1

FIZYKOCHEMICZNE WŁAŚCIWOŚCI GLEB

2

FIZYKOCHEMICZNE WŁAŚCIWOŚCI GLEB

3

ODCZYN GLEBOdczyn - stosunek jonów wodorowych, H+,

do jonów wodorotlenowych OH-

H2O = H+ + OH-

W wodzie destylowanej [H+] = [OH-] = 10-7 mol/dm3- odczyn obojętny

Wzrost stężenia jonów [H+] (spadek [OH-]) - roztwór kwaśny.

Wzrost stężenia jonów [OH-] (spadek [H+]) - roztwór zasadowy.

Odczyn gleby wyraża się wartością pH

pH = -log [H+]

roztwory kwaśne – pH < 7

roztwory obojętne – pH = 7

roztwory zasadowe – pH > 7

4

Zakres pH w większości gleb mineralnych

5

W Polsce przeważają gleby o odczynie kwaśnym; gleby kwaśne i bardzo kwaśne - 50% powierzchni kraju, gleby słabo kwaśne – 30%, gleby obojętne i zasadowe – 20%.

ODCZYN GLEB – cd.

6

KWASOWOŚĆ I ZASADOWOŚĆ GLEBKWASOWOŚĆ I ZASADOWOŚĆ GLEB

Kwasowość – stan gleby, w którym jej odczyn jest kwaśny

1. Kwasowość czynna – pochodzi od jonów H+ roztworu glebowego

2. Kwasowość potencjalna – pochodzi od jonów H+ i Al3+ zaadsorbowanych przez koloidy glebowe

kwasowość wymienna – ujawnia się w glebach po potraktowaniu ich roztworami soli obojętnych - KCl

kwasowość hydrolityczna - ujawnia się w glebach po potraktowaniu ich roztworami soli hydrolizujących zasadowo – (CH3COO)2Ca

7

KWASOWOŚĆ I ZASADOWOŚĆ GLEB – cd.KWASOWOŚĆ I ZASADOWOŚĆ GLEB – cd.

Gleba

Al3+

Al3+

H+

H+

+ 8KCl

K+

K+

K+

K+K+

K+

K+K+

+2AlCl3 + 2HCl

Gleba

H+

H+

+ (CH3COO)2Ca + 2CH3COOH

Gleba

GlebaCa2+

Kwasowość wymienna

Kwasowość hydrolityczna

8

BUFOROWE WŁAŚCIWOŚCI GLEBY

Właściwości buforowe gleby - zdolność gleby do przeciwstawiania się zmianie odczynu

9

SORPCYJNE WŁAŚCIWOŚCI GLEB

SorpcjaSorpcja – powierzchnia ciała stałego (gleby) przyciąga

i zatrzymuje warstwę jonów, atomów lub molekuł.

Za zdolności sorpcyjne gleby odpowiada kompleks

sorpcyjny zbudowany z koloidów glebowych:

minerały ilaste (smektyty, wermikulit, illit, kaolinit)

krystaliczne i amorficzne tlenki żelaza i glinu

minerały bezpostaciowe

próchnica

kompleksy ilasto-próchnicze

10

Dzięki właściwościom sorpcyjnym gleby możliwe

jest:

regulacja w nich odczynu

magazynowanie dostarczanych w nawozach

składników pokarmowych roślin

neutralizacja szkodliwych dla organizmów

żywych substancji, które dostają się do gleby

11

Rodzaje sorpcji w glebie:Rodzaje sorpcji w glebie:

Wymiana jonowaWymiana jonowa (wymienna) – jon z roztworu

wymienia (zastępuje) jon z powierzchni lub struktury

ciała stałego

Sorpcja chemicznaSorpcja chemiczna – powstawanie na powierzchni

gleby trwałych wiązań chemicznych (kompleksów)

między sorbentem a sorbatem

Sorpcja fizycznaSorpcja fizyczna – zagęszczanie na powierzchni

cząstek gleby molekuł innych ciał (cieczy, gazów)

wskutek działania sił van der Waalsa

Sorpcja biologicznaSorpcja biologiczna – pobieranie i zatrzymywanie

jonów z roztworu przez organizmy żywe

12

Jednym z najważniejszych rodzajów sorpcji na koloidach

glebowych jest wymiana jonowawymiana jonowa.

Jon z roztworu glebowego wymienia (zastępuje) jon z

powierzchni lub struktury koloidu glebowego.

Wymianie jonowej ulegają przede wszystkim kationy –

sorpcja wymienna kationówsorpcja wymienna kationów (cation exchangecation exchange)

a zdecydowanie w mniejszym stopniu aniony –

sorpcja wymienna anionówsorpcja wymienna anionów (anion exchangeanion exchange).

Najczęściej spotykanymi kationami w glebach są:

CaCa2+2+, Mg, Mg2+2+, K, K++, Na, Na++, NH, NH44++ - kationy o charakterze zasadowym

HH++, Al, Al3+3+ - kationy o charakterze kwasowym

13

SORPCJA WYMIENNA KATIONÓW

- - - -

- - - -

- - - -

- -

- - -

KOLO ID

Ca+2

Mg+2

Al+3

K+

Ca+2 H+

Ca+2

Ca+2

Mg+2

K+

Al+3

Ca+2

H+

Mg+2

H+

Ca+2

K+

Ca+2

Ca+2

Kationy wymienne

Al+3

K+H+

Ca+2

Mg+2

14

Miarą pojemności wymiany kationów (CEC)

i anionów (AEC)

jest mM/kgmM/kg

Inne, stosowane, jednostki pojemności wymiany jonów:

cmol(+)/kgcmol(+)/kg = 0,01 M/kg = 10mM/kg

mval/kgmval/kg = mM/kgwartościowość pierwiastka

15

Rozmiary wymiany kationów w glebie zależą od:

składu mineralnego sorbentu i wielkości jego

ziaren,

rodzaju sorbowanego kationu i jego stężenia,

rodzaju towarzyszącego anionu,

pH roztworu,

temperatury,

16

Wpływ składu mineralnegoWpływ składu mineralnego gleby na wielkość jej pojemności sorpcyjnej

Składnik CEC Składnik CEC

kaolinit 3-15 chloryt 10-40

haloizyt 5-10 alofan 100

montmorillonit 80-120 uwod. tl. Fe i Al 4

wermikulit 100-200

illit 20-50 próchnica 150-250

Pojemność sorpcyjna niektórych składników gleb [cmol(+)/kg]

17

Wpływ pH na wielkość sorpcji Wpływ pH na wielkość sorpcji Cr(III)Cr(III)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 11 1 20

1 0

2 0

3 0

4 0

5 0

6 0

7 0

8 0

9 0

1 0 0

iłow iec sm ek ty tow y

iło w iec sm ek ty t.-zeo lito w y

k ao lin sz lam ow an y

d arn iow a ru d a że laza

to rf

p op ió ł lo tn y

h yd ro liza C r(III)

pH

Sor

pcj

a C

r(II

I) [

%]

18

Przykłady wartości CEC

5500 m mMM / kg / kg 121200 m mMM / kg / kg 242400 m mMM / kg / kg

RędzinaGleba brunatnaBielica