Файл: Кіріспе табии ортаны зерттеу кезінде егжейтегжейлі зерттелген лкен жне р трлі материалмен кездеседі.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.11.2023
Просмотров: 244
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
R Ca + 2KCl ↔ R + CaCl2COO COOК
Топырақтың физикалық сіңіру қабілеті. Топырақтану топырақ туралы ғылым ретінде іргелі, табиғи-тарихи және қолданбалы ғылымдармен, соның ішінде, химиямен, биохимиямен, агрохимиямен және т.б. тығыз байланысты. Коллоидты химияның көптеген түсініктері мен заңдылықтары топырақты коллоидтар мен топырақтардың сіңіру қабілетін зерттеу кезінде сәтті қолданылды.
Топырақ түзу үдерісінің сипаты топырақ реакциясының қалыптасуына елеулі із қалдырады. Бір жағдайларда осы үдеріс негіздердің жоғалуы мен қышқылдануға әкеледі, басқа жағдайларда топырақтың негіздермен біртіндеп толықтырылуы байқалады. Су режимінің шаюшы сипаты топырақтан тұздардың шығуына әкеледі, сутекті иондардың орнына ерітіндіге сіңірілген Са2+, Мg2+ иондарының шығуына және олардың әрі қарай сілтісіздендірілуіне ықпал етеді.
Физикалық сіңіру негізінен топырақтың қатты бөлшектерінің жиынтық бетіне тәуелді келеді. Топырақта майда дисперсті бөлшектер неғұрлым көп болса, сіңіру орын алатын жиынтық бет те соғұрлым көп болады.
Егер ерітілген заттың молекулалары су молекулаларына қарағанда топырақ бөлшектерімен күштірек тартылса, онда бөлшектердің бетінде, оларды қоршап тұрған ерітіндінің қабықшасында осы заттың концентрациясы жоғары, ал бөлшектердің бетінен кейбір арақашықтықта концентрация төмен болады. Осы жағдайда молекулалық адсорбция, физикалық сіңіру жақсы байқалады. Демек, көптеген органикалық қосылыстардың – спирттердің, органикалық қышқылдар мен негіздердің, жоғары молекулалық органикалық заттардың молекулалары сіңіріледі. Минералды қосылыстардан топырақ тек сілтілерді ғана физикалық түрде сіңіреді. Еритін минералды тұздар мен бейорганикалық қышқылдар үшін керісінше молекулалық адсорбция төмен. Минералды тұздар ерітіндісінің топырақ бөлшектерімен өзара әрекеттесуі кезінде олардың бетіне су молекулалары қаттырақ тартылады, сондықтан, топырақ бөлшектерінің бетіне тікелей келетін ерітіндіде тұздардың концентрациясы қоршаған ерітіндіге қарағанда төмен болады.
Теріс ионды физикалық сіңіру топырақтың хлоридтер мен нитраттар ерітінділерімен өзара әрекеттесуі кезінде байқалады, бұл олардың жоғары қозғалғыштығына байланысты. Олар топырақ ылғалымен бірге топырақта оңай қозғалады.
Химиялық сіңіру қабілеті. Сіңіру қабілетінің келесі түрі топырақтағы жекелеген еритін тұздар арасындағы химиялық реакциялар нәтижесінде судағы ерімейтін немесе қиын еритін қосылыстарды түзумен байланысты. Демек, еритін аммоний фосфатының кальций бикарбонатымен өзара әрекеттесу кезінде аз еритін кальций дифосфаты түзіледі және фосфор қышқылының аниондары топырақ ерітіндісінен топырақтың қатты фазасына ауысады:
(NH4)2HPO4 + Ca(HCO3)2 → CaHPO4↓ + 2NH4HCO3
Топырақтағы қандай да бір аниондардың химиялық сіңіруі топырақтардың құрамына кіретін иондармен өзара әрекеттесу кезінде олардың ерімейтін немесе қиын еритін тұздарды түзу қабілетіне байланысты. Азот және тұз қышқылының аниондары (NO3-және Cl-) топырақта таралған катиондардың (Ca2+, Mg2+, K+, Al3+, Fe3+, NH4+) бір де біреуімен суда ерімейтін қосылыстар түзбейді, сондықтан, химиялық тұрғыдан олар сіңірілмейді. Ол топырақтағы нитраттар мен хлоридтердің жоғары жылжымалдығымен байланысты.
Көмір және күкірт қышқылдарының бір валентті катиондармен аниондары (CO32- және SO42-) еритін тұздарды береді, топырақта басым болатын екі валентті катиондармен (Ca2+, Mg2+) бірге суда қиын еритін қосылыстар береді. Сондықтан кальцийдің немесе магнийдің көп мөлшері бар топырақтарда осы аниондар химиялық тұрғыдан сіңіріледі.
Фосфор қышқылының аниондары (Н2РО4- және НРО42-) бір валентті катиондармен бірге жақсы еритін тұздарды (КН2РО4, Na2НРО4, NH4H2PO4 және т.б.) түзеді, ал, кальций мен магнийдің катиондарымен – ерігіштігі бойынша бірдей емес бір орынбасқан, екі орынбасқан және үш орынбасқан тұздар түзеді. Бір орынбасқан кальций мен магний фосфаттары, мысалы, Са(Н2РО4)2, суда ериді, СаНРО4 екі орынбасқан және Са3(РО4)2 үш орынбасқан фосфаттары аз ериді. Алюминий мен темірдің үш валентті катиондарымен бірге фосфор қышқылы да аз еритін қосылыстар түзеді.
Құрамында топырақ ерітіндісіндегі (қара топырақ, сұр топырақ) алмаспалы-сіңіретін кальций немесе кальций бикарбонаты бар бейтарап немесе әлсіз сілтілік реакциясы бар топырақтарда фосфор қышқылы мен оның суда еритін тұздардың химиялық бекінуі кальций мен магнийдің әлсіз еритін фосфаттарының түзілуі нәтижесінде жүреді. Осылайша, суперфосфатты қолдану кезінде реакциялар жүреді:
Са(Н2РО4)2 + Ca(HCO3)2 → 2CaHPO4↓ + 2Н2СО3;
Са(Н2РО4)2 + 2Ca(HCO3)2 → Ca3(PO4)2↓ + 4Н2СО3
Фосфор қышқылының суда еритін тұздары алмаспалы-сіңіретін кальциймен өзара әрекеттесуі кезінде де химиялық тұрғыдан сіңіру мүмкін:
(топырақ) Са + Са(Н2РО4)2 → (топырақ)2Н + 2CaHPO4
↓;
(топырақ) 2Са + Са(Н2РО4)2 → (топырақ)4Н + Ca3(PO4)2↓
Топырақтағы суда еритін немесе алмаспалы-сіңіретін кальцийдің мөлшеріне байланысты СаНРО4 немесе Са3(РО4)2 түзіледі. Екі орынбасатын кальций фосфаты (СаНРО4) әлсіз қышқылдарда ериді. Үш орынбасатын кальций фосфаты елеулі түрде әлсіз ериді. Алайда, топырақ ерітіндісін қышқылдандыру кезінде қиын еритін кальций фосфаттары біртіндеп ериді.
Құрамында көп еркін жартылай оксидтер бар күлгін түсті шымды топырақтар мен қызыл топырақтарда фосфор қышқылының химиялық сіңіруі көбінесе алюминий мен темір фосфаттарының түзілуі жолы бойынша жүреді:
Al(OH)3 + H3PO4 →AlPO4↓ + 3H2O
Fe(OH)3 + H3PO4 →FePO4↓ + 3H2O
Жаңадан тұндырылған алюминий мен темір фосфаттарын өсімдіктер сіңіруі мүмкін, бірақ, тұнбалар ескірген кезде олар кристалданады және ерігіштігі азаяды әрі өсімдіктер үшін қол жетімділігі төмендейді. Сондықтан, қызыл топырақтар мен күлгін түсті шым топырақтардағы фосфор қышқылы берік бекінеді және сұр және қара топырақтарға қарағанда анағұрлым күштірек болады.
Фосфор қышқылының қарқынды химиялық сіңірілуі топырақтағы фосфаттардың әлсіз жыжымалдығына себепші болады және өсімдіктер үшін фосфорлы тыңайтқыштардан фосфордың қолжетімділігін төмендетеді. Фосфор қышқылының химиялық сіңірілуі қарқындылығының артуы бойынша топырақтар осындай реттілікте орналасады:
қара топырақ < сұр топырақ< күлгін түсті шымды топырақ<қызыл топырақ.
Топырақтың әрбір тобынан Р және К-ны бөліп алу үшін әр түрлі ерітінділерді пайдаланылды. 0,2 М НСl және 0,05 M H2SO4 күшті қышқылдарын Кирсанов пен Ониани қолданды (9-кесте).
