Состав почвенных коллоидов. Строение коллоидной мицеллы.

Почвенные коллоиды состоят из минеральных, органических и органо-минеральных веществ.

Минеральные коллоиды представлены в основном вторичными минералами: глинистыми минералами (каолинит и монтмориллонит), полуторными окислами железа и алюминия, гидрослюдами. Из первичных минералов в коллоидной фракции встречается в небольших количествах кварц и слюды. Кварц обладает значительной стойкостью и сохраняется даже при высокой степени выветривания, в отличие от других первичных минералов, таких, как полевые шпаты, которые в измельченном состоянии легко поддаются выветриванию и поэтому практически отсутствуют в мелких фракциях.

Чаще всего встречаются в почвах глинистые минералы (алюмосиликаты), которые обладают высокой емкостью поглощения, особенно монтмориллонит (Е – 80-120 мг-экв\100 г почвы).

Глинистые минералы играют особое значение в плодородии почв.

Монтмориллонитовая группа встречается в основном в рыхлых почвах, имеет 3-х слойную кристаллическую решетку, состоящую из 2-х тетраэдров и 1 октаэдра. За счет этого строения связь химических элементов слабая, проникновение воды хорошее, что усиливает набухание, липкость, связность почв и их распыленность.

Каолинитовая группа состоит из 2-х слойной кристаллической решетки (октаэдра и тетраэдра). Это более прочная связь, вода проникает труднее. Поэтому такие почвы не набухают, способствуют низкой ЕКО (10-20 мг\экв).

Глинистые минералы способны к коагуляции при воздействии с 2-х и 3-х валентными катионами и легко пептизируются при подщелачивании (натрий и калий).

Химический состав минеральных коллоидов представлен: окись кремния от 40 до 60 %; окись алюминия – 10-25 %; окись железа – 5-10% и небольшое количество соединений кальция, магния, титана, марганца, калия, натрия, фосфора, серы и микроэлементов (бор, цинк, кобальт, медь и др.)

Количество указанных элементов зависит от породы и условий, в которых образовались коллоиды; климата, возраста почвы, растительности, микроорганизмов и др. причин

Органические коллоиды образуются в результате разложения растительных и животных организмов. Они состоят из ГК, ФК, их солей, лигнина, протеина, клетчатки, смол, белковых веществ микроорганизмов и др. сложных соединений. Наиболее важными химическими элементами этих соединений являются углерод, водород, кислород, азот, сера и фосфор. Кроме того они содержат небольшое количество оснований натрия, калия, кальция, магния, алюминия, железа, кремния.

Заряжены отрицательно. У органических коллоидов отрицательный заряд и способность к обменному поглощению катионов обусловлены карбоксильными группами (СООН), которые придают кислотные (ацидоидные) свойства, а также гидроксильными группами (ОН), водород которых может быть замещен другими катионами. Характерной особенностью органических коллоидов является высокая емкость поглощения 100-200 мг-экв\100 г почвы. Органические коллоиды находятся в тесной связи с минеральными коллоидами и небольшая часть находится в свободном состоянии.

Органо-минеральные коллоиды представлены минеральными коллоидами, поверхность которых покрыта органической пленкой. Заряжены отрицательно. Характеризуются высокой емкостью поглощения (Но все же состав и строение изучены слабо).

Чтобы понять свойства почвенных коллоидов, необходимо ознакомиться с их строением.

Коллоидная частица, вместе с находящимся на ее поверхности слоями ионов и молекул воды, называется коллоидной мицеллой (по Вигнеру Г.).

Во влажном состоянии мицеллы могут быть (хотя и не всегда) отделены друг от друга раствором, который называется межмицеллярным или интермицеллярным раствором. Внутренняя часть мицеллы называется ядром. Ядро представляет собой агрегат недиссоциированных молекул какого-либо вещества (глинистые минералы, гуминовые кислоты, кремнезем, гидроксид алюминия и др.). На границе с дисперсной средой в результате диссоциации внешних молекул ядра или поглощения ионов из дисперсионной среды, на поверхности ядра формируется двойной электрический слой ионов (ионогенный слой). Внутренние, т.е. находящиеся на ядре, ионы называются потенциалопределяющими, а внешние – компенсирующие противоположнозаряженные. Потенциалопределяющие ионы обычно имеют отрицательный заряд, а компенсирующие – положительный. Компенсирующие ионы в почвоведении называют обменными или поглощенными катионами. Сумма этих катионов составляет емкость поглощения почв. Значительная часть поглощенных катионов расположена рядом с потенциалопределяющими ионами. Эта часть образует неподвижный слой ионов. Над ним лежит диффузный слой ионов, постепенно сливающийся с интермицеллярным раствором. Ядро мицеллы вместе с потенциалопределяющими ионами называется гранулой. Гранула вместе с неподвижным слоем компенсирующих ионов называется частицей.

В зависимости от состава ионов в потенциалопределяющем слое коллоиды могут иметь отрицательный, положительный или переменный заряд:

1) Ацидоиды – поверхность частиц заряжена отрицательно, обменными катионами являются катионами. К ним относятся минеральные, органические и органо-минеральные коллоиды, представленные гумусовыми кислотами, кремнекислотами, глинистыми минералами. Преобладают в черноземах, каштановых, дерновых, серых лесных почвах.

2) Базоиды – поверхность частиц заряжена положительно, обменными ионами являются гидроксильные ионы и другие анионы (гидрат окиси железа).

3) Амфолитоиды – поверхность частиц заряжена положительно Лии отрицательно в зависимости от рН среды. В кислой и нейтральной среде ведут себя как базоиды, а в щелочной – как ацидоиды. К амфолитоидам принадлежат гидроокиси железа и алюминия, монтмориллонит и органические коллоиды, представленные белковыми веществами, в основном плазмой микроорганизмов, изоэлектрическая величина рН которых равна 4-4,5.

Дата добавления: 2015-10-13