Wyklad

ODCZYN GLEB

Odczyn jest okre

lany przez stosunek jonów wodorowych, H

, do

jonów wodorotlenowych OH

, na które dysocjuje woda:

O = H

+ OH

W wodzie destylowanej [H

] = [OH

] = 10

-7

mol/dm

. Odpowiada to

odczynowi oboj

tnemu. Wzrost st

ęŜ

enia jonów [H

] (spadek [OH

])

powoduje,

e roztwór staje si

kwa

ny. Wzrost st

ęŜ

enia jonów

[OH

] (spadek [H+]) powoduje,

e roztwór staje si

zasadowy.

Odczyn gleby wyra

a si

warto

pH = -log [H+]

roztwory kwa

ne – pH < 7

roztwory oboj

tne – pH = 7

roztwory zasadowe – pH > 7

W Polsce przewa

gleby o odczynie kwa

nym; gleby

kwa

ne i bardzo kwa

ne zajmuj

50% powierzchni kraju,

gleby słabo kwa

ne – 30%, gleby oboj

tne i zasadowe – 20%.

ODCZYN GLEB – cd.

KWASOWO

ŚĆ

I ZASADOWO

ŚĆ

GLEB

KWASOWO

ŚĆ

I ZASADOWO

ŚĆ

GLEB

Kwasowo

ść

– stan gleby, w którym jej odczyn jest kwa

1. Kwasowo

ść

czynna – pochodzi od jonów H

roztworu glebowego

2. Kwasowo

ść

potencjalna – pochodzi od jonów H

i Al

zaadsorbowanych przez koloidy glebowe

kwasowo

ść

wymienna – ujawnia si

w glebach po potraktowaniu ich

roztworami soli oboj

tnych - KCl

kwasowo

ść

hydrolityczna - ujawnia si

w glebach po potraktowaniu

ich roztworami soli hydrolizuj

cych zasadowo – (CH

COO)

KWASOWO

ŚĆ

I ZASADOWO

ŚĆ

GLEB

KWASOWO

ŚĆ

I ZASADOWO

ŚĆ

GLEB

–

Gleba

+ 8KCl

+2AlCl

+ 2HCl

Gleba

+ (CH

COO)

+ 2CH

COOH

Gleba

SORPCYJNE WŁA

CIWO

CI GLEB

Sorpcja

Sorpcja – powierzchnia ciała stałego (gleby) przyci

i zatrzymuje warstw

jonów, atomów lub molekuł.

Za zdolno

ci sorpcyjne gleby odpowiada kompleks

sorpcyjny zbudowany z koloidów glebowych:

minerały ilaste (smektyty, wermikulit, illit, kaolinit)

krystaliczne i amorficzne tlenki

elaza i glinu

minerały bezpostaciowe

próchnica

kompleksy ilasto-próchnicze

Dzi

ki wła

ciwo

ciom sorpcyjnym gleby mo

liwe

jest:

regulacja w nich odczynu

magazynowanie dostarczanych w nawozach

składników pokarmowych ro

lin

neutralizacja szkodliwych dla organizmów

ywych substancji, które dostaj

do gleby

Rodzaje sorpcji w glebie:

Wymiana jonowa

Wymiana jonowa – jon z roztworu wymienia (zast

puje)

jon z powierzchni lub struktury ciała stałego

Sorpcja chemiczna

Sorpcja chemiczna – powstawanie na powierzchni

gleby trwałych wi

chemicznych (kompleksów)

dzy sorbentem a sorbatem

Sorpcja fizyczna

Sorpcja fizyczna – zag

szczanie na powierzchni

stek gleby molekuł innych ciał (cieczy, gazów)

wskutek działania sił van der Waalsa

Sorpcja biologiczna

Sorpcja biologiczna – pobieranie i zatrzymywanie

jonów z roztworu przez organizmy

ywe

Przyczyn

wymiany jonowej i sorpcji chemicznej

nie skompensowane ładunki elektryczne wyst

puj

ce na

powierzchni koloidów glebowych.

ródłem tych ładunków s

Niewysycone wi

zania (warto

ciowo

ci) wyst

puj

ce na

kraw

dziach i zewn

trznych płaszczyznach minerałów ilastych

(pakietów) oraz cz

stkach próchnicy. S

to ładunki zmienne

poniewa

ich wielko

ść

zmienia si

wraz z odczynem gleby.

Wewn

trzwarstwowa wymiana w kryształach minerałów

ilastych. S

to ładunki trwałe poniewa

ich wielko

ść

nie zale

od pH.

Zmienne pH roztworów glebowych (pH

ZPC

) – w przypadku

koloidów glebowych z grupy wodorotlenków Fe i Al

Jednym z najwa

niejszych rodzajów sorpcji na koloidach

glebowych jest

wymiana jonowa

wymiana jonowa. Polega ona na tym,

e jon

z roztworu glebowego wymienia (zast

puje) jon z powierz-

chni lub struktury koloidu glebowego.

