ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.09.2020
Просмотров: 4885
Скачиваний: 17
структурными
единицами
гуминовых
кислот
являются
ароматические
“
ядра
”,
в
том
числе
азотсодержащие
гетероциклы
,
боковые
цепи
и
периферические
функ
-
циональные
группы
:
карбоксильные
–
СООН
,
гидроксильные
и
фенольные
ОН
,
метоксильные
–
О
-
СН
3
,
карбоксильные
=
С
=0,
хинонные
С
=0.
Боковые
цепи
гу
-
миновых
кислот
представлены
углеводными
,
аминокислотными
и
другими
остат
-
ками
.
Фульвокислоты
–
гумусовые
вещества
желтой
или
красноватой
окраски
,
которые
остаются
в
растворе
после
подкисления
щелочной
вытяжки
из
почвы
и
выпадения
в
осадок
гуминовых
кислот
.
Как
и
гуминовые
кислоты
,
они
входят
в
гетерогенную
и
полидисперсную
группу
высокомолекулярных
азотсодержащих
органических
кислот
.
Фульвокислоты
содержат
:
от
27
до
30 %
углерода
,
от
34
до
42 –
водорода
,
от
25
до
30 –
кислорода
и
от
1,4
до
2,5 %
азота
.
В
структуре
фульво
-,
как
и
гуминовых
кислот
,
установлены
ароматические
и
алифатические
группы
.
Однако
ароматическая
часть
в
их
молекулах
выражена
менее
ярко
и
в
основном
преобладают
боковые
цепи
,
т
.
е
.
алифатические
,
угле
-
водные
и
аминокислотные
компоненты
.
По
составу
фульвокислоты
различных
типов
почв
менее
разнообразны
и
они
лучше
растворяются
в
воде
,
чем
гуминовые
кислоты
.
Часть
гумусовых
веществ
настолько
прочно
связана
с
минеральной
частью
почвы
,
что
,
не
извлекается
при
обработке
почвы
щелочами
и
кислотами
.
Эти
“
не
-
растворимые
”
составляющие
гумуса
называются
гуминами
.
В
тяжелых
глинистых
почвах
нерастворимые
образования
составляют
более
50 %
гумуса
.
Гумифицированные
вещества
почвы
более
устойчивы
к
микробиологическо
-
му
разложению
,
чем
негумифицированные
соединения
.
Однако
разложение
гуму
-
са
в
почве
,
хотя
немедленно
,
но
происходит
.
На
полях
,
занятых
зерновыми
куль
-
турами
,
за
вегетационный
период
разлагается
0,7–0,8
т
/
га
гумуса
,
пропашными
–
1,0–1,2
т
/
га
с
образованием
доступного
растениям
минерального
азота
,
фосфора
,
серы
.
В
гумусе
содержится
около
5 %
азота
,
от
1,5
до
2,4 %
фосфора
.
В
дерново
-
подзолистых
почвах
на
органические
соединения
приходится
40 %
фосфора
и
90
%
серы
от
общего
содержания
этих
элементов
в
почве
.
На
степень
разложения
гумуса
влияет
гранулометрический
состав
почвы
,
содержание
гумуса
в
ней
и
т
.
д
.
Систематическое
внесение
органических
и
минеральных
удобрений
обеспечивает
сохранение
и
накопление
запасов
гумуса
в
почве
.
7.
Минералогический
состав
минеральной
части
почвы
.
Известно
,
что
рыхлые
горные
породы
образуются
в
результате
выветрива
-
ния
изверженных
горных
пород
и
представляют
собой
смесь
продуктов
химиче
-
ского
и
физического
выветривания
,
т
.
е
.
смесь
первичных
и
вторичных
минералов
.
Первичные
минералы
обладают
различной
устойчивостью
против
разрушения
,
поэтому
в
составе
рыхлых
пород
они
могут
встречаться
в
различных
соотноше
-
ниях
.
Минерал
–
это
однородное
в
химическом
отношении
тело
,
обладающее
по
-
стоянством
химического
состава
и
определенными
физическими
свойствами
.
По
физическому
состоянию
минералы
бывают
твердые
,
жидкие
и
газообразные
.
Многие
минералы
имеют
определенную
форму
и
являются
кристаллическими
.
Большинство
минералов
аморфны
.
