Әрбір топырақ табиғи жағдайда алмаспалы-сіңірілетін катиондардың белгілі бір мөлшерін қамтиды: Ca²⁺, Mg²⁺, Н⁺, Na⁺, K⁺, NH₄⁺,Al³⁺, Fe³⁺, және тағы басқалары. Көптеген топырақтарда олардың ішінде Са²⁺ басым келеді, екінші орынды Mg²⁺алады, кейбір топырақтарда жұтылған күйде Н⁺ және әдетте аз ғана мөлшерде Na⁺, K⁺, NH₄⁺ болады.

Топыраққа еритін тұзды (мысалы, NaNO₃, KCl) енгізген кезде оның катиондары ерітіндіге ығысатын, топырақпен бұрын сіңірілген катиондардың эквивалентті санына алмаса отырып, ерітіндіден топырақ бөлшектерімен сіңіріледі:
(топырақ)Са + 2NaNO₃ → (топырақ)2Na + Са(NO₃)₂;
(топырақ)Н + КСl→ (топырақ)К + НСl
Алмаспалы сіңіру қабілетіне ие жоғары дисперсті топырақ бөлшектерінің барлық жиынтығын К.К. Гедройц топырақтың сіңіру кешені (ТСК) деп атады.
Бақылау сұрақтары және тапсырмалар:

1. 
   Топырақтағы қандай да бір аниондардың химиялық сіңіруі неге тәуелді екендігін айтып беріңіз.
   
2. 
   Топырақтардың фосфор қышқылын химиялық сіңіруінің өсетін қарқындылығы туралы жазыңыз.
   
3. 
   Топырақтардың физикалық-химиялық сіңіруін түсіндіріп беріңіз.
   
4. 
   Топырақтың катиондарды сіңіруі қалай жүреді?
   
5. 
   Табиғи жағдайда топырақта қандай алмаспалы-сіңіретін катиондары болатындығын атаңыз?
   
6. 
   Топырақтың аниондарды сіңіруі қалай жүреді?
   

Пайдаланылған әдебиеттер

1 Муравин Э.А., Ромадина Л.В., Литвинский В.А. Агрохимия – М. Изд. Центр «Академия» 2016

2.Агрохимия (под ред. Минеева В.Г.) - М., 2004

3. Минеев В.Г. История развития агрохимии в России и за рубежом (в 2 томах). – М., 2005

4. Малимбаева А.Ж. Применение удобрений в интенсивном земледелии. Алматы, 2011

5.Агрохимия: Учебник для вузов / Под ред. Б.А.Ягодина. – М., 1989. – 655 б.

6.Почвоведение в 2 частях (Часть 1. Почва и почвообразование) / под ред. В.А. Ковды, Б.Г. Розанова. – М.: Высшая школа, 1988. – 400 б.

7.Практикум по агрохимии / Под ред. Ягодина Б.А. – М.: Агропромиздат. – 1987. – 512 б.

8.Гедройц К.К. Учение о поглотительной способности почв / Избр. соч. Т.1. – М., 1955. – С. 241-384.

9.Методы агрохимических анализов почв. Определение подвижных форм фосфора и калия в топырақх по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО. ОСТ 46 40-76. – М., 1977. – 110 б.

1.9. Табиғаттағы буферлік аймақтар мен буферлік ерітінділер

---

Топырақ реакциясының қалыптасуына топырақ түзуші үдерістердің сипаты маңызды із қалдырады. Бұл үдеріс кей жағдайларда негіздер мен қышқылдануының жоғалуына әкелсе, ал кейбір жағдайларда топырақты негіздермен бірте-бірте байытылуы байқалады. Су режімінің шаймалау сипаты тұздардың топырақтан шығарылуына әкеледі, ерітіндіге сіңген Ca²⁺ және Mg²⁺ сутегі иондарына алмасып, кезекті сілтіленуге мүмкіндік береді.

