- •7.1. Поняття про ґрунтові колоїди
- •7.2. Вбирна здатність ґрунту
- •7.3. Механізм катіонного обміну
- •1) Різні катіони при взаємодії з ґрунтом витісняють неоднакову кількість обмінного
- •7.4. Склад обмінних катіонів у ґрунтах
- •7.5. Вплив стану обмінних катіонів на зміни мікроструктури і мікротекстури ґрунтів
- •Ґрунтів при насиченні їх різними обмінними катіонами (за даними с. С. Морозова)
Катіони
солі
Атомна
маса
Радіус,
А
Витіснення
катіонів, мг-екв на 100 г
барію
(0,1 н розчин)
кальцію
(0,01 н розчин)
Літій,
Lі
+
7
0,78
3,8
0,23
Амоній,
NН4+
18
-
6,5
0,90
Натрій,
Na+
23
0,98
4,5
0,27
Калій,
К+
39
1,33
6,8
0,73
Рубідій,
Rb+
85
1,49
7,8
0,82
Магній,
Mg 2+
24
0,78
7,7
0,75
Кальцій,
Са
2+
40
1,06
10,2
-
Кобальт,
Со
2+
59
0,82
11,3
-
Кадмій,
Сd
2+
112
1,03
11,0
0,79
Алюміній,
А13+
27
0,57
16,7
1,1
Ферум,
Fе3+
56
0,67
18,7
-
При
порівнянні даних таблиці бачимо, що:
1) Різні катіони при взаємодії з ґрунтом витісняють неоднакову кількість обмінного
Ва і Са, що говорить про їхню різну енергію вбирання;
енергія вбирання катіонів зростає зі збільшенням їхньої валентності: енергія вбирання трьохвапентних катіонів більша, ніж енергія вбирання двохвалентних катіонів, а у останніх більша, ніж у одновалентних;
серед катіонів одної валентності енергія вбирання зростає зі збільшенням їхніх радіусів. Винятком із цієї залежності є NН4 + і Н+.
Найбільш поширені катіони за своєю енергією вбирання можуть бути розміщені у наступний ряд:
Fе > А1 > Н > Ва > Са > Мg > NН4 > К > Nа > Li
За енергією виходу із вбирного стану катіони розміщуються у ряд, зворотній попередньому:
Li > Na > К > NН4 > Mg > Са > Ва > Н > А1 > Fе
7.4. Склад обмінних катіонів у ґрунтах
Склад обмінних катіонів визначається мінералогічним складом ґрунтів і складом їх води. Найчастіше серед обмінних катіонів знаходяться Са2+, Мg2+, Nа+, К+, Н+, рідше А13+, Fе3+, Fе2+, NН4+, Lі+. У відносно великій кількості серед обмінних катіонів зустрічається Са , що пояснюється наступним: 1) широким поширення у природі солей кальцію і 2) великою енергією входження кальцію у вбирний комплекс. Остання обставина особливо важлива, так як вона зумовлює переважання кальцію у вбирному комплексі ґрунтів, незважаючи на малу розчинність його солей.
Багато порід, які перенесені та відкладені прісними водами - льодовиковими, річковими і атмосферними, містять у вбирному комплексі у більшій чи меншій кількості Н+, наприклад моренні відклади. У таких породах всі прості солі, навіть малорозчинні карбонати кальцію, можуть бути вимиті і в результаті цього іон гідрогену буде відігравати домінанту роль серед обмінних катіонів.
Обмінний присутній у дисперсних породах переважно у меншій кількості, ніж
Са. У ґрунтах відносний вміст його у більшості випадків не перевищує 10-15 % від
загальної суми обмінних катіонів. У глинах вміст Мg2+ може бути вищим, особливо у тих, які генетично пов'язані з вивітрюванням основних вивержених порід, багатих магнієм, наприклад, габро або в доломітизованих різновидностях мергелястих глин.
Із одновалентних катіонів найчастіше присутній Nа+. У багатьох морських глинах у процесі діагенезу він може бути заміщеним на іон кальцію. Цій заміні сприяє присутність вапнякових раковин і кальцієвих мінералів, поширення яких створює підвищену концентрацію обмінного Са2+ у морських породах. Глинами з підвищеним вмістом обмінного Nа+ або навіть типовими натрієвими глинами є ті, у яких присутній у значній кількості солі найчастіше NаСІ.
Породи, які містять велику кількість вільних солей, називаються засоленими породами. Після вимивання простих солей породи можуть містити у різних кількостях обмінний натрій. У тому випадку їх називають солонцюватими. До солонцюватих порід відносяться багато глинистих відкладів, які сформувались у морських умовах.
Вивчення складу обмінних катіонів і зміни його з часом мають велике практичне значення, так як властивості дисперсних порід, зокрема лесових і глинистих, а також багатьох ґрунтів залежать від складу обмінних катіонів не меншою мірою, як від інших факторів. Залежно від складу обмінних катіонів у цих породах змінюється вміст різних категорій води і одночасно характер мікроструктури і мікротекстури порід.
Склад увібраних катіонів у різних ґрунтах різний. У чорноземах до складу вбирного комплексу входять переважно Са2+ і Mg2+, в дерново-підзолистих - Mg2+, Са2+, Н+, АІ3+, в солонцях - Mg2+, Са2+, Na2+.
Вбирна здатність ґрунту - одна з найважливіших його властивостей, що зумовлює його родючість і характер процесів ґрунтотворення. Вона забезпечує і регулює поживний режим ґрунту, сприяє накопиченню багатьох елементів мінерального живлення рослин, регулює реакцію ґрунтового середовища та водно-фізичні властивості ґрунту.
На властивості ґрунту і умови росту рослин великий вплив має склад обмінних катіонів. Так, у ґрунтів, ҐВК яких насичений Са2+, реакція близька до нейтральної, колоїди перебувають у стані стійких гелів, які не піддаються пептизації при надлишку вологи, ґрунти добре гумусовані і оструктурені, характеризуються сприятливими фізичними властивостями. Прикладом таких ґрунтів є чорноземи. Ґрунти, у складі обмінних катіонів яких у значній кількості міститься мають лужну реакцію, що негативно впливає на стан колоїдів і ріст рослин. Насичені натрієм