Увійти  \/  Зареєструватися  \/ 

Вхід на сайт

Зареєструватися

Введене Вами ім'я недійсне.
Будь-ласка, введіть допустиме ім'я користувача. Без пробілів, у всякому випадку 2 , НЕ повинно бути символів: < > " ' % ; ( ) &
Пароль недійсний.
Ваші паролі не збігаються. Будь-ласка, введіть Ваш пароль в поле пароля та повторно введіть його в полі підтвердження.
Недійсна адреса електронної пошти
Адреси електронної пошти не збігаються. Будь-ласка, введіть Вашу адресу електронної пошти в поле адреси електронної пошти та повторно введіть адресу у полі підтвердження.
* * Обов'язкове поле

Грунтові колоїди

Колоїдами називаються мінеральні, органічні та органо-мінеральні частинки і молекули розміром від 0,1 до 0,001 мікрона (мікрон - одна тисячна частка міліметра). Колоїдні властивості починають проявлятися у часток розміром менше 1 мікрона, або 0,001 мм - передколоїдна фракція. З водою вони утворюють колоїдні розчини, виявляють броунівський рух, проходять через паперові фільтри, але не проходять через органічні. Слід зазначити, що водні розчини з частинками більше 1 мікрона утворюють водні суспензії, а з частинками менше 0,001 мікрон - справжні, або молекулярні, розчини. Речовини, роздроблені до колоїдних частинок, мають велику питому поверхню. Колоїди за механічним складом відносяться до фракції мулу (частинки менше 0,001 мм), а відповідно до двочленної класифікації - до фракції фізичної глини (частки менше 0,01 мм).

Багато властивостей грунтів залежать від складу і властивостей колоїдних частинок. У природі колоїдні частинки утворюються при подрібненні мінералів і гірських порід під впливом вивітрювання і грунтоутворення, розкладанні органічних речовин, утворенні гумусу, в якому беруть участь органічні і мінеральні сполуки. Колоїдні частинки за походженням поділяються на мінеральні, до складу яких входять вторинні глинисті мінерали (гідрослюди, монтморилоніт, каолініт, гетит, гідрати окису заліза), а також дрібні частки первинних мінералів (в основному кварц і слюди), органічні, представлені головним чином гумусовими кислотами та їх солями, і органо-мінеральні сполуки гумусових речовин з глинистими (вторинними) мінералами.

Кожна колоїдна частинка складається з однорідної речовини кристалічної або аморфної будови. Атоми, що знаходяться на межі колоїдної частинки з водою або повітрям, мають вільні валентності. Однією з причин виникнення вільних валентностей є дисоціація молекул у грунтових розчинах. Наприклад, молекули ортокремнієвої кислоти H4Si04, що утворюються в процесі вивітрювання, при їх частковій дисоціації на йони (3Н+, HSi043-) і переході позитивно заряджених йонів водню в розчин набувають від'ємного заряду. У колоїдів, що складаються з вторинних глинистих мінералів, негативний заряд утворюється при частковій дисоціації молекул і переході у розчин катіонів Н+, Са2+, Mg2+, Fe3+, а також при заміщенні тривалентних елементів на двовалентні і розриві кисневих зв'язків, що з'єднують атоми силіцію.

В органічних сполуках дисоціюють карбоксильні (-СООН), фенолгідроксильні (-ОН) і деякі інші групи. Найбільш активними є карбоксильні групи. При взаємодії з грунтовим розчином катіон водню відщеплюється, а аніон залишається скріпленим з органічною колоїдною частинкою, яка набуває негативного заряду. Нерідко в грунтах утворюються колоїдні частинки, що мають і позитивний заряд, наприклад у гідроокисах металів при дисоціації гідроксильних йонів. Заряд частинок легко перевірити. Якщо через V-подібну трубку з грунтовим колоїдним розчином пропускати постійний електричний струм, то більша частина мінеральних і органічних колоїдів пересунеться до позитивно зарядженого електрода, підтверджуючи правильність висновку про негативний заряд грунтових колоїдів. Це явище називають електрофорезом.

Колоїдні частинки з водою утворюють колоїдні розчини двох типів - золь і гель. Золь - колоїдний розчин, в якому частинки знаходяться в підвішеному стані, оскільки вони майже не осідають. Наприклад, колоїдні розчини солонцевих грунтів не осідають протягом 2-5 років. У формі золю частинки, особливо найдрібніші, здатні проникати глибоко в грунт. Частинки золю не осідають, оскільки кожна з них має однаковий заряд. Відомо, що частинки з однаковим зарядом відштовхуються. Якщо сила відштовхування більше сили тяжіння, то всі вони знаходяться в підвішеному стані. Для того щоб частинки осіли, потрібно ввести в розчин речовини, що мають протилежний заряд. Ці речовини називаються електролітами. До них в першу чергу відносяться прості мінеральні солі. Звичайний грунтовий розчин, як відомо, містить вивільнювані при вивітрюванні і грунтоутворенні прості мінеральні солі. Молекули солей або електролітів добре диссоційовані у воді. Позитивно заряджені іони металів взаємодіють з негативно зарядженими колоїдними частинками і нейтралізують їх. Електронейтральні частинки починають повільно опускатися в воді під дією сили тяжіння, одночасно склеюючись одна з одною, обволікаючи більші грунтові частинки, утворюючи плівки та кірки в тонких грунтових тріщинах. Захоплюючи воду, вони утворюють новий вид колоїдного розчину - гель. У стані гелю колоїдний розчин набуває властивості клею.