Топырақ ерітіндісіндегі сутегі мен гидроксил иондары және олардың қатынасынан топырақ реакциясы туындайды. Топырақ реакциясы бірнеше факторлардың: топырақтың минералды бөлігінің химиялық және минералогиялық құрамына, еркін тұздардың болуына, органикалық заттардың құрамы мен сапасына, топырақ ауасы құрамына, топырақ ылғалдылығына, организмдердің өмірлік белсенділігінің біріккен әсеріне байланысты. Топырақтағы тұздар - топырақ реакциясының ең маңызды реттеушісі болып табылады. Бейтарап, қышқылдық, сілтілі тұздар қатты фазадан ылғалды және құрғақ күйде ерітіндіге өткенде, топырақ ерітіндісіндегі реакция сипатына және сырттан келген заттармен өзара әрекеттесуіне әсер етеді.

Жоғары оқу орындарының студенттері мен магистранттарын агрохимиялық және экологиялық бағытта даярлауда топырақ зерттеу күрделі нысан болуы керек. Топырақтану – топырақ туралы ғылым саласы, оның негізі жаратылыстану-тарихи және қолданбалы ғылымдармен, сонымен қатар химия, биохимия, агрохимия және тағы басқа ғылым салаларымен тығыз байланысты.

Сонымен «Топырақтану» оқулығында топырақтың қышқылдық-негіздік қасиеттерінің өзгерісіне бірқатар мысалдар келтіріледі: 1) топырақтағы күкіртті металдардың (сульфидтердің) тотығуы және топырақ түзуші жыныстарда күкірт қышқылы түзілуі мүмкін, яғни ол топырақтың күшті қышқылдануына алып келеді (су ағызған кезде мангролық немесе маршелік топырақтардың pH 7-8-ден бастап 2-3-ке дейін өзгеруі мүмкін); 2) топырақ ерітіндісінің едәуір қышқылдануы гуминді қышқылдар мен фульво қышқылдарының қанықпаған катиондарының түзілуіне алып келеді (pH 3-3,5-ға дейін төмендеуі мүмкін); 3) аз ыдырайтын органикалық заттардың қалдықтары, орман қоқыстарының pH 3,5-5, ал мүктер 2,5-3 болады. Саңырауқұлақтар мен бактериялардың тіршілік етуі нәтижесінде өсімдік қоқыстарының ыдырауы, топырақтағы тамырлар немесе жәндіктердің пайда болуында еркін органикалық қышқылдар сірке, қымыздық, лимон сияқты тағы басқа заттар қатысуы мүмкін.

Оқу сапасын жақсарту үшін жақын пәнаралық пәндер есебінен таным үдерістерін белсендіру қажет. Сонымен химия саласын зерттеу кезінде қышқылдық-негіздік қасиеттердің маңызы зор, бірақ топырақтану ғылымында студенттер мен магистранттарға бұл әлдеқайда жаңаша болып көрінуі мүмкін. Өйткені топырақтануда негізгі акцент олар үшін күтпеген әртүрлі табиғи жағдайлардағы байланыстар қасиеттеріне ерекше назар аудатады. Себебі студенттер, магистранттар өтілген жаңа пәндерін игере бастайды: біріншіден, өткен материалдарды еске түсіреді, екіншіден, жаңаны сыни көзқараспен және сенімсіздікпен талдайды. Әрі қарай топырақтанудағы топырақтың қышқылдық және негіздік функцияларының қалай қолданылатынын және топырақтың буферлігін анықтау жөнінде материал толығырақ келтіріледі.

---

Кез келген қышқылдық-негіздік байланыстардың қасиеттері қышқылдар мен негіздердің Бренстед-Лоури теориясына негізделген. Бұл теория бойынша, протон беруге қабілетті кез келген заттар қышқылдар болып есептелінеді, сонымен қатар біріктірілген негізге өтетін заттар. Негіз - протонды қосып алып, онымен бірге қышқылға айналатын зат. Сулы ерітінділерде қышқылдар протонды суға береді, негіздер протонды судан алады:
CH₃COOH + H₂O ↔ CH₃COO^- + H₃O⁺

Сірке қышқылы протонды суға бере отырып, негізге CH₃COO^- айналады, су негіздік қызмет атқара отырып және CH₃COOH-тен протон қосып алып, қышқыл H₃O-ға ауысады.

