ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.09.2020
Просмотров: 8784
Скачиваний: 18
гидролиза
слабых
кислот
и
оснований
.
Возникает
вследствие
того
,
что
на
границе
соприкосновения
почвенных
частиц
и
почвенного
раствора
появляется
свободная
поверхностная
энергия
,
величина
которой
тем
больше
,
чем
выше
степень
раз
-
дробленности
твердого
вещества
и
больше
удельная
поверхность
частиц
.
Она
вы
-
зывает
притяжение
или
отталкивание
поверхностью
частиц
целых
молекул
,
а
также
основных
продуктов
гидролитического
расщепления
солей
слабых
кислот
и
сильных
оснований
.
При
этом
происходит
чисто
физическое
поглощение
почвой
целых
молекул
без
качественного
их
изменения
.
Вследствие
этого
процесса
некоторая
часть
растворимых
соединений
погло
-
щается
и
закрепляется
почвой
.
Поглощение
,
при
котором
молекулы
вещества
притягиваются
из
раствора
твердыми
почвенными
частичками
и
концентрируют
-
ся
у
самой
их
поверхности
,
называется
положительной
адсорбцией
.
При
этом
на
границе
раздела
дисперсионной
частицы
и
среды
появляется
повышенная
концен
-
трация
молекул
по
сравнению
с
остальной
средой
.
Положительная
адсорбция
ха
-
рактерна
для
органических
кислот
,
спиртов
,
алкалоидов
.
В
почве
имеет
место
также
отрицательная
адсорбция
,
когда
растворенные
в
воде
вещества
поглоща
-
ются
почвой
слабо
или
не
поглощаются
вообще
.
При
этом
на
границе
раздела
дисперсионной
фазы
и
среды
появляется
более
низкая
концентрация
по
сравне
-
нию
с
остальным
раствором
.
К
таким
веществам
относятся
хлориды
и
нитраты
.
Вследствие
низкого
поглощения
они
легко
мигрируют
по
почвенному
профилю
и
выносятся
из
почвы
с
водой
.
–
физико
-
химическая
(
обменная
)
–
свойство
обменивать
некоторую
часть
содержащихся
в
твердых
фазах
почвы
катионов
на
эквивалентное
количество
ка
-
тионов
,
находящихся
в
почвенном
растворе
.
Сущность
этого
процесса
заключает
-
ся
в
том
,
что
соли
и
кислоты
,
присутствующие
в
почвенном
растворе
,
в
значи
-
тельной
степени
диссоциированы
на
катионы
и
анионы
.
При
этом
каждый
катион
диссоциированной
молекулы
несет
положительный
заряд
,
каждый
анион
–
отри
-
цательный
.
Молекулы
NaCl
распадаются
на
Na
+
и
Cl
-
,
К
Cl
на
К
+
и
Cl
-
,
Н
Cl
на
Н
+
и
Cl
-
.
При
взаимодействии
твердой
фазы
почвы
с
почвенным
раствором
почвен
-
ные
коллоиды
,
заряженные
в
большинстве
случаев
отрицательно
,
поглощают
по
-
ложительно
заряженные
ионы
–
катионы
.
Поглощенные
катионы
удерживаются
на
поверхности
почвенных
частиц
весьма
прочно
и
могут
быть
вытеснены
обрат
-
но
в
раствор
только
другими
катионами
.
Вследствие
этого
процесс
поглощения
ионов
из
раствора
является
процессом
обмена
катионов
на
поверхности
коллои
-
дов
.
При
этом
,
реакция
обмена
катионов
является
обратимой
.
Любой
поглощен
-
ный
почвой
катион
при
соответствующих
условиях
может
снова
перейти
в
рас
-
твор
:
[
]
[
]
2
4
4
4
2
CaCl
почва
CI
NH
Са
почва
NH
NH
+
⇔
+
Изучая
физико
-
химическую
поглотительную
способность
почв
,
К
.
К
.
Гедройц
установил
следующие
основные
законы
: 1)
катионный
обмен
между
почвой
и
раствором
происходит
в
эквивалентных
отношениях
; 2)
обмен
катионов
происхо
-
дит
очень
быстро
,
почти
мгновенно
; 3)
реакция
обмена
обратима
.
