Transcript K +
FIZYKOCHEMICZNE WŁAŚCIWOŚCI GLEB
1
FIZYKOCHEMICZNE WŁAŚCIWOŚCI GLEB
2
ODCZYN GLEB
Odczyn stosunek jonów wodorowych, H + , do jonów wodorotlenowych OH H 2 O = H + + OH W wodzie destylowanej [H + ] = [OH ] = 10 -7 obojętny mol/dm 3 - odczyn Wzrost stężenia jonów [H + ] (spadek [OH ]) roztwór kwaśny. Wzrost stężenia jonów [OH ] (spadek [H+]) roztwór zasadowy.
Odczyn gleby wyraża się wartością pH pH = -log [H+]
roztwory kwaśne – pH < 7 roztwory obojętne – pH = 7 roztwory zasadowe – pH > 7
3
Zakres pH w większości gleb mineralnych
4
ODCZYN GLEB – cd.
W Polsce przeważają gleby o odczynie kwaśnym; gleby kwaśne i bardzo kwaśne - 50% powierzchni kraju, gleby słabo kwaśne – 30%, gleby obojętne i zasadowe – 20%.
5
KWASOWOŚĆ I ZASADOWOŚĆ GLEB
Kwasowość – stan gleby, w którym jej odczyn jest kwaśny 1. Kwasowość czynna – pochodzi od jonów H + roztworu glebowego 2. Kwasowość potencjalna – pochodzi od jonów H + i Al 3+ zaadsorbowanych przez koloidy glebowe
kwasowość wymienna – ujawnia się w glebach po potraktowaniu ich roztworami soli obojętnych - KCl
kwasowość hydrolityczna - ujawnia się w glebach po potraktowaniu ich roztworami soli hydrolizujących zasadowo – (CH 3 COO) 2 Ca
6
KWASOWOŚĆ I ZASADOWOŚĆ GLEB – cd.
Al 3+ Al 3+ Gleba + 8KCl H + H + Kwasowość wymienna K + K + K + K + Gleba K + K + K + K + +2AlCl 3 + 2HCl Gleba H + H + + (CH 3 COO) 2 Ca Kwasowość hydrolityczna Ca 2+ Gleba + 2CH 3 COOH 7
BUFOROWE WŁAŚCIWOŚCI GLEBY
Właściwości buforowe gleby
-
zdolność gleby do przeciwstawiania się zmianie odczynu
8
SORPCYJNE WŁAŚCIWOŚCI GLEB
Sorpcja – powierzchnia ciała stałego (gleby) przyciąga i zatrzymuje warstwę jonów, atomów lub molekuł.
Za zdolności sorpcyjne gleby odpowiada kompleks sorpcyjny zbudowany z koloidów glebowych:
minerały ilaste (smektyty, wermikulit, illit, kaolinit)
krystaliczne i amorficzne tlenki żelaza i glinu
minerały bezpostaciowe
próchnica
kompleksy ilasto próchnicze
9
Dzięki właściwościom sorpcyjnym gleby możliwe jest:
regulacja w nich odczynu
magazynowanie dostarczanych w nawozach składników pokarmowych roślin
neutralizacja szkodliwych dla organizmów żywych substancji, które dostają się do gleby
10
Rodzaje sorpcji w glebie:
Wymiana jonowa (wymienna) – jon z roztworu wymienia (zastępuje) jon z powierzchni lub struktury ciała stałego Sorpcja chemiczna – powstawanie na powierzchni gleby trwałych wiązań chemicznych (kompleksów) między sorbentem a sorbatem Sorpcja fizyczna – zagęszczanie na powierzchni cząstek gleby molekuł innych ciał (cieczy, gazów) wskutek działania sił van der Waalsa Sorpcja biologiczna – pobieranie i zatrzymywanie jonów z roztworu przez organizmy żywe
11
Jednym z najważniejszych rodzajów sorpcji na koloidach glebowych jest wymiana jonowa. Jon z roztworu glebowego wymienia (zastępuje) jon z powierzchni lub struktury koloidu glebowego.
Wymianie jonowej ulegają przede wszystkim kationy – sorpcja wymienna kationów (cation exchange) a zdecydowanie w mniejszym stopniu aniony – sorpcja wymienna anionów (anion exchange).
Najczęściej spotykanymi kationami w glebach są: Ca 2+ , Mg 2+ , K + , Na + , NH 4 + - kationy o charakterze zasadowym H + , Al 3+ - kationy o charakterze kwasowym
12
SORPCJA WYMIENNA KATIONÓW
Ca +2 Mg +2 K + Al +3 Mg +2 Ca +2
Ca +2 K +
-
Ca +2
-
Ca +2
-
Ca +2 Kationy wymienne
-
K O L O I D
- - -
Ca +2 K + H Mg Al +3 + +2
H + H + K + Ca +2 Al +3 Mg +2 Ca +2 13 H +
Miarą pojemności wymiany kationów (CEC) i anionów (AEC) jest
mM/kg
Inne, stosowane, jednostki pojemności wymiany jonów:
cmol(+)/kg
= 0,01 M/kg = 10mM/kg
mval/kg
= mM/kg
wartościowość pierwiastka
14
Rozmiary wymiany kationów w glebie zależą od:
składu mineralnego sorbentu i wielkości jego ziaren,
rodzaju sorbowanego kationu i jego stężenia,
rodzaju towarzyszącego anionu,
pH roztworu,
temperatury,
15
Wpływ składu mineralnego gleby na wielkość jej pojemności sorpcyjnej
Pojemność sorpcyjna niektórych składników gleb [cmol(+)/kg]
Składnik
kaolinit haloizyt montmorillonit wermikulit illit
CEC
3-15 5-10 80-120 100-200 20-50
Składnik
chloryt alofan uwod. tl. Fe i Al próchnica
CEC
10-40 100 4 150-250
16
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 Wpływ pH na wielkość sorpcji Cr(III) 1 2 3 4 5 6 hydroliza Cr(III) darniowa ruda żelaza torf iłowiec smektytowy iłowiec smektyt.-zeolitowy kaolin szlamowany popiół lotny 8 9 10 11 12 pH
17
Bielica
Przykłady wartości CEC
Gleba brunatna Rędzina 50 mM / kg 120 mM / kg