Қышқылдар мен негіздердің беріктігі сандық түрде қышқыл-негіз жұптардың компоненттері арасындағы протон тасымалдануы реакцияның тепе-теңдік константасы арқылы бағаланады. Біреуінің құрамына зерттелетін қосылыс, екіншісі – еріткіштің молекуласын қамтиды (H₂O). Константа қышқылдан су молекуласына протонды тасымалдауды сипаттайды, K_a мен белгіленеді (acid – қышқыл):
К_а =

Судан негізге қарай протон тасымалданатын қайтымды процесте тепе-теңдік константасы K_b мен сипатталады:

K_b = .

Кез келген қышқылды-негізді біріккен жұбының K_a және K_b константа өнімдері еріткіштің (H₂O) иондық өніміне тең:

K_a K_b= [H₃O⁺][OH^-] = [H⁺][OH^-] = = 10^-14

Топырақтың негізбен қанықтыру дәрежесі – бұл сіңіру сыйымдылығының пайыздық қатынасында көрсетілген ауыспалы негіздердің (әдетте Ca²⁺ + Mg²⁺) саны:

V = 100 = ∙ 100

Мұндағы, V – негізбен қанығу дәрежесі, %; S – ауысқан негіздердің саны, мг-экв/100 г топырақ; E – сіңіру сыйымдылығы, мг-экв/100 г; H – гидролиттік қышқылдығы, мг-экв/100 г. Сондықтан топырақтың негіздермен қанықпауы таңдалған pH-тағы сіңіру сыйымдылығы мен ауыспалы негіздердің топырақ құрамы арасындағы айырмашылықпен сипатталады.

Қышқылдық топырақтың қышқылдығын төмендету мақсатында оны доломит ұнымен белсенді түрде өңдейді. Топырақтың қанықтылық дәрежесін салыстыру кезінде далалық тәжірибелермен анықталған әктену шкаласы құрылды (10-кесте).

---

10-кесте

Қышқыл топырақтарды әктеудің қажеттілік шкаласы

Негіздермен қанығу дәрежесінің мәні, %	Әктеуге қажеттілік
50-ден төмен 55-тен бастап 70-ке дейін 70-тен бастап 80-ге дейін 80-нен астам	Әктеуге қажеттілігі жоғары Әктеуге қажеттілігі орташа Әктеуге қажеттілігі әлсіз Әктеу қажет емес

Әктасты CaCO₃ қосу барысында, көмір қышқыл газының артық мөлшерде түзілуі келесі сұлбаға сәйкес топырақпен өзара әрекеттесіп еритін Ca(HCO₃)₂-ге өтеді:

[ТСК^2-]2H⁺ + Ca(HCO₃)₂ → [ТСК^2-]Ca²⁺ + 2H₂O + 2CO₂

Өндіріс аймақтарында әк мөлшері топырақ қабатындағы гидролиттік қышқылдығымен есептелінеді.Топырақ тығыздығы 1,3 г/см³, 1га-ғы қабаты 20 см болғанда оның массасы 2600 т құрайды. Әрбір 1 мг-экв гидролиттік қышқылдығы бар 100 г топырақты бейтараптау үшін 1 га-ға 1,3 т CaCO₃ қажет.

Қышқыл топырақтардың тәжірибесі мен теориясы жақсы әрі ұзақ уақыт бойы зерттеліп келеді және өсімдіктер шаруашылық өндірісінде қолданылады.

Біздің республикамыздың топырағының негізгі бөлігі сілтілік реакцияға ие. Әдеби деректерде [3] сілтілік жер негіздерінен болатын сілтілік едәуір аз үлеске ие екендігін жазады, жалпы сілтіліктің негізгі бөлігі сілтілік негіздерден болатын сілтілік үлесіне өтеді. Бұл жұмыстағы сулы суспензияның реакциясы pH 7,1-8,3 аралығында көрсетілген. Қара-күрең карбонатты топырақтың генетикалық горизонт бойынша CO₂ (%) мөлшері 1,4-4,4 тереңдігімен артады.