–
химическая
–
это
способность
почвы
закреплять
поступающие
в
раствор
ионы
в
форме
труднорастворимых
или
нерастворимых
соединений
,
которые
вы
-
падают
в
осадок
и
примешиваются
к
твердой
фазе
почвы
.
Закрепление
ионов
в
результате
химического
поглощения
происходит
в
том
случае
,
когда
в
почвенном
растворе
содержится
растворенная
соль
.
Она
способна
вступать
в
химические
реакции
с
ионами
и
образовывать
нерастворимые
или
мало
растворимые
соединения
,
которые
будут
удерживаться
в
почве
от
вымывания
.
Например
,
химическая
реакция
между
находящимися
в
почвенном
растворе
легкорастворимыми
солями
Na
3
PO
4
и
CaCl
2
дает
нерастворимые
соединения
,
прочно
удерживаемые
почвой
.
↓
+
=
+
NaCl
PO
Ca
NaPO
CaCl
6
)
(
2
3
2
4
3
4
2
Примером
этого
может
служить
также
уравнение
:
(
)
(
)
↓
+
=
+
2
4
3
3
2
3
4
3
6
3
2
PO
Ca
KNO
NO
Ca
PO
K
Однако
не
все
растворимые
минеральные
соединения
могут
химически
по
-
глощаться
почвами
.
К
этой
категории
относятся
вещества
,
которые
при
взаимо
-
действии
с
другими
соединениями
не
дают
нерастворимых
или
труднораствори
-
мых
образований
.
-
биологическая
–
это
поглощение
и
закрепление
в
телах
живых
организмов
различных
веществ
из
почвенного
раствора
.
Минеральные
соли
,
находящиеся
в
почве
или
поступившие
туда
из
вне
в
виде
удобрений
,
используются
микроорга
-
низмами
и
растениями
,
что
предохраняет
их
от
вымывания
.
После
отмирания
ор
-
ганизмов
эти
соединения
как
бы
поглощаются
почвой
и
могут
быть
использованы
повторно
.
Кроме
этого
,
корневые
системы
и
микроорганизмы
выделяют
СО
2
и
другие
органические
кислоты
,
которые
растворяют
нерастворимые
в
воде
мине
-
ралы
и
химические
соединения
.
Особенностью
этого
поглощения
является
изби
-
рательность
усвоения
из
растворов
важнейших
для
организма
веществ
.
При
этом
необходимые
для
организма
вещества
могут
иметь
минимальные
концентрации
по
сравнению
с
другими
соединениями
.
Поэтому
в
верхних
горизонтах
почв
вме
-
сте
с
гумусом
аккумулируется
целый
ряд
химических
элементов
(
азот
,
фосфор
,
кальций
и
др
.),
которые
являются
обязательными
составляющими
живой
субстан
-
ции
.
К
.
К
.
Гедройц
многолетними
исследованиями
установил
,
что
явления
погло
-
щения
в
основном
связаны
с
большой
удельной
поверхностью
тонкодисперсных
коллоидальных
частиц
почвы
.
По
мере
уменьшения
диаметра
частиц
почвы
воз
-
растает
удельная
поверхность
и
,
соответственно
,
возрастает
количество
погло
-
щаемых
катионов
,
которая
достигает
максимума
при
диаметре
гранулометриче
-
ских
фракций
< 0,22
µ
.
Всю
массу
тонко
раздробленных
частиц
,
состоящих
из
органических
,
орган
-
но
-
минеральных
и
минеральных
соединений
,
обуславливающую
поглотительную
способность
почвы
,
называют
почвенно
-
поглощающим
комплексом
(
ППК
)
.
В
основном
ППК
состоит
из
частиц
и
компонентов
почвы
,
находящихся
в
состоянии
коллоидов
.
Под
коллоидами
понимают
любое
вещество
в
состоянии
высшей
сте
-
пени
раздробленности
(
дисперсности
)
и
представляющие
собой
агрегат
из
сово
-
купности
многих
молекул
.
