Особливості поглинання аніонів

2. Особливості поглинання аніонів

Реакція середовища змінює електричний потенціал колоїдів. Підкислення середовища сприяє великому поглинанню аніонів; підлужування - навпаки. Чорноземи, що характеризуються реакцією, близької до нейтрального, поглинають менше аніонів, чим кислі підзолисті й особливо красноземні ґрунту (табл. 1).

Таблиця 1. Поглинення аніонів (в мг-екв. На 100 г ґрунту) (по І. Н. Антипову-Каратаєву і А.І.Рабінерсону)

Ґрунт	SO42- (із 0,02 н. Н2 SO4)	РО43- (із 0 ,05 н. Н3РО4)
Чонозем	3,0	18,3
Підзолиста	4,2	41,9
Краснозем	7,8	74,0

Поглинання аніонів у природних умовах виявляється в декількох формах. Розрізняють хімічне, фізико-хімічне і біологічне поглинання аніонів, а також осадження їх у результаті механічного захоплення при коагуляції колоїдів. Нітрати і хлориди не утворюють важкорозчинних солей, і тому вони в ґрунтах не закріплюються в результаті хімічного поглинання [4,108].

Сульфат-іон дає з кальцієм важкорозчинну у воді сполуку, тобто поглинається хімічно. Реакції хімічного осадження мають велике значення в поглинанні фосфат-іонів. Вони закріплюються в ґрунтах у формі високоосновних фосфатів Са і Mg. Утворення важкорозчинних основних фосфатів кальцію можливо в ґрунтах з реакцією, близькою до нейтральної, у результаті обміну з катіонами кальцію, що знаходяться в дифузійному шарі ґрунтових колоїдів:

У кислих ґрунтах фосфати поглинаються при взаємодії з іонами заліза, алюмінію і марганцю. Хімічне осадження фосфатів протікає по наступних схемах:

Фосфати в природних умовах також поглинаються в результаті фізико-хімічної адсорбції. В адсорбції фосфатів беруть участь амфотерні ґрунтові колоїди (гідрати окислів заліза й алюмінію, ґрунтові білки), а також деякі глинисті мінерали.

Обмінне поглинання фосфат-іона амфотерними колоїдами найбільше яскраво виражено в кислих ґрунтів (дерново-підзолисті, червоноземи). Аморфні гідрати окислів алюмінію і заліза відрізняються значно більшою здатністю до поглинання фосфатів у порівнянні з кристалічними гідроокислами заліза й алюмінію, тому що останні мають меншу поверхню.

Глинисті мінерали можуть хімічно поглинати фосфат-іони завдяки наявності в кристалічних ґратах гідроксилів-іонів, здатних до реакцій обміну. Гідроксили-іони виявляються в дифузійному шарі колоїдних часток у місцях зламу мінералів. В. М. Клечковський і Н. В. Каширкина (1950) вважають за можливе для каолініту обмін фосфат-іонів на гідроксил-іон не тільки на зламах кристалів, але і на поверхні октаєдричного шару. Для монтморилоніту, у якого октаєдричний шар закритий по обидва боки тетраєдричними шарами, таке поглинання неможливе [4,109].

Ряд авторів пояснюють поглинання аніонів амфотерними властивостями органічних колоїдів (білкові сполуки ґрунту). Ф. Фюр і Е. Бремнер (1964) допускають можливість фіксації нітритного азоту органічною частиною болотних і мінеральних ґрунтів.

Органічні колоїди відіграють у поглинанні аніонів менш помітну роль у порівнянні з мінеральними.

Більш гумусовані ґрунту, що містять багато органічних речовини (чорноземи, дерново-карбонатні), адсорбують фосфат-іони слабше, ніж малогумусні.

3. Ємність поглинання аніонів

Розміри поглинання аніонів обумовлені складом колоїдів, їх будовою і ступенем дисперсності. Адсорбційна здатність глинистих мінералів стосовно фосфат-іона залежить від процентного вмісту несилікатних окислів заліза й алюмінію (R₂O₃), а також від величини відносини Sі₂O, R₂O₃. Тому що несилікатних R₂O₃ у більшості ґрунтів мало, то головна роль у поглинанні фосфат-іона належить глинистим мінералам. Чим більше в колоїдах R₂O₃ і чим менше співвідношення Sі₂O*R₂O₃, тим вище здатність колоїду до адсорбції фосфатів. Наприклад, з монтморилонітне відношення Sі₂O: R₂O₃=4, тоді як у каолініту воно дорівнює двом, тому каолініт значно більше поглинає фосфат-іона в порівнянні з монтморилонітом після вирівнювання ступеня дисперсності шляхом розтирання. Зі збільшенням ступеня дисперсності (після розтирання) поглинання аніонів різко зростає (табл. 2).

