Гетерогенність, полі хімізм і полі дисперсність грунтів

Розділ 1.

Що таке хімія ґрунтів, предмет і об’єкт?

Хімія ґрунтів – це самостйний комплексний розділ грунтознавчої науки, який забезпечує вирішення теоретичнх і прикладних питань, пов’язаних з ґенезою, складом, будовою, властивостями, екологією охороною та раціональним використанням грунтів.

Хімія ґрунтів (за Орловим) – церозділгрунтознавства, у якому вивчаються хімічні основи грунтотворення і родючості грунтів.

Предметом вивчення є - ґрунт, зокрема його складові: мінеральні, органічні, органо-мінеральні та мінералогічні компоненти, а також ґрунтові хімічні реакції та процеси.

Принцип хімії ґрунтів.

Найголовнішим і надзвичайно важливим принципом хімії грунтів, який дає змогу вирішувати засадничі питання цієї, до певної міри, самодостатньої дисципліни є всебічне дослідження складу, властивостей грунтів та домінуючих у них процесів та іонно-молекулярному і колоїдному рівнях.Водночас хімія грунтів бере активну участь у вирішенні багатьох невластивих їй проблем.

Назвіть головні або пріоритетні напрями розвитку хімії грунтів на сучасному етапі.

Хімія грунтів достатньо структурована і змістовно поділяється на чотири головні напрями:

- хімію грунтової маси (охоплює велике коло питань, серед яких фундаментальне значення має вчення про хімічний склад грунту, вивчення якого є базисом для вирішення переважної більшості питань у ґрунтознавстві.Завдяки вченню про хім склад гр. накопичено надзвичайно багато фактичного матеріалу).

- хімію ґрунтотворних процесів (налічує такі підрозділи: трансформація речовинного складу у процесі грунтотворення, хімічні процеси диференціації профілю грунту, міграція та акумуляція хімічних сполук у грунтах, залежність властивостей і складу грунтів від гідротермічних та біологічних умов.Ха-ний недостатній рівень розвитку напряму).

- хімічні основи родючості грунтів (поділяють на 4 розділи: запаси елементів живлення у різних типах грунтів, баланс елементів живлення у грунтах цілинних і культурних ландшафтів, хімічні механізми мобільності і доступності елементів живлення рослинам та хімічні прийоми регулювання родючості(режиму живлення) грунту.)

-аналітичнухімію грунту (головні завдання анал. хімії полягають у розробці методів, для чого необхідне глибоке опрацювання теоретичних основ методів, пошук нових принципів.Пробелми анал хім. Поділяють на 2 групи:

-розробляють методи ідентифікації і визначення вмісту елементів та речовин у грунтах

-розроб методи, які дають змогу одержати специфічні характеристики, властиві тільки грунтам.

Які методи використовують у хімії грунтів для вивчення грунту?

Використовуються ті ж метод, що й у ґрунтознавстві загалом: порівняльно-географічний, морфолого-генетичний і порівняльно-аналітичний, а також методи і показники, які характеризують специфічні властивості грунтів, а саме:

-показники вбирної здатності грунтів;

-фракційно-груповий склад гумусу грунту;

-диференціація хімічних елементів упрофілі грунту;

-розподілмакро-, мезо- і мікроелементів за групами їхньої рухомості та доступності для рослин;

-показники нітрифікаційної здатності грунтів.

Назвіть особливості грунту, як об’єкта хімічного дослідження.

Грунт як хімічна система характеризується гетерогенністю, полі хімізмом, полі дисперсністю, просторовою неоднорідністю,органо-мінеральною взаємодією, мінливістю і динамікою властивостей, буферністютощо.

Гетерогенність, полі хімізм і полі дисперсність грунтів.

Гетерогенність – наявність у грунті 4-х фаз: твердої, рідкої, газоподібної та живої.Сьогодні досліджуючи хімічний стан грунту ми отримуємо показники не лише грунту вцілому, але й окремих його фаз і їх взаємозв’язку.

Поліхімізм – один хімічний елемент в грунтах може міститися в різноманітних сполуках: легкорозчинних солях, складних алюмосилікатах, органо-мінеральних речовинах.Ці компоненти мають різні властивості, яківплиають на здатність хім. елемента преходити із твердих фаз в рідкі, мігрувати у грунт товщі і бути доступним для живлення рослин.Тому під час хімічного аналізу гр. визначають не тільки загальний вміст хімелементів, але й показники, які ха-зують склад і вміст індивідуальних хім. сполук, близьких за властивостями.Ці показники дають змогу діагностувати

ЕГП, досліджувати трансформацію хім. елемента у процесі грунтотворення, за умов внесення добрив та техногенного забруднення, оцінювати родючість.

