Органические коллоиды.

Диссоциация ионов водорода, входящих в состав периферической функциональной группы.

Водород диссоциирует в окружающую среду, коллоидная частица приобретает отрицательный заряд и может поглощать катионы из окружающей среды.

COOH -> H⁺

OH ->H⁺

Коллоидные частицы способны поглощать воду из растворов. Механизм этого процесса связан с тем, что молекулы воды имеют форму диполя и вокруг коллоида диполи строго ориентируются, обращаясь к коллоидной частице концом с противоположным зарядом. Некоторые коллоиды сильно гидратируются, некоторые слабо. Выделяют две группы коллоидов.

1) Гидрофильные

2) Гидрофобные

Коллоиды могут находиться в двух состояниях.

1) Золь (взвесь, коллоидный раствор)

2) Гель (коллоиды выпадают в осадок и образуют студнеобразную массу)

Коагуляция – переход из золя в гель.

Пептизация – переход з геля в золь.

В зависимости от того, какими катионами насыщены коллоиды, коллоидная система будет либо в состоянии геля, либо в состоянии золя, либо в промежуточном состоянии.

Экспериментальным путем была выявлена коагулирующая способность различных катионов.

Na⁺ < K⁺ < Mg⁺⁺ < Ca⁺⁺ <Al⁺⁺⁺ <Fe⁺⁺⁺

23 39 24 40 27 56 - атомные массы.

Следствие влияния коллоидов на свойства почв.

1. Если почвы насыщены трех и двух валентными катионами, их коллоиды при увлажнении будут оставаться в форме геля.

В почвах будет хорошая структура с плотными агрегатами. Молекулы воды будут поникать в пустоты между агрегатами, и почва не будет переувлажняться. Хороший водный и воздушный режим.

2. Если почвы насыщены одновалентными катионами (натрий), то коллоиды при увлажнении легко переходят из геля в золь. Структура очень непрочная, почвы при переувлажнении набухают, заплывают, делаются воздухо- и водонепроницаемыми.

Состав катионов это очень важный информативный показатель.

1. Почвенный поглощающий комплекс (ППК) - вся масса, присутствующая в данной почве, органических и минеральных коллоидов вместе с поглощенными катионами.

2. Суммарное количество способных к обмену катионов в данной почве – ёмкость катионного обмена (ЕКО). Выражается в мг.экв на 100г. почвы

Max ~ 60-70

Min ~ 2-4

Меньше 20 – малая ЕКО

20-40 - средняя ЕКО

Больше 40 – высокая ЕКО

3) Ca, Mg, K, H, Al

Степень ненасыщенности почв основаниями рассчитывается как

Н%(Н+ Al) от ∑поглощенных катионов

Ca=5 Mg = 5 K=5 H=5

5 от 20= 25%