Процес переходу золю в гель називається коагуляцією, або згортанням. Концентрація електроліту - солі, за якої починається процес коагуляції, називається порогом коагуляції, який залежить від валентності і атомної ваги катіонів, що утворюють ліотропний ряд збільшення коагулюючого впливу на колоїди: Li+, Na+, NH4+, К+, Н+, Са2+, Mg2+, Fe3+, AI3+. Найсильніші коагулятори - залізо і алюміній, найслабші - одновалентні елементи, потім двовалентні; найбільш повно і швидко відбувається коагуляція при впливі тривалентних елементів.

Після дощів і особливо навесні кількість води в грунті збільшується, і частина колоїдів з гелю переходить в золь. Це відбувається тому, що концентрація електроліту при додаванні води зменшується, частинки знову набувають однакові заряди і починають відштовхуватися - відбувається процес пептизації. Такі колоїди називаються оборотними. Колоїди, насичені катіонами одновалентних елементів - Li+, Na+, NH4+, утворюють оборотні колоїди, здатні переходити з гелю в золь. Це відбувається внаслідок того, що частинки залишаються розділеними між собою водними оболонками і при додаванні води легко розходяться. Необоротні колоїди утворюються під впливом дво- і тривалентних елементів, тобто після коагуляції при будь-якому додаванні води вони не переходять у стан золю.

Зазвичай при коагуляції відбувається захоплення молекул води, причому кількість води, яка може утримувати в собі гель, тим більша, чим менша валентність і атомна вага елемента. Гелі, насичені Na+, здатні утримувати води в 1000 разів більше своєї маси. Використовуючи цю властивість, з солей натрію і колоїдів силікатів виготовляють звичайний канцелярський клей. Колоїди, що утримують велику кількість води, називаються гідрофільними. До них відносяться колоїди, насичені Na+, К+, Са2+, Mg2+. Колоїди, що утримують малу кількість води, називаються гідрофобними. Ці колоїди утворюють при коагуляції гелі, і майже не містять води, або являють собою порошки - сед і мент. Вони не володіють клеючою здатністю. Найкращою клеючою здатністю в грунтах володіють гелі гумусових речовин, насичених кальцієм. Ці колоїди добре склеюють грунтові частинки, вони незворотні і тому є кращими структуроутворювачами. Колоїди, насичені натрієм, оборотні, вони не утворюють міцних грудочок і під дією води розпливаються. Колоїди, насичені залізом, дуже міцні, містять мало води, сприяють утворенню щільних горизонтів грунту.

Коагуляція колоїдів може відбуватися при взаємній нейтралізації різнорідно заряджених колоїдів, при зменшенні кількості води, наприклад, при її випаровуванні, замерзанні або нагріванні. У природних умовах відбувається "старіння" колоїдів із вивільненням частини води, тобто гелі втрачають воду. Втрата води гелями призводить спочатку до зменшення їх клеїючої здатності, яка потім повністю зникає. Зневоднені гелі гумусу незворотні, не володіють клеючою здатністю і погано використовуються мікроорганізмами. Дуже часто навесні, коли грунтовий розчин розведений, золи органічної речовини і колоїдні частинки мінерального походження пересуваються вниз за профілем грунтів під дією спадного струму води.

Грунтові колоїди, володіючи величезною питомою поверхнею і енергією, беруть активну участь у всіх процесах, що протікають в грунтах. Різноманітність складу грунтових колоїдів, здатність їх пересуватися під дією вологи в грунті у формі колоїдних розчинів - золів і закріплюватися у формі гелів призводить до утворення грунтових шарів - горизонтів, що відрізняються складом і властивостями колоїдів, проникнення в глиб материнських порід органічних і органо-мінеральних речовин. В залежності від катіонів, що насичують колоїди, і їх клеючих властивостей формуються різні за розмірами і стійкості до води грунтові грудочки, що зумовлюють різноманітність водно-фізичних властивостей грунтів. Здатність до дисоціації і пов'язана з цим хімічна активність забезпечують участь колоїдів у всіх фізико-хімічних процесах, обумовлюючи присутність у грунтових розчинах елементів живлення і одну з найважливіших властивостей грунтів - поглинаючу здатність.

Останні матеріали розділу "Грунтознавство"

Родючість грунтів та її види

Під родючістю розуміють здатність грунтів задовольняти потребу рослин у воді і поживних речовинах. В...

Механічний склад грунтів та їх структура

Механічним складом називають співвідношення часток різного розміру, виражене у відсотках від маси гр...

Включення та новоутворення в грунтах

Включення - це тіла, що механічно втягнуті в товщу грунту, які не беруть участь в активних грунтоутв...

Колір грунту як морфологічна ознака

Колір грунту - найважливіша морфологічна ознака. Нерідко назва грунту дається за кольором верхніх го...

Позначення та опис грунтових горизонтів

Кожному з грунтових горизонтів дається буквенне позначення. Найбільш широко застосовується система б...

Морфологія грунтів. Грунтові горизонти

Морфологія грунтів - це вчення про зовнішні ознаки грунтів, що визначаються найчастіше за допомогою ...

Водний баланс грунту. Типи водного режиму грунтів

Водний баланс - це сукупність всіх видів надходження вологи в грунт і її витрачання з певного шару з...

Теплові властивості грунтів

Джерелом тепла в грунті є тепло променистої енергії Сонця. Середня кількість тепла, що надходить на ...

Географічна наука