Кристаллы
ряда
минералов
анизотропны
,
т
.
е
.
различаются
по
своим
свойствам
в
различных
направлениях
(
твердость
,
тепло
-
проводность
и
электропроводность
и
др
.).
В
горных
породах
минералы
встреча
-
ются
в
определенных
сочетаниях
различными
группами
,
образовавшимися
в
од
-
нородных
условиях
.
Количество
первичных
минералов
,
встречающихся
в
извер
-
женных
породах
,
достигает
более
3000.
Содержание
того
или
иного
минерала
в
рыхлой
породе
зависит
от
их
физических
и
химических
свойств
(
табл
. 7.1).
Таблица
7.1.
Средний
минералогический
состав
изверженных
и
осадочных
горных
пород
(
по
Кларку
).
Состав
(
в
%
от
веса
)
Изверженные
Осадочные
породы
Группа
минералов
породы
Сланцы
Песчаники
Полевые
шпаты
59,5
30,0
11,5
Роговые
обманки
и
пироксены
16,8
-
-
Кварц
12,0
22,3
66,8
Слюда
3,8
-
-
Глинистые
минералы
-
25,0
6,6
Гетит
-
5,6
1,8
Карбонаты
-
5,7
11,1
Прочие
минералы
7,9
11,4
2,2
Таким
образом
, 92%
общей
массы
изверженных
пород
состоит
из
4-
х
групп
минералов
:
полевых
шпатов
,
роговых
обманок
и
пироксенов
,
кварца
и
слюды
.
Из
них
наибольшей
механической
прочностью
обладает
кварц
,
затем
следуют
поле
-
вые
шпаты
,
роговые
обманки
и
пироксены
,
слюды
.
В
связи
с
этим
при
физиче
-
ском
выветривании
они
дробятся
с
различной
скоростью
.
Более
прочные
будут
разрушаться
медленнее
и
сохраняться
в
виде
более
крупных
частиц
.
Менее
проч
-
ные
минералы
будут
дробиться
сильнее
и
быстрее
переходить
в
более
мелкие
гранулометрические
фракции
.
По
мере
перехода
к
более
мелким
фракциям
содержание
кварца
и
полевых
шпатов
уменьшается
,
и
увеличивается
содержание
менее
прочных
минералов
(
табл
. 7.2).
Кварц
-
считается
минералом
,
вполне
устойчивым
к
химическому
выветрива
-
нию
.
Сравнительно
медленно
подвергаются
химическому
выветриванию
полевые
шпаты
.
Средние
и
основные
полевые
шпаты
отличаются
меньшей
устойчивостью
,
чем
кислые
.
Слюды
- (
мусковит
и
биотит
)
легче
,
чем
предыдущие
подвергаются
химиче
-
скому
выветриванию
.
Роговые
обманки
и
пироксены
представляют
собой
минералы
,
которые
легко
изменяются
вследствие
воздействия
на
них
химических
агентов
.
Таблица
7.2.
Гранулометрический
состав
минералов
озерно
-
гляциального
суглинка
.
Группа
Содержание
минералов
(
в
%
от
веса
)
минералов
1-0,25
0,25-0,05
0,05-0,01
0,01-0,005
< 0,005
Кварц
86
81
72
63
10
Полевые
шпаты
14
12
15
8
10
Слюда
-
-
7
21
67
Роговые
обманки
-
4
2
5
7
Прочие
-
3
4
3
6
Первичные
минералы
.
Минералы
,
входящие
в
состав
почв
,
делятся
на
две
группы
: 1)
первичные
и
2)
вторичные
.
Первичные
минералы
образуются
вследст
-
вие
выветривания
магматических
и
метаморфических
пород
,
вторичные
-
из
пер
-
вичных
(
табл
.2.3.1).
Из
первичных
минералов
наиболее
распространенными
являются
минералы
,
включающие
кислородные
соединения
кремния
(
кварц
,
полевые
шпаты
,
пироксе
-
ны
и
слюды
).
Первичные
минералы
различаются
между
собой
химическим
составом
и
строением
кристаллической
решетки
,
что
и
предопределяет
их
неодинаковую
ус
-
тойчивость
против
выветривания
.
Таблица
7.3.
Средний
минералогический
состав
магматических
и
осадочных
пород
,
в
% (
по
Jeffris).
