TALAJ KÉMIAI TULAJDONSÁGAI

Az előadások a következő témára: "TALAJ KÉMIAI TULAJDONSÁGAI"— Előadás másolata:

1 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

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

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

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

5 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

6 kolloidok fajlagos felülete egységnyi tömegű (cm2/g) vagy
térfogatú (cm2/cm3)anyag felülete humuszkolloidok m2/g montmorillonit, m2/g vermikulit illit m2/g kaolinit m2/g

7 szolvátréteg talajoldat tapadóréteg diffúzréteg

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

9 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

10

11 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

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

13 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

14 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

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

16 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

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

18 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

19 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+

20 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

21 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

22 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)

23 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

24 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)

25 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

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

27