К
коллоидам
принято
относить
вещества
,
отдельные
частички
которых
имеют
размеры
от
0,1
μ
(
микрона
)
до
1 m
μ
(
миллимикрона
).
Для
наглядности
,
что
же
представляют
собой
коллоиды
,
можно
остановиться
на
следующем
опыте
.
Если
взять
небольшое
количество
чернозема
,
поместить
в
цилиндр
,
залить
водой
,
взболтать
и
оставить
на
некоторое
время
,
то
можно
заметить
следующее
:
жидкость
в
верхней
части
цилиндра
светлеет
,
становиться
прозрачной
-
это
моле
-
кулярный
раствор
;
в
нижней
части
цилиндра
находятся
частицы
во
взвешенном
состоянии
,
они
еще
не
успели
опуститься
на
дно
цилиндра
-
это
суспензия
;
в
средней
части
цилиндра
раствор
слабоокрашенный
,
мутный
,
он
долго
не
оседает
,
проходит
через
обыкновенный
фильтр
-
это
коллоидный
раствор
или
часть
черно
-
зема
,
находящегося
в
коллоидном
состоянии
.
Коллоидный
раствор
следует
отличать
от
суспензий
и
молекулярных
рас
-
творов
.
Коллоидные
частички
,
в
отличие
от
взвеси
,
не
видны
в
микроскоп
и
про
-
ходят
через
бумажный
фильтр
.
Однако
в
отличие
от
молекулярных
(
истинных
)
растворов
,
коллоидные
растворы
не
проходят
через
растительные
перепонки
и
поры
животных
.
Почвенные
коллоиды
в
природных
условиях
могут
образовываться
различными
путями
:
а
)
путем
дробления
,
разрушения
и
выветривания
горных
пород
;
б
)
в
ре
-
зультате
конденсации
отдельных
молекул
,
химических
реакций
(
образование
гидрозолей
);
в
)
вследствие
накопление
перегнойных
веществ
биологическим
путем
.
С
химической
точки
зрения
почвенные
коллоиды
могут
быть
разделены
на
три
группы
:
минеральные
,
органические
,
органо
-
минеральные
.
Минеральные
коллоиды
представлены
главным
образом
коллоидально
-
распыленными
алюмосиликатами
,
гидратами
окиси
железа
и
алюминия
,
кол
-
лоидальной
кремниевой
кислоты
,
а
также
соединениями
закиси
железа
,
окислов
марганца
и
др
.
Минеральная
часть
,
преобладающая
в
составе
почвенных
коллоидов
,
состо
-
ит
в
основном
из
вторичных
минералов
и
аморфных
веществ
.
Из
первичных
ми
-
нералов
в
коллоидной
фракции
в
небольших
количествах
встречается
кварц
и
слюды
.
К
вторичным
минералам
с
кристаллической
структурой
,
часто
встречаю
-
щимся
в
почвенной
коллоидной
фракции
,
принадлежат
глинные
минералы
груп
-
пы
гидрослюд
(
иллит
,
гидробиотит
),
группы
монтмориллонита
(
монтмориллонит
,
бейделит
,
нонтронит
),
обладающие
наибольшей
дисперсностью
,
а
также
группы
каолинита
(
каолинит
,
галлузит
).
Аморфные
вещества
коллоидной
фракции
представлены
окисями
железа
,
алюминия
,
кремния
,
а
так
же
продуктами
их
взаимодействия
.
В
почвах
могут
об
-
разовываться
промежуточные
формы
коллоидов
между
кристаллами
и
аморфны
-
ми
веществами
.
Относительное
соотношение
между
кристаллическими
и
аморф
-
ными
веществами
коллоидных
фракций
различается
в
зависимости
от
типов
почв
.
Органические
коллоиды
являются
составной
частью
перегноя
и
образуются
в
результате
гумификации
животных
и
растительных
остатков
.
Минеральные
и
ор
-
ганические
коллоиды
,
вступая
во
взаимодействие
,
дают
коллоиды
более
сложного
состава
–
органо
-
минеральные
коллоидальные
соединения
,
которые
представлены
соединениями
алюминия
и
железа
,
а
так
же
с
частицами
глинистых
минералов
.
