ducdat1309
New Member
Download miễn phí Giáo trình Khoa học đất - Khả năng trao đổi cation của đất
Các đường đẳng nhiệt trao đổi cation và các phương trình đẳng nhiệt tương ứng với
chúng là đặc trưng về mặt số lượng của sự trao đổi cation.
Đồ thị mô tả sự phụ thuộc giữa thành phần cation trao đổi của phức hệ hấp thụ đất và
thành phần cation của dung dịch cân bằng được gọi là đường đẳng nhiệt trao đổi cation. Các
đường đẳng nhiệt trao đổi cation thường được xây dựng như sau: trên trục tung biểu thị tỷ số
số lượng cation trao đổi trong phức hệ hấp thụ đất, còn theo trục hoành biểu thị tỷ số nồng độ
hay hoạt độ cũng của các này trong dung dịch cân bằng
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
ại, đất macgalit-feralit do vừa chứaBảng 6.6 CEC của một số loại đất Việt Nam
Loại đất CEC (mđ/100 g đất)
Đất đỏ nâu phát triển trên đá bazan 8 - 10
Đất đỏ vàng phát triển trên đá phiến sét 7 - 8
Đất đỏ phát triển trên đá vôi 6 - 8
Đất đỏ vàng phát triển trên đá liparit (riolit) 4 - 6
Đất macglit – feralit 30 - 40
Đất phèn 10 - 12
Đất bạc màu 4 - 6
Đất phù sa sông Hồng 10 - 15
nhiều chất hữu cơ, mặt khác trong đất chứa một tỷ lệ nhất định khoáng sét loại hình 2:1
montmorilonit làm cho đất có dung tích hấp thụ cao hơn (30-40 mđ/100g đất). Đất phù sa
sông Hồng, đất phèn, đất mặn có CEC trung bình từ 10 đến 15 mđ/100g đất. Đất bạc màu, đất
cát biển có thành phần cơ giới nhẹ, rất cùng kiệt chất hữu cơ nên cũng có CEC thấp nhất, giá trị
CEC của hai loại đất này thường không vượt quá 6 mđ/100g đất.
Ngoài ra, bằng thực nghiệm người ta cũng chỉ ra rằng giá trị CEC của đất còn phụ
thuộc vào loại cation bão hoà và chiết đất; các cation K+, NH4+ được các khoáng vật có mạng
lưới tinh thể nở ra cố định có thể tạo ra sự thay đổi đặc biệt mạnh. Vì vậy khi xác đinh CEC
của đất nên sử dụng các cation có bán kính ion nhỏ.
6.2 Sự chọn lọc trao đổi cation
Tỷ lệ về số lượng giữa hai cation trao đổi bất kỳ trong phức hệ hấp thụ của đất không
bằng tỷ lệ hoạt độ (hay nồng độ) của chính những ion này trong dung dịch cân bằng. Trong
phản ứng trao đổi ĐCa2+ + Mg2+ ĐMg2+ + Ca2+ có thể thể hiện điều này bằng bất
phương trình:
(6.5)
104
trong đó , là các cation trao đổi của phức hệ hấp thụ đất; , là hoạt độ của
các cation trao đổi trong dung dịch cân bằng. Điều đó có nghĩa là khi hoạt độ của các cation
trong dung dịch bằng nhau, một trong chúng sẽ được đất hấp thụ một lượng lớn và được giữ
lại chặt hơn, hay nói một cách khác đất có khả năng hấp thụ chọn lọc.
Từ (6.5) có thể viết
(6.6)
trong đó hệ số tỷ lệ K được gọi là hệ số chon lọc. Nó cho biết đặc điểm phân bố của các cation
giữa phần rắn của đất (phức hệ hấp thụ đất) và dung dịch đất. Một cách tổng quát hệ số chọn
lọc có thể viết
(6.7)
trong đó M1, M2 là cation khác nhau của phức hệ hấp thụ của đất.
Sự chọn lọc trao đổi ion phụ thuộc vào đặc tính của các cation cũng như phụ thuộc vào
đặc điểm hoá học của các thành phần của phức hệ hấp thụ đất
+ Trước hết đất ưu tiên hấp thụ các cation có điện tích cao hơn, trong trường hợp điện
tích như nhau thì cation nào có khối lượng nguyên tử lớn hơn thì cation đó được hấp thụ mạnh
hơn. Điều này có thể được minh hoạ bằng dãy các cation phân bố theo thứ tự tăng lên của mức
độ hấp thụ bởi đất
Li+ < Na+ < NH4+ < K+ < Rb+ < Cs+ < H+
Mg2+ < Ca2+ < Ba2+
Al3+ < Fe3+
+ Sự chọn lọc trao đổi cation còn phụ thuộc vào đặc tính hoá học của phức hệ hấp thụ.
Điều này thể hiện qua dãy hấp thụ các cation của các khoáng vật khác nhau (theo P.
