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