По
отношению
к
воде
коллоиды
можно
разделить
на
две
группы
:
гидрофиль
-
ные
и
гидрофобные
.
Такие
коллоиды
,
как
кремниевая
и
гуминовая
кислота
,
ад
-
сорбируют
на
своей
поверхности
молекулы
жидкой
фазы
почвенного
раствора
и
окружают
себя
водной
оболочкой
,
относятся
к
гидрофильным
коллоидам
.
Гидро
-
фильные
коллоиды
отличаются
способностью
сильно
набухать
в
воде
и
оставать
-
ся
устойчивыми
в
состоянии
коллоидального
раствора
.
В
почве
так
же
могут
встречаться
коллоиды
,
которые
не
могут
адсорбировать
молекулы
воды
,
которые
носят
название
гидрофобных
.
Гидрофобные
коллоиды
характеризуются
незначи
-
тельным
набуханием
,
способностью
свертываться
и
переходить
в
осадок
.
Поч
-
венные
коллоиды
могут
относиться
к
одной
из
групп
или
занимать
промежуточ
-
ное
положение
.
Гидрофильность
коллоидов
повышается
с
увеличением
степени
их
дисперсности
.
Органические
коллоиды
более
гидрофильны
,
чем
минеральные
.
В
жидкой
среде
при
образовании
гидрозолей
химическим
путем
в
зависимо
-
сти
от
характера
ионной
оболочки
мицеллы
ряд
коллоидов
получает
определен
-
ный
электрический
заряд
–
положительный
или
отрицательный
.
Коллоиды
,
кото
-
рые
получают
отрицательный
заряд
,
образуют
кислотные
золи
-
ацидоиды
,
поло
-
жительный
заряд
-
базоиды
.
Положительный
или
отрицательный
заряд
коллоид
-
ной
частицы
зависит
от
строения
мицеллы
(
рис
.7.2.1.).
Коллоидные
молекулы
окружены
двумя
слоями
зарядов
.
Первый
слой
,
отве
-
чающий
собственно
заряду
молекулы
,
примыкает
к
ее
ядру
и
является
замкнутым
.
У
электроотрицательных
коллоидов
он
имеет
отрицательный
заряд
,
у
электропо
-
ложительных
-
положительный
.
Второй
слой
противоположного
знака
соответст
-
вует
поглощенным
ионам
.
По
мере
удаления
от
центра
молекулы
он
становится
все
более
диффузными
.
Рис
. 14.1.
Схема
строения
коллоидных
молекул
.
К
группе
ацидоидов
относится
коллоидальный
кремнезем
,
глинистые
мине
-
ралы
,
перегнойные
кислоты
и
вообще
основная
часть
почвенных
коллоидов
.
Поч
-
венные
суспензии
,
как
правило
,
заряжены
отрицательно
.
Базоиды
в
почве
встре
-
чаются
крайне
редко
.
Положительный
заряд
часто
имеют
гидраты
окиси
Fe
и
Al.
К
амфолитоидам
относятся
окислы
Fe
и
Al,
а
также
протеиновые
вещества
поч
-
венного
перегноя
.
Как
правило
,
почвенные
коллоиды
имеют
отрицательный
за
-
ряд
.
В
почвах
так
же
встречаются
коллоиды
,
которые
могут
изменять
свой
заря
на
положительный
или
отрицательный
в
зависимости
от
реакции
среды
.
Они
но
-
сят
название
амфолитоидов
.
Коллоиды
также
могут
находиться
в
двух
различ
-
ных
состояниях
: 1)
в
состоянии
коллоидального
раствора
(
псевдораствора
) -
золя
;
2)
в
состоянии
хлопьевидного
или
аморфного
осадка
-
геля
.
Коллоидальный
рас
-
твор
обычно
называют
гидрозолем
.
Коллоидальные
растворы
из
состояния
гидро
-
золей
могут
переходить
в
гель
и
наоборот
.
В
состоянии
золя
находятся
коллоиды
,
имеющие
заряд
.