Сондықтан экологиялық білім беруде осы көрсеткіштерді қоршаған ортаны зерттеуде қолдану және білу маңызды. Топырақ ерітінділерінің және су сығындыларының сілтілік реакциясы құрамы жағынан түрлі қосылыстармен: сілтілік және сілтілік жер элементтерінің карбонаттарымен және гидрокарбонаттарымен, натрийдің силикаттарымен, алюминаттарымен және гуматтарымен байланысты болуы мүмкін. Сілтілік реакция топырақтың қатты фазасынан топырақ ерітінділеріне және су сығындыларына дейін өтетін және негізгі қасиеттерін көрсете алатын әлсіз қышқыл аниондарынан туындауы мүмкін. K_b константасы неғұрлым жоғары болған сайын, анион негіздерінің рөлі соғұрлым жоғары болады.

Осылайша, карбонат - ион гидрокарбонат - ионға қарағанда күштірек негіз болады, себебі үрдістің тепе-теңдік константасы төмендегідей өрнектеледі:

---

K_b = = = 2,14 · 10^-4,

онда, HCO₃^- + Н₂О ↔ H₂CO₃ + OH^-үдерісінің тепе-теңдік константасы мына теңдеуге тең:

K_b = = = = = 2,24 · 10^-8,

Мұнда дәлелденіп тұрғандай ионы ионына қарағанда әлсіз негіз болып тұр. Топырақ ерітінділерінде және сығындылардың сілтілік реакцияларында басқа да аниондар қатысады:

pK_b = 1,4 S^2- + H₂O ↔ HS^- + OH^- pK_a = 12,6

pK_b = 2,0 PO₄^3- + H₂O ↔ HPO₄^2- + OH^- pK_a = 12,0

pK_b = 4,1 H₃SiO₄^- + H₂O ↔ H₄SiO₄ + OH^- pK_a = 9,9

pK_b = 4,8 H₂BO₃^- + H₂O ↔ H₃BO₃ + OH^- pK_a = 9,2
Протонды қосуға қабілетті кез-келген зат қышқылмен өзара әрекеттесуі мүмкін болғандықтан, жалпы сілтілікті шартты түрде қабылданған нөлдік деңгейге қатысты протон тапшылығының өлшемі ретінде қарастырылуы мүмкін. Сонымен қатар, протондардың акцепторлары ретінде диссоциациялану константасына K_b тең немесе 10^-9,5 (pK_b=9,5) –дан асатын негіздер болып саналады. Топырақта жалпы сілтілік әрқашан кешенді болып табылады, ол топырақта кездесетін химиялық қосылыстардың көптеген түрлерімен және ондағы өтетін химиялық реакциялармен ерекшеленеді.

Топырақ сілтілігінің белсенді және потенциалды түрлері болады. Белсенді сілтілік топырақ ерітіндісінде гидролиттік сілтілік тұздардың болуымен байланысты, олардың диссоциациясы кезінде гидроксил ионы түзіледі. Табиғи сулар мен топырақ ерітінділерінің белсенді сілтілігін сипаттағанда жалпы сілтілік, қалыпты карбонаттардан сілтілік және гидрокарбонаттардан сілтілік болып бөлінеді. Жалпы сілтілікке гидролиттік сілтілік тұздардың жалпы мөлшерін қоспағанда, аниондар - негіздер әсер ете алады. Қалыпты карбонаттардан сілтілік сіңірілген натрийді құрайтын алмасу реакцияларының нәтижесі болып табылады. Сонымен қатар, ол анаэробты жағдайда және органикалық заттардың қатысында соданың түзілуімен натрийдің сульфатты тұздарын тотықсыздандыратын сульфатты азайтатын бактериялардың тіршілік әрекетінің нәтижесінде пайда болады. Қалыпты карбонаттардан сілтілік шамасына негізгі қасиеттері айқын байқалатын негіздік аниондардың болуы да әсер етеді: сульфид- және фосфат- иондары, кремний және бор қышқылы аниондары, сонымен қатар кейбір металдардың гидрокешендері, мысалы Al(H

---

Смотрите также файлы

• Вариант 1 Падеж.docx

• Анализ воспитательной работы в 1б классе в 20212022 учебном год.docx

• Научные исследования можно разделить на фундаментальные, поисковые и прикладные.docx

• Классификация станков с чпу.docx

• А. А. Кириллов (И. О. Фамилия).docx