Wymianie jonowej ulegaj

przede wszystkim kationy –

sorpcja wymienna kationów

sorpcja wymienna kationów (

cation

exchange

exchange)

a zdecydowanie w mniejszym stopniu aniony –

sorpcja wymienna anionów

sorpcja wymienna anionów (

anion

exchange

exchange).

Najcz

ęś

ciej spotykanymi kationami w glebach s

, Mg

, K

, Na

, NH

- kationy o charakterze zasadowym

, Al

- kationy o charakterze kwasowym

SORPCJA WYMIENNA KATIONÓW

- - -

K
O
L
O

Kationy wymienne

Miar

pojemno

ci wymiany kationów (CEC)

i anionów (AEC)

jest

/kg

Inne, stosowane, jednostki pojemno

ci wymiany jonów:

cmol

(+)/kg

= 0,01 M/kg = 10mM/kg

mval

/kg

= mM/kg

××××

warto

ciowo

ść

pierwiastka

Rozmiary wymiany kationów w glebie zale

Ŝą

od:

składu mineralnego sorbentu i wielko

ci jego

ziaren,

rodzaju sorbowanego kationu i jego st

ęŜ

enia,

rodzaju towarzysz

cego anionu,

pH roztworu,

temperatury,

Wpływ składu mineralnego

Wpływ składu mineralnego gleby na wielko

ść

jej pojemno

ci sorpcyjnej

150-250

próchnica

20-50

illit

100-200

wermikulit

uwod. tl. Fe i Al

80-120

montmorillonit

100

alofan

5-10

haloizyt

10-40

chloryt

3-15

kaolinit

CEC

Składnik

CEC

Składnik

Pojemno

ść

sorpcyjna niektórych składników gleb [cmol(+)/kg]

Wpływ rodzaju kationu na sorpcj

wymienn

Wpływ rodzaju kationu na sorpcj

wymienn

zale

od warto

ciowo

ci, wielko

ci i stopnia uwodnienia

kationów

Wraz ze wzrostem

warto

ciowo

warto

ciowo

ci kationów wzrasta ich

zdolno

ść

wymienna. Generalnie zgodnie ze schematem:

< Na

< NH

= K

< Mg

< Ca

< Al

< Fe

< H

Zdolno

ść

wymienna jonów o tej samej warto

ciowo

zale

y od

wielko

ci ich

rednic. Kation tym ch

tniej

wchodzi do kompleksu sorpcyjnego, im wi

ksza jest jego

rednica.

Im wi

ksza jest

rednica jonów, tym słabsze jest pole

elektryczne przez nie wytwarzane - mniejszy stopie

ich

uwodnienia

uwodnienia. Wraz ze wzrostem

rednicy jonów uwodnionych

mniej ch

tnie wchodz

one do kompleksu sorpcyjnego gleby.

Wpływ rodzaju towarzysz

cego anionu

Wpływ rodzaju towarzysz

cego anionu na

wielko

ść

wymiany kationu

Sorpcja niektórych kationów wielowarto

ciowych mo

zale

od rodzaju towarzysz

cych anionów. Kationy te

zachowuj

jak jednowarto

ciowe, przy czym nad-

miar ładunku jest neutralizowany przez towarzysz

aniony, takie jak: OH

, Cl

i NO

. W ten sposób s

sorbowane kationy: CuCl

, ZnCl

, FeOH

, Fe(OH)

Al(OH

)

na wielko

ść

sorpcji

Cr(III

)

100

iłowiec smektytowy

iłowiec smektyt.-zeolitowy

kaolin szlamowany

darniowa ruda Ŝelaza

torf

popiół lotny

hydroliza Cr(III)

]

Pojemno

ść

sorpcyjn

gleby (CEC) oblicza si

wyznaczaj

c sum

kationów metali o charakterze

zasadowym (Ca, Mg, Na, K) i jonów wodoru
znajduj

cych si

w kompleksie sorpcyjnym gleby.

Dokonuje si

tego poprzez potraktowanie próbki gleby

roztworem zawieraj

cym 1M NH

i oznaczenie w

roztworze po reakcji zawarto

ci Ca, Mg, Na i K oraz pH,

które jest miar

zawarto

ci jonów H

Wyznaczona w ten sposób warto

ść

CEC nazywana jest

pojemno

całkowit

pojemno

całkowit

Pojemno

ść

potencjaln

Pojemno

ść

potencjaln

wyznacza si

traktuj

c próbk

przykład roztworem zawieraj

cym 1M Mg

w celu

wysycenia wszystkich potencjalnych pozycji wymiennych
a nast

pnie desorbuje si

magnez roztworem

zawieraj

cym 1M Ba

lub 1M NH

Przykłady wartości CEC

/ kg

dzina

Gleba brunatna

Bielica