Таблиця 2. Поглинання фосфору глинистими мінералами і несилікатними полуторними окислами (по Н. І. Горбунозу, 1962)

Поглинач	Поглинено мг Р2О5 на 100 г мінералу
Монтморилоніт до розтирання	450
Монтморилоніт після розтирання	8000
Галуазит до розтирання	1200
Галуазит після розтирання	8000
Каолініт до розтирання	50
Гідроокис заліза аморфний	9500
Гідроокис заліза окристалізована	88
Гідроокис алюмінію аморфний	15 700
Гідроокис алюмінію окристалізована	114

Зміна реакції середовища дуже впливає на поглинання аніонів ґрунтовими колоїдами. Наприклад, поглинання фосфат-іона в підзолистому ґрунті збільшується в б раз при підкисленні розчину з рн 7,3 до рн 3,5 (С. Г. Рыдкий, 1935). У лужному середовищі молекули фосфорнокислої солі можуть бути поглинені необмежено: фосфат-іон адсорбується в потенціаловизначальному шарі негативно заряджених амфолітоидів, а зв'язаний з ним катіон стає в шар противоіонів (С. Н. Іванов, 1962). При поглинанні фосфат-іона в потенціалвизначаючому шарі збільшується фізико-хімічне поглинання катіонів. Встановлено, що органічні плівки, що обволокують мінеральні агрегати, охороняють ґрунт від необмінного поглинання фосфатів [4,110].

Для аніонів, як і для катіонів, можна обчислити ємність поглинання. Ємністю поглинання аніонів називається сумарна кількість здатних до обміну поглинених аніонів. Ця величина виражається в міліграм-еквівалентах на 100 г ґрунти. Відношення кількості обмінних аніонів, що утримуються в ґрунті, (Л) до ємності поглинання аніонів (Е_А), виражене у відсотках, являє собою ступінь насиченості ґрунтів аніонами:

Аніони ґрунтом поглинаються тим інтенсивніше, чим вище концентрація розчину, що впливає на ґрунт.

Міцність закріплення аніонів і насамперед фосфат-іона відіграє важливу роль в агрономічній практиці. Найбільш міцно зв'язані з ґрунтом фосфат-іони, поглинені в результаті хімічного осадження. Легше інших обмінюються на інші іони фосфат-іони, адсорбовані фізико-хімічним шляхом.

Висновок

К.К. Гедройц виділяв п'ять видів поглинальної здатності ґрунтів: механічну, біологічну, фізичну, хімічну і фізико-хімічну.

Поглинання аніонів у природних умовах виявляється в декількох формах. Розрізняють хімічне, фізико-хімічне і біологічне поглинання аніонів, а також осадження їх у результаті механічного захоплення при коагуляції колоїдів.

Фізико-хімічна поглинальна здатність ґрунтів пов'язана з адсорбцією іонів у подвійному електричному шарі колоїдів. К. К. Гедройц називав фізико-хімічну поглинальну здатність ґрунтів обмінною.

Розміри поглинання аніонів обумовлені складом колоїдів, їх будовою і ступенем дисперсності. Зі збільшенням ступеня дисперсності (після розтирання) поглинання аніонів різко зростає

Глинисті мінерали можуть хімічно поглинати фосфат-іони завдяки наявності в кристалічних ґратах гідроксилів-іонів, здатних до реакцій обміну.

Зміна реакції середовища дуже впливає на поглинання аніонів ґрунтовими колоїдами.

Список використаної літератури

1.  Александрова Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. - Л.: Наука, 1980.

2.  Назаренко I.I. Ґрунтознавство: Навч. nociбник. – Чернівці: Рута, 1998, 1999.

3.  Орлов Д.С. Химия почв. – М.: изд-во Моск. Ун-та, 1985. – 376 с.

4.  Почвоведение/ Под ред. И.С.Кауричева. - М.: Агропромиздат,1989.

5.  Почвоведение. В 2 ч./Под. ред. В.А.Ковды, Б.А.Розанова. - М.:Высш.шк.,1988.