Полідисперсність – грунт складається з великого набору частинок різного розміру-від грубих, видимих неозброєним оком частинок піскудо колоїдних частинок діаметром у декілька мікрометрів.Вони неоднакові за своїм складом, тому йзрізними властивостями.З дисперсністю грунтів певною мірою пов’язана їхня здатність до іонного обміну, яка ха-ся специфічним набором показників: єко, ємкістю аніонного обміну, складом обмінних катіонів.

9. Органо-мінеральна взаємодія в грунтах – це специфічна особливість грунту і одна з найголовніших рис грунтотворення. У грунтах формуються не тільки прості й комплексні солі а також складні адсорбційні комплекси, до складу яких входять мінерали та органічні речовини.(симплекси,за Є.П.Троїцьким)

10. Різноякісність складу грунтів. Будь-які типи,види і різновиди грунтів відзначаються різноякісними властивостями і тому для їх хімічної характеристики необхідно застосовувати не тільки різні аналітичні прийоми а й різні набори показників. Наприклад, у дерново – підзолистих, сірих лісових грунтах визначають Рh водних і сольових суспензій, обмінну і гідролітичну кислотність, вбирні основи витісняють із грунтів водними розчинами солей. Аналізуючи засолені грунти, визначають Ph тільки водних суспензій, а замість показників кислотності – загальну,карбонатну та інші види лужності. Вбирні основи у засолених грунтах неможливо визначити звичайним їхнім витісненням з грунтів водними розчинами солей без використання спеціальних аналітичних прийомів. Зазначені особливості грунтів значною мірою зумовлюють принципові основи аналітичних методів дослідження хімічного стану грунтів, номенклатуру, і класифікацію показників хімічних властивостей грунтів та грунтових хімічних процесів.

 

Розділ 2.

1. Які реакції є найпоширенішими для більшості грунтів?

Грунтотворення здійснюється у результаті одночасного або послідовного перебігу понад 30ти хімічних реакцій і процесів. Значна частина з них характерна для всіх грунтів, інша притаманна лише окремим типам грунтів. Найпоширенішими реакціями для більшості грунтів є: осадження-розчинення, катіонний обмін, комплексоутворення, синтез і мінералізація органічних сполук, утворення гумусових речовин.

1. Що розуміють під елементним складом грунту?

Елементний склад грунтів- це одна з пріоритетних та інформативних хімічних характеристик грунтів. Його вивчення є необхідним для інтерпретації процесів ґрунтоутворення, вивчення генезису грунтів і оцінки їхньої родючості та продуктивності. Елементним складом грунтів називають набір та кількісне співвідношення хімічних елементів у грунтовій масі.(Д.С.Орлов). Елементний склад у хімії грунтів у ґрунтознавстві один з найважливіших показників хімічного стану грунтів, їхніх властивостей та генезису.Результати вивчення елементного складу використовують для оцінки потенційної родючості грунтів і при виборі і розробці методів хімічного аналізу грунтів.

1. Які хімічні елементи переважають у грунтах?

Хімічні елементи представлені у грунтах великим набором їхніх хімічних сполук. Різноманітність форм сполук будь-якого з хімічних елементів є однією з найважливіших умов стійкості хімічного стану грунтів і доступності елементів живлення рослинам.

Одним з найпоширеніших елементів грунту є Оксиген,Сицілі й і його сполуки,Алюміній,Ферум

1. Приклади використання даних з елементного складу грунту.

Дані елементного складу дають змогу оцінити характер і напрям ґрунтотворного процесу, бо відображають особливості набору і кількісного співвідношення елементів у тих чи інших видах генетичних горизонтів грунту. Зокрема: гумусово-акумулятивні горизонти відзначаються підвищеним вмістом елементів-органогенів С,N,P, в ілювіальних горизонтах завжди накопичуються Al,Fe, в елювіальних горизонтах – підвищений вміст Sio2. Отже дані елементного складу використовують як діагностичну ознаку щодо визначення виду генетичного горизонту. Елементний склад один з найважливіших чинників який зумовлює вибір методів хімічного та фізико-хімічного аналізу грунтів. Елементний склад грунту використовують як додаткову діагностичну ознаку,ідентифікуючи індивідуальні грунтові мінерали,передусім у тонко дисперсних фракціях.

1. Яка група елементів відіграє конституційну роль у грунтах?