Когда
коллоид
теряет
этот
заряд
или
он
понижается
настолько
,
что
сила
притяжения
становится
больше
силы
отталкивания
,
отдельные
коллоид
-
ные
частички
начинают
“
сцепливаться
”
друг
с
другом
в
крупные
агрегаты
и
вы
-
падают
в
осадок
.
Этот
процесс
носит
название
коагуляции
.
Обратный
процесс
пе
-
рехода
геля
во
взвешенное
состояние
носит
название
пептизация
.
Процесс
пеп
-
тизации
заключается
в
том
,
что
ионы
электролита
адсорбируются
на
поверхности
коллоидальных
частиц
,
в
результате
возрастает
электрокинетический
потенциал
,
увеличивается
степень
гидратации
,
вокруг
частиц
образуется
гидратная
оболочка
,
это
приводит
к
разрыву
связей
и
переходу
пептизируемого
осадка
в
раствор
.
Процесс
коагуляции
происходит
при
взаимодействии
коллоидов
с
электро
-
литами
(
растворами
солей
,
кислот
,
щелочей
).
Сущность
этого
процесса
заключа
-
ется
в
том
,
что
электролиты
распадаются
в
растворе
на
ионы
,
при
этом
катионная
часть
приобретает
положительный
заряд
,
анионная
–
отрицательный
.
Эти
ионы
диссоциированных
молекул
,
встречаясь
в
растворе
с
коллоидами
,
нейтрализуют
их
заряды
.
При
этом
коллоиды
с
отрицательным
зарядом
будут
каогулироваться
катионами
,
а
положительно
заряженные
коллоиды
–
анионами
.
Так
как
в
почве
преобладают
отрицательно
заряженные
коллоиды
,
то
их
коагуляция
может
про
-
исходить
под
действием
положительно
заряженных
катионов
почвенного
раство
-
ра
.
При
этом
коагулирующая
способность
катионов
,
начиная
от
лития
до
алюми
-
ния
,
возрастает
по
мере
увеличения
их
атомного
веса
и
зависит
от
валентности
.
Это
зависит
от
величины
так
называемого
порога
коагуляции
-
концентрации
,
при
которой
золь
переходит
в
гель
.
Одновалентные
катионы
слабее
двухвалентных
.
По
степени
возрастания
коагуляционной
способности
катионы
располагаются
в
следующем
порядке
: Li
+
> Na
+
> NH
4
+
> K
+
> H
+
> Mg
++
> Ca
++
> Al
+++
> Fe
+++
.
При
коагуляции
степень
дисперсности
уменьшается
,
а
при
пептизации
увеличивается
.
Коагуляция
может
быть
обратимой
и
необратимой
.
Обратимой
является
коа
-
гуляция
,
вызванная
воздействием
одновалентных
катионов
Na
+
, K
+
, H
+
.
В
этом
случае
гель
может
снова
перейти
в
раствор
.
Необратимой
является
коагуляция
,
вызванная
двух
-
и
трехвалентными
катионами
Mg
++
, Ca
++
, Al
+++
, Fe
+++
.
Если
осаж
-
дение
или
свертывание
коллоидов
вызвано
одновалентными
катионами
,
то
такая
коагуляция
будет
непрочной
.
Коагуляция
,
вызванная
двух
-
и
трехвалентными
ка
-
тионами
,
отличается
большой
прочностью
и
устойчивостью
.
Щелочи
однова
-
лентных
катионов
могут
вызывать
пептизацию
почвенных
коллоидов
.
Коагуляция
происходит
под
влиянием
высокой
температуры
,
действием
электролитов
,
при
взаимодействии
двух
разноименно
заряженных
коллоидов
.
В
природных
условиях
коагуляцию
почвенных
коллоидов
может
вызывать
низкая
температура
.
В
почвах
при
смешивании
двух
золей
,
из
которых
один
имеет
поло
-
жительный
заряд
,
а
другой
-
отрицательный
,
может
происходить
взаимная
коагу
-
ляция
.
Это
явление
происходит
вследствие
взаимного
притяжения
противопо
-
ложно
заряженных
частиц
.
Взаимная
коагуляция
играет
большую
роль
в
жизни