Группы
минералов
Магматические
породы
Осадочные
породы
Первичные
минералы
Полевые
шпаты
57,8
7,0
Амфиболы
16,0
-
Кварц
12,8
38,8
Слюды
3,6
20,0
Вторичные
минералы
Карбонаты
1,1
20,0
Глины
0,5
9,0
Лимонит
0,2
3,0
Прочие
8,0
3,0
Строение
кристаллической
решетки
минералов
в
значительной
степени
зави
-
сит
от
объема
составляющих
ее
ионов
,
или
если
считать
,
что
форма
ионов
шаро
-
образная
,
то
от
величины
их
радиусов
.
В
элементарных
ячейках
,
из
которых
со
-
стоят
кристаллы
,
объем
катионов
и
анионов
определяет
их
взаимное
расположе
-
ние
.
Образование
устойчивой
структуры
происходит
при
условии
,
что
каждый
ка
-
тион
соприкасается
с
окружающими
его
анионами
.
Число
ионов
противополож
-
ного
знака
,
окружающих
данный
ион
называется
координационным
числом
.
Ве
-
личина
координационного
числа
зависит
от
соотношения
радиуса
ионов
(
табл
.
7.4).
По
данным
Гольшмидта
,
радиусы
катионов
основных
элементов
,
из
которых
состоят
минералы
,
следующие
:
Ni – 0,78
А
0
(10
ˉ
8
c
м
), Na – 0,98, K - 1.33, NH
+
4
– 1,43, Mg
2+
– 0,78, Ca
2+
– 1,06, Ba
2+
–
1,43, Zn
2+
– 0,83, Co
2+
– 0,82, C
+
4
– 0,96, Cu
2+
– 0,83, Fe
2+
– 0,83, Fe
3+
– 0,67, Al
3+
–
0,57, B
3+
– 0,20, Mn
2+
– 0,91, Mn
3+
– 0,70, Mn
4+
– 0,62, Si
4+
– 0,39, C
4+
– 0,18, Mo
4+
–
0,68, Ni
5+
– 0,1-0,2, P
5+
– 0,35, S
6+
– 0,34, H
3
O
+
– 1,35,
анионов
: O
2
ˉ
– 1,32, F
ˉ
– 1,33, Cl
ˉ
– 1,81, OH
ˉ
– 1,53, S
2
ˉ
– 1,81
А
0
(10
-8
c
м
).
Таблица
7.4.
Координационное
число
и
форма
кристаллической
решетки
Отношение
радиуса
катиона
к
радиусу
аниона
Координационное
число
Форма
окружения
0,15 – 0,22
3
треугольник
0,22 – 0,41
4
тетраэдр
0,41 – 0,73
6
октаэдр
0,73 – 1,37
8
куб
1
12
кубо
-
октаэдр
Отношение
радиуса
катиона
к
радиусу
аниона
определяет
не
только
его
ко
-
ординационное
число
,
а
также
форму
кристаллической
решетки
и
характер
эле
-
ментарной
ячейки
.
Элементарной
ячейкой
кремнекислородного
соединения
является
тетраэдр
,
четыре
вершины
которого
заняты
крупными
анионами
О
2+
(r = 1,32
А
0
),
а
в
центре
нахо
-
дится
катион
с
небольшим
радиусом
Si
4+
(r = 0,39
А
0
).
Данный
тетраэдр
является
основной
структурной
ячей
-
кой
всех
существующих
соединений
кремния
с
кисло
-
родом
.
Ячейка
SiO
4
заряжена
отрицательно
(
на
4
поло
-
жительных
заряда
Si
приходится
8
отрицательных
заря
-
дов
кислорода
).
Отрицательный
заряд
ячейки
может
быть
компенсирован
путем
присоединения
катионов
или
соединением
с
другими
кремнекислородными
тетраэдрами
.
Соединение
тетраэдров
между
собой
происхо
-
дит
через
вершины
,
при
этом
определенные
ионы
кислорода
одновременно
связаны
с
двумя
ионами
кремния
.
Оставшиеся
свободные
валентности
ки
-
слородных
анионов
нейтрализуются
катионами
.
Кремнекислородные
тетраэдры
могут
образовывать
непрерывные
структуры
в
виде
одинарных
цепочек
,
что
характерно
для
пироксенов
-
энтатита
(Mg
2
Si
2
O
6
),
гиперстона
((Mg
1
Fe)
2
Si
2
O
6
).