9-кесте
Әр түрлі топырақтардан жылжымалы фосфор (Р) және калий (К)
қосылыстарын алуға арналған сүзінділер
| Топырақтар | Элемент | Бөліп алатын ерітінді | Топырақ : ерітінді қатынасы | Топырақтың ерітіндімен өзара әрекеттесу уақыты | Әдістің авторы |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Карбонатты емес (қышқыл сортаң және күлгін түсті шым топырақтар үшін) | Р, К | 0,2 М НСl | 1:5 минералды топырақ үшін 1:50 органикалық топырақтар үшін | 15 минут | Кирсанов |
| Карбонатты емес (қызыл, сары топырақтар үшін) | Р, К | 0.05 M H2SO4 | 1:25 | 3 минут | Ониани |
| Карбонатты емес (орманның сұр және далалық пен орманды-дала аймақтарының қара топырақтары үшін) | Р, К | 0.5 M CH3COOH | 1:25 | 19-21 сағ. | Чириков |
| Карбонатты (сұрғылт, құба, қара топырақтар, сұр топырақтар, қоңыр топырақтар үшін) | Р, К | 1% (NH4)CH3COO, pH 9 | 1:20 | 18-20 сағ. | Мачигин |
| Карбонатты емес (құрамында 4% -дан астам СаСО3 болатын сортаң және күлгін түсті шым топырақтар үшін) | Р, К | Буферлі ерітінді 0,1 н. Аммоний лактаты мен 0,4 н. CH3COOН, pH 3,7 | 1:20 | 4 сағ. | Эгнер- Римм-Доминго |
| Карбонатты емес (сортаң және күлгін түсті шым топырақтар үшін) | Р, К | Буферлі ерітінді 0,04 н. Кальций лактатыжәне0,5 М HCl, pH 3,5-3,7 | 1:50 | 19-24 сағ. | Эгнер- Римм |
| Карбонатты емес (қызыл, сары топырақтар үшін) | Р | 1%-ды лимон қышқылының ерітіндісі | 1:10 | 22-24 сағ. | Аррениус |
Физикалық-химиялық немесе алмаспалы сіңіру қабілеті. Топырақтың қатты фазасының топырақ ерітіндісімен өзара әрекеттесуі кезінде химиялық бекінумен және молекулалық адсорбциямен бірге физикалық-химиялық немесе алмаспалы сіңіру де маңызды рөл алады. Катиондардың қатты фазасының сіңірілуі кезінде ол неғұрлым айқын көрінеді.
Катиондардың физикалық-химиялық немесе алмаспалы сіңірілуі– бұл теріс зарядты алып жүретін топырақтың минералды да, органикалық та майда дисперсті коллоидты бөлшектерінің ерітіндіден әр түрлі катиондарды сіңіру қабілеті. Бұл ретте бір катиондарды жұту ерітіндіге топырақтың қатты фазасымен бұрын жұтылған басқаларының (Са2+, Mg2+және т.б.) эквивалентті мөлшерін ығыстырумен қатар жүреді. Демек, егер кальциймен қаныққан топырақты (қара топырақты) хлорлы калиймен өңдесе, онда ерітіндіден калий катиондары топырақпен сіңіріледі және бір уақытта оның қатты фазасынан ерітіндіге кальций катиондарының эквивалентті мөлшеріне бөлінеді, КСl орнына СаСl2 пайда болады:
(топырақ) Са + 2КСl→ (топырақ)2К + СаСl2
Осы жағдайда катиондардың алмасуы жүретіндіктен, осындай типті сіңірілуі алмаспалы деп атайды, ал топырақтың алмаспалы сіңірілу реакцияларына қабілетін алмаспалы сіңіру қабілеті деп атайды. Физикалық және химиялық себептермен байланысты, алмаспалы сіңірілу реакцияларының екі жақты сипатының салдарынан сіңірілу қабілетінің осы түрін физикалық-химиялық немесе коллоидты-химиялық, сіңіру қабілеті деп те атайды.
Жекелеген тұздар арасындағы реакциялар нәтижесінде химиялық сіңіру кезінде ерімейтін қосылыстар түзіледі, ерітіндінің құрамы мен жалпы концентрациясы өзгереді, ал алмаспалы сіңіру кезінде ерітіндінің концентрациясы өзгермейді, бірақ оның құрамы өзгереді (ерітіндіде бір катиондардың саны азаяды, басқаларының саны артады, ал аниондар концентрациясы өзгеріссіз қалады).
Катиондардың физикалық-химиялық немесе алмастыратын сіңірілуі топырақ үдерістерінде елеулі рөл атқарады, топырақтың маңызды физикалық және физикалық-химиялық қасиеттерін – оның құрылымдық жағдайын, реакциясын, буферлігін анықтайды, сырттан келетін заттармен топырақтардың өзара әрекеттесуі кезінде ерекше мәні бар. Топырақтың реакциясы топырақ ерітіндісінде сутекті және гидроксильді иондардың болуымен және ара қатынасымен байланысты. Топырақ реакциясы бірқатар факторлардың жиынтық әсеріне тәуелді: топырақтың минералды бөлігінің химиялық және минералогиялық құрамына, еркін тұздардың болуына, органикалық заттың мөлшері мен сапасына, топырақ ауасының құрамына, топырақ ылғалдылығына, ағзалардың тіршілік әрекетіне. Топырақ реакциясының маңызды реттегіші ондағы тұздар болып табылады. Бейтарап, қышқыл, сілтілік тұздарды ылғалдандыру кезінде қатты фазадан ерітіндіге және кепкен кезде кері ауыса отырып, топырақ ерітіндісі реакциясының сипатына және сырттан келіп түсетін заттармен өзара әрекеттесуіне сәйкес ықпал етеді.