TALAJ KÉMIAI TULAJDONSÁGAI A talaj kémiai tulajdonságait a vízben oldható sók mennyisége és minősége, a kolloidkémiai reakciók, a kémhatás határozzák meg ezek befolyásolják a talajok vízzel szembeni viselkedését, szerkezetét és a talajba került anyagok (tápanyagok, szennyezőanyagok, stb.) sorsát

A talaj kolloid méretű alkotórészei kisméretű (< 2m) tömegükhöz képest nagy felületű részecskék a kolloid sajátságokat a méretük határozza meg (nem az anyagi minőségük)

A kolloidrendszerek csoportosítása alaki sajátságok szerint lamellás (lemezes) agyagásványok fibrilláris (fonal) humuszkolloidok korpuszkuláris (gömb, sokszög, ...) kvarc, csillám, földpátok

felületi sajátságok szerint poláros felület ionok, ionizált csoportok polarizált molekulák apoláros felület nincs elektromos töltése liofil (hidrofil) liofób (hidrofób)

A talaj kolloid méretű alkotórészei ÁSVÁNYI (szervetlen) KOLLOIDOK agyagásványok kovasav, vas- és alumínium - hidroxidok ásványtörmelékek SZERVES KOLLOIDOK humuszkolloidok nem humusz jellegű szerves kolloidok SZERVES - ÁSVÁNYI KOLLOIDOK ásványi eredetű alkotórészeket humuszhártya vonja be agyagásványok felületét körulvevő fém-hidroxid bevonathoz szerves anyag kapcsolódik

kolloidok fajlagos felülete egységnyi tömegű (cm2/g) vagy térfogatú (cm2/cm3)anyag felülete humuszkolloidok 800 - 1000m2/g montmorillonit, 600 - 800 m2/g vermikulit illit 50 - 200 m2/g kaolinit 1 - 10 m2/g

szolvátréteg talajoldat tapadóréteg diffúzréteg

A talajkolloidok töltéshelyei Állandó (permanens töltések) a részecskék elektromos viselkedése a közeg kémhatásától független (2:1 típusu agyagásványokon, izomorf helyettesítés révén).

Vegyes töltésű felületek Változó (pH-függő) töltések a részecskék elektromos viselkedése a közeg kémhatásától függ. - agyagásványoknál a törésfelületek mentén, - kovasavak, vas- és alumínium hidroxid gélek felületén, - humuszkolloidok Vegyes töltésű felületek a talajban az állandó és a változótöltésű kolloidok együtt fordulnak elő

A kolloidok ionok és molekulák megkötésére képesek fizikai adszorpció kémiai adszorpció molekulaadszorpció ionadszorpció - apoláris molekulák a kolloidok negatív (O2, CO2, N2) töltéseihez pozitív - poláris molekulák töltésű kationok (H2O) kötődnek Coulomb erővel

Ionadszorpció és ioncsere a talajkolloidok aktív helyeihez Coulomb erőkkel kötött ionok más (azonos jellemű) ionokkal kicserélhetők

A talaj adszorbeált kationösszetételét jellemző paraméterek Ca2+, Mg2+, Na+, K+, H+ (ill. H3O+) és Al3+ a talaj kémhatásának szabályozása szempontjából Ca2+-, Mg2+-, Na+- és K+-ionok lúgos kémhatásúvá teszik a talajt (kicserélhető bázisok) Al3+ és H3O+ ionok savanyú kémhatásúvá teszik a talajt

Kationcsere kapacitás (T). 100g tömegű talaj, meghatározott pH esetén, mennyi kationt tud kicserélhető formában (Coulomb-erőkkel) megkötni a kolloidok felületén lévő negatív töltések mennyiségét adja meg kicserélhető bázisok összes mennyisége (S-érték) az erős bázisokat képező összes kicserélhető kation mennyisége S = (Ca2+ + Mg2+ + Na+ + K+) mgeé/100 g