Двойные
цепочки
образует
группа
амфи
-
болов
-
антофиллит
(Mg
1
Fe)
7
Si
4
O
11
(
ОН
)
2
.
Листы
,
как
у
слюды
,
образуются
в
том
случае
,
когда
тетраэдры
соединяются
друг
с
другом
тремя
вершинами
и
образуют
сетку
гексагональной
(
шестиугольной
)
формы
в
виде
плоского
слоя
.
При
этом
по
каждой
стороне
имеются
ионы
кислорода
со
свободной
валентностью
,
направ
-
ленной
в
одну
сторону
.
Каждый
слой
соединяется
с
последующим
,
что
придает
слюдам
пластичность
.
В
случае
,
когда
кремнекислородные
тетраэдры
соединяются
между
собой
та
-
ким
образом
,
что
каждый
из
четырех
кислородных
ионов
принадлежит
двум
тет
-
раэдрам
,
получается
структура
,
не
имеющая
свободных
ионов
кислорода
.
Подоб
-
ную
структуру
имеет
кварц
(SiO
2
)
n
,
который
отличается
большой
прочностью
.
Такая
же
форма
трехмерных
каркасов
характерна
и
для
полевых
шпатов
,
од
-
нако
в
некоторых
из
тетраэдров
Si
заменен
Al
3+
.
В
результате
такого
замещения
образуется
алюмокислородный
комплекс
(AlO
4
)
5
ˉ
.
Он
несет
на
единицу
больший
отрицательный
заряд
,
чем
SiO
4
,
который
компенсируется
тем
или
иным
катио
-
ном
.
Этим
можно
объяснить
химический
состав
алюмосиликатов
,
к
которым
при
-
надлежат
полевые
шпаты
:
альбит
Na[Al,Si
3
O
8
],
анортит
Ca[Al
2
Si
2
O
8
]
и
др
.
В
аль
-
бите
из
четырех
ионов
Si
один
замещен
на
Al
3+
,
возникший
отрицательный
заряд
компенсирован
Na.
В
анортите
из
четырех
ионов
Si
4+
два
иона
замещены
на
Al
3+
,
два
отрицательных
заряда
компенсируются
Ca
2+
.
Минералы
,
в
которых
ион
Si
4+
замещается
ионом
Fe
3+
,
называются
ферриси
-
ликатами
.
Изоморфные
замещения
происходят
в
кристаллической
решетке
в
пе
-
риод
ее
образования
,
качество
и
количество
замещающих
ионов
зависит
от
соста
-
ва
и
концентрации
окружающего
раствора
.
Вторичные
минералы
.
Как
отмечалось
раньше
,
в
результате
химического
выветривания
первичные
минералы
изменяют
свой
состав
и
внутреннюю
струк
-
туру
.
Выветривание
в
первую
очередь
затрагивает
поверхность
минералов
,
по
-
этому
с
их
измельчением
возрастает
суммарная
поверхность
,
и
процессы
разру
-
шения
ускоряются
.
Важнейшим
фактором
химического
выветривания
является
вода
,
а
также
присутствующие
в
почве
кислород
и
углекислота
.
Основными
типами
реакций
,
происходящими
в
почве
являются
:
гидратация
,
гидролиз
,
растворение
,
окисление
-
восстановление
.
Гидратация
-
это
притяжение
молекул
воды
к
поверхности
минералов
.
Вследствие
полярности
молекул
воды
она
представляет
собой
диполь
.
При
из
-
мельчении
минералов
часть
зарядов
ионов
кристаллической
решетки
высвобож
-
даются
,
к
ним
притягиваются
молекулы
воды
тем
конусом
,
который
имеет
проти
-
воположный
заряд
.
Диполи
воды
стремятся
“
выдернуть
”
ионы
из
кристалличе
-
ской
решетки
минерала
,
вследствие
чего
происходит
ее
расшатывание
и
разрых
-
ление
.
Реакции
гидролиза
приводят
к
замене
катионов
кристаллической
решетки
на
Н
+
-
ионы
воды
.
Схематически
данная
химическая
реакция
для
полевого
шпата
описывается
следующим
образом
:
KOH
O
HAlSi
O
H
O
КА
lSi
+
→
+
8
2
2
8
2