Силіцій і його сполуки(кварц,первинні і вторинні силікати та алюмосилікати),Алюміній,Ферум,Оксиген.

1. Які елементи за абсолютним вмістом у грунтах належать до типових макроелементів?

Обєднують у декілька груп: Перша група Si,O- вміст який сягає десятків відсотків,сумарно становлять 80-90 % маси грунту. Друга група, вміст яких- від десятих часток до декількох відсотків: Al,Fe, Ca, Mg, K, Na, C.

1. Які елементи за абсолютним вмістом у грунтах зачислено до мікро- і ультрамікроелементів?

Вміст мікро- та ультрамікроелементів у грунтах становить n*10¯³ - n*10¯¹⁰ % і до них зачислюють Ba, Sr, B, Rb, Cu, V, Cr, Ni, Co, Li, Mo, Cs, Se та інші елементи. Концентраційне групування елементів є найпростішим, його застосовують, насамперед, для виявлення ролі окремих елементів у формуванні маси грунту.

1. Які елементи за абсолютним вмістом у грунтах належать до перехідної групи?

За абсолютним вмістом у грунтах усі елементи об’єднують у три групи. Перша і друга – типові макроелементи. До третьої належать: Ti, Mn, P, S; їхня кількість у грунтах змінюється від сотих до дестих часток відсотка, і за вмістом їх зачислюють до перехідної групи між макро- і мікроелементами.

1. Які п’ять груп елементів виокремлено за класифікацією В.М. Гольдшмідта?

За Гольдшмідтом усі елементи поділено на 5 груп: літофільні, халькофільні, сидерофільні, атмофільні, біофільні. Літофільні: утворюють мінерали типу оксидів, гідроксидів (54 елементи); Халькофіли утворюють сполуки із Сульфуром; Сидерофільні розчиняються у залізистих розплавах і дають сплави з Fe; Група Атмофілів налічує елементи атмосферного повітря; Біофільні – це елементи які концентруються у живих організмах.

1. Що таке біофільні елементи?

Біофільні – це елементи які концентруються у живих організмах – C, H, O, N, P, S, Cl, I, B, Ca, Mg, K,Na, V, Mn, Fe, Cu.

1. Які елементи зачислено до групи повітряних мігрантів за А.І. Перельманом?

Повітряні мігранти містять як пасивні елементи (інертні гази He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn), так і активні, тобто ті, які утворюють хімічні сполуки в умовах біосфери (О, Н, С, N, I)

1. Які елементи належать до групи водних мігрантів за А.І. Перельманом?

Водні мігранти, за Перельманом поділено на декілька підгруп. Критеріями виділення зазначених підгруп є рухомість елементів окисно-віднових умов, наявність сірководню. До рухомих і дуже рухомих належать Cl, Br, S, Ca, Na, Mg, Sr, Ra, F, B. Слаборухомі катіони і аніони утворюють K, Ba, Rb, Li, Be, Cs, Ti, Si, P, Ge, Sn, Sb, As. У відновному глейовому середовищі рухомими є Fe, Mn, Co. Рухомими і слаборухомими в окисній і глейовій обстановці та інертними у відновному сірководневому середовищі будуть такі елементи, як Zn, Cu, Ni, Pb, Cd. Малорухомими у більшості природних ситуацій будуть такі елементи: Al, Ti, Cr, Bi, W, лантаноїди. Проте для конкретного аналізу хімічних процесів у грунтах подана класифікація є недостатньою.

1. У який ряд розміщуються хімічні елементи за ступенем біофільності?

За ступенем біофільності Перельман розмістив хімічні елементи у такий ранжований ряд: найвищим ступенем біофільності володіє С, високим – N, H, середнім – O, Cl, S, P, B, Br та ін., низьким – Fe, Al. Групування елементів за ступенем біофільності допомагає виявити реальну участь живих організмів у міграції хімічних елементів.

1. Що таке коефіцієнт біологічного вбирання (накопичування)?

Властивість рослин вибірково вбирати хімічні елементи називаю ть коефіцієнтом біологічного вбирання та обчислюють як відношення вмісту певного елемента в золі рослин до його вмісту у літосфері або у тому грунті, на якому ця рослина виросла. Умовність коефіцієнта біологічного вбирання (накопичення) для оцінки біогенної міграції елементів визначається неоднаковою доступністю рослинам хімічнирх елементів, представлених у грунті різними сполуками.

1. Охарактерезуйте способи розрахунку даних з елементного складу грунту.

Найпоширенішