27 Строение коллоидов, свойства, значение в почвообразовании, формировании агрономических свойств и плодородия почв
http://referatdb.ru/himiya/42971/index.html?page=16#1047357
Почвенные коллоиды - органические и неорганические (минеральные) частицы почвы, имеющие размер меньше 0,0001 мм. Составляют одну из фракций гранулометрических элементов почвы.
Почвенные коллоиды образуются при раздроблении крупных частиц или при конденсации вследствие физического или химического соединения молекул (укрупнение молекул).
Отдельные коллоидные частички, составляющие дисперсную фазу, называются мицеллой. Мицелла состоит из:
- коллоидной частицы, состоящей из гранулы (ядро и слой потенциалопределяющих ионов) и неподвижного слоя компенсирующих ионов (слой возникает из-за притягивания из раствора ионов противоположного грануле знака).
- диффузионного слоя компенсирующих ионов (заряд противоположный заряду гранулы), образуемого под влиянием электрокинетического потенциала между коллоидной частицей и окружающим раствором.
Схема строения коллоидной мицеллы (Горбунов):
Упрощенно Мицелла состоит из:
- коллоидной частицы, состоящей из гранулы (включает ядро и слой потенциалопределяющих ионов) и неподвижного слоя компенсирующих ионов.
- диффузионного слоя компенсирующих ионов.
Количество их в разных почвах неодинаково и зависит от гранулометрического состава почвы и содержания в них гумуса. По Гедройцу: коллоиды составляют от 1/10 до 1/4 от общего количества веществ почвы. Чем тяжелее почва и больше гумус, тем больше коллоидов и наоборот. Наибольшее количество коллоидов (20-30%) в глинистых и суглинистых почвах с высоким содержанием гумуса, наименьшее (1-3%) — в песчаных и супесчаных почвах, бедных гумусом.
Свойства коллоидов:
1) По заряду в потенциалопределяющем слое коллоиды бывают:
- ацидоиды (кислотоподобные, напр., кремнекислота, гуминовая кислота) –в потенциалопределяющем слое имеют “–“ заряженные ионы и диссоциируют в раствор водород-ионы;
- базоиды (основания) - в потенциалопределяющем слое имеют “+” заряженные ионы и посылают в раствор ионы ОН.
- амфотерные коллоиды (например, коллоиды гидроксидов Fe, Al, протеины) – в зависимости от реакции среды ведут себя то как кислоты (ацидоиды), то как основания (базоиды).
2) По отношению к воде коллоиды делятся на:
- гидрофильные - поглощают воду;
- гидрофобные - не способны поглощать молекулы воды.
3) Коагуляция и пептизация коллоидов. Коллоиды могут находиться в 2х состояниях - золя (коллоидного раствора) и геле (коллоидного осадка).
Коагуляция - процесс перехода коллоидов из состояния золя в состояние геля. Слипание коллоидов происходит под влиянием электролитов (ацидоиды слипаются от катионов электролита, базоиды — от анионов) или при взаимодействии противоположно заряженных коллоидов. При высушивании или замораживании повышение концентрации электролита почвенного раствора, что также вызывает коагуляцию коллоидов.
Коагуляция улучшаются физ. свойства почвы (происходит склеивание элементарных почвенных частиц в комочки). Например, ион кальций Са2+ способствует образованию структуры и уменьшает кислотность почв.
Пептизация – процесс перехода коллоидов из геля в золь. Происходит при воздействии растворов щелочных солей. Например, под влиянием одновалентного катиона натрия наблюдается усиленная гидратация коллоидов и переход их в состояние золя.
При пептизации разрушается ценная структура и ухудшаются свойства почвы. Так, столбчатый горизонт солонцовых почв, насыщенный гидратированными катионами натрия, во влажном состоянии набухает, а при высыхании растрескивается на крупные отдельности.
Группы коллоидов:
Органические коллоиды. Представлены в почве гумусовыми кислотами и гуматами (фульватами и их солями). Это гидрофильные коллоиды - пептизируются под действием щелочных растворов и коагулируются под влиянием 2 и 3 валентных катионов.
Минеральные коллоиды. Глинистые минералы, гидроксиды железа и Al. Способны к коагуляции при воздействии 2х и 3х валентных катионов.
Органоминеральные коллоиды - поглощают из почвенного раствора ионы и молекулы.
Значение коллоидов в плодородии почв очень велико:
- благодаря большой поглотительной способности поглощают из почвенного раствора и сохраняют от вымывания катионы (элементы питания);
- благодаря клеящейся способности образуется структура почвы (склеивание мех-х частиц в агрегаты);
- содержат N, P, S и другие элементы, питание которых переходит в доступную форму;
- чем выше в почве коллоидной фракции, тем выше гигроскопичность почв и максимальная гигроскопичность (МГ).
На содержание коллоидов большое влияние оказывает характер почвообразовательного процесса: подзолообразование приводит к разрушению коллоидов в верхней части профиля и вымыванию продуктов разрушения вниз по профилю.
При дерновом процессе в верхней части образуются и накапливаются органические и органоминеральные коллоиды.