A kicserélhető kationok relatív mennyisége Adott kicserélhető kation mennyisége a T-érték %-ában. Egyes kicserélhető bázisok mennyisége az S-érték %-ában.

savanyító hatású kicserélhető kationok mennyisége T-S érték savanyító hatású kicserélhető kationok mennyisége T-S = (Al3+ + H3O+) mgeé/100 g. bázistelitettség % (V %) megmutatja, hogy az adszorpcióra képes helyek hány %-át kötik le kicserélhető bázisok telítetlenségi % (U%) a telítetlenséget okozó kicserélhető kationok relatív mennyisége

A kationmegkötés és a kationcsere fontosabb törvényszerűségei a kolloidok felületén adszorbeált kationok és a talajoldat kationjai között

dinamikus (mozgó) egyensúlyra vezet - az ionok eloszlásában további mennyiségi változás nem történik de - egyenértékű mennyiségei az egyensúlyi állapotban is cserélődnek a fázisok között az állapot mindaddig fennmarad - míg a talajoldat összetétele meg nem változik - addig tart, amíg az újabb körülményeknek megfelelő egyensúly ki nem alakul

az adszorbeált mennyisége függ - a kationok oldatbeli koncentrációjától, s - a cserehelyekért vele versengő kationok adszorpcióképességétől azonos koncentráció esetén a nagyobb vegyértékű ionok nagyobb mértékben adszorbeálódnak, mint a kisebb vegyértékűek. azonos vegyértékű ionok közül pedig a kevésbé hidratáltak adszorpcióképessége nagyobb, mint a jobban hidratált ionoké a kationok adszorpciós affinitásának sorrendjét a liotróp-sor mutatja Fe3+ > Al3+ >> Ca2+ > Mg2+ > K+ = NH4+ > Na+

Specifikus kationadszorpció a kationok adszorpciós affinitása nem liotróp sornak megfelelő sorrendet követi a kötés energiája minden esetben jóval nagyobb, mint az elektrosztatikai kölcsönhatásé - a Ca2+ a szerves anyagokhoz - a K+ és NH4+a vermikuliton és az illiten - a H+ pedig a változó töltésű felületeken

a talajoldat H+ koncentrációjától függ A talaj kémhatása (pH) a talajoldat H+ koncentrációjától függ pH=-log[H+] [H+] (mol/dm3) pH 10-1 1 10-2 2 10-3 3 10-4 4 10-5 5 10-6 6

légszáraz talajból 2,5-szeres mennyiségű desztillált vízzel pH(H2O) Talajoldat???? légszáraz talajból 2,5-szeres mennyiségű desztillált vízzel pH(H2O) 1mol/dm3 KCl pH(KCl) szuszpenzió pH(H2O)> pH(KCl)

pH <4,5 erősen savanyú 4,5-5,5 savanyú 5,5-6,8 gyengén savanyú 6,8-7,2 közömbös 7,2-8,5 gyengén lúgos 8,5-9,0 lúgos >9,0 erősen lúgos

A talajsavanyúság formái aktív savanyúság (pHH2O) talajoldat lehetséges H+-koncentrációját fejezi ki potenciális savanyúság (rejtett) a kolloidokhoz kapcsolódó H+ és Al3+-ionok a körülmények változásával megjelenhetnek a talajoldatban növelve annak savanyúságát pHKCl, kicserélődési savanyuság (y2), hidrolízises savanyuság (y1)

kicserélhető savanyúság ( y2) 1mol/dm3 KCl pH=7,0 a kolloidok permanens töltésein Coulomb erővel kötött Al3+ és H3O+ ionok okozzák csak erősen savanyú talajokban hidrolízises savanyúság (y1) Ca-acetát pH=8,5 az állandó- és a pH függő (változó) töltéshelyeken kötött, savanyúságot okozó kationok mennyisége

a talajok lúgossága (pH > 8,5) kicserélhető nátriumionok mennyisége jelentős, általában szódát (Na2CO3) tartalmaz, szerkezet, vízgazdálkodás, tápanyaggazdálkodás rossz