Shakhtshabel):
Montmorillonit Li+ < Na+ < K+ < H+ < Rb+ < Mg2+ < Ca2+ = Sr2+ < Ba2+;
Kaolinit Li+ < Na+ < H+ < K+ < Rb+ < Mg2+ < Ca2+ = Sr2+ = Ba2+;
Muscovit Li+ < Na+ < Mg2+ < Ca2+ < Sr2+ < Rb+ < Cs+ < K+< Ba2+
Trong các dãy này Li+ và Na+ thường đứng đầu dãy và Ba2+ đứng ở cuối dãy. Đối với
Muscovit và Kaolinit, sự khác nhau của các dãy thể hiện ở vị trí của K+, H+. Còn Muscovit
hấp thụ các cation Rb+, Cs+, K+ mạnh hơn so với các cation hoá trị 2: Mg2+, Ca2+, Sr2+
Sự chọn lọc hấp thụ trao đổi cation còn liên quan với bán kính của các cation và đặc
điểm của các trung tâm hấp phụ
+ Sự tương tác giữa các điện tích âm của bề mặt keo đất và các cation tuân theo định
luật Culong, nghĩa là lực tương tác tăng lên khi tăng điện tích của cation và giảm bán kính của
nó. Đó cũng là nguyên nhân làm cho khả năng hấp thụ các cation hoá trị 2, 3 chiếm ưu thế.
105
Nhưng vì các ion trong dung dịch đất bị hydrat hoá, nên ion nào có màng thuỷ hoá mỏng thì bị
hấp thụ mạnh hơn.
+ Các trung tâm hấp phụ của phần khoáng của phức hệ hấp thụ của đất là các chỗ đứt
gãy của tinh thể, các nhóm hydroxyl phân ly được của bề mặt keo, phần các cation trao đổi
trong khoảng không gian giữa các lớp tinh thể của khoáng sét. Các cation có bán kính phù hợp
với các đặc điểm cấu trúc tinh thể cuả các trung tâm hoạt động được các trung tâm này hấp thụ
và giữ lại tốt hơn.
Đối với phần hữu cơ của phức hệ hấp thụ, trung tâm hấp thụ là các nhóm chức
cacboxyl và các nhóm phenol. Sự chọn lọc hấp thụ các cation trong trường hợp này được tạo
nên do độ bền vững khác nhau của các liên kết của chúng với các nhóm chức và phụ thuộc vào
sự phân bố của các nhóm chức trong phân tử. Nếu như các nhóm phenol và hydroxyl ở vị trí
octo sẽ hình thành các hợp chất bền vững với các cation hoá trị 2, 3; sự chọn lọc hấp thụ các
cation này so với các cation hoá trị 1 tăng lên. Tác dụng như vậy cũng xuất hiện khi tương tác
xảy ra giữa các cation với hai nhóm COOH phân bố gần nhau, không phụ thuộc chúng thuộc
phân tử có cấu trúc vòng hay thẳng. Sự chọn lọc hấp thụ cation sẽ tăng lên cùng với sự tăng
hằng số phân ly của các nhóm chức axit; các hằng số phân ly của các nhóm chức này sẽ tăng
lên nếu nguyên tử cacbon gần nhóm chức mang điện âm. Tăng tính oxi hoá của phần hữu cơ
của phức hệ hấp thụ đất và hằng số phân ly sẽ dẫn đến làm cho các cation đa hoá trị bị hấp thụ
tốt hơn các các cation kiềm thổ và kiềm. Đối với một số loại đất, người ta đã chỉ ra rằng tăng
pH từ 4 đến 7 đã làm tăng đáng kể sự hấp thụ Mg2+, sự hấp thụ K+ đã tăng rõ còn sự hấp thụ
Na+ thực tế không bị ảnh hưởng.
6.3 Động học trao đổi cation
Trong các thí nghiệm chiết từ đất Ca2+ trao đổi bằng cách tác động đất với dung dịch
NH4Cl 1,0N viện sĩ K. K. Gedroits đã quan sát thấy phản ứng diễn ra rất nhanh, thực tế chỉ
trong khoảnh khắc. Sau 1 phút lượng Ca2+ chiết được cũng bằng lượng Ca2+ chiết được sau
30 ngày tương tác. K. K. Gedroits đã giải thích rằng phản ứng trao đổi diễn ra chỉ trên bề mặt
các hạt nhỏ bị vỡ vụn của phức hệ hấp thụ của đất. Tuy nhiên ông cũng chỉ ra rằng, trong
trường hợp khi đất được tạo thành từ nhiều các hạt nhỏ liên kết lại với nhau thì phản ứng trao
đổi buộc phải diễn ra trong thời gian nhất định.
Theo quan điểm hiện đại, tốc độ cao của phản ứng trao đổi cation được quan sát thấy
trong những trường hợp khi các cation phân bố ở trên bề mặt, ở những chỗ đứt gãy của hạt của
phức hệ hấp thụ đất và được giữ do những lực dư được gây ra do sự phá huỷ mạng lưới tinh
thể hay do sự đứt gãy của các liên kết…Các cation được giữ bởi các nhóm chức phân bố trên
bề mặt ngoài của các hợp chất mùn cũng được trao đổi nhanh. Độ ẩm cao đạt được khi pha
loãng huyền phù đất cũng là điều kiện làm cho sự trao đổi cation trong đất xảy ra nhanh.
Trong các điều kiện tự nhiên, khi độ ẩm đất thấp và các hạt đất liên kết lại với nhau để xác lập
được trạng thái cân bằng có thể cần một vài ngày. Phản ứng trao đổi sẽ bị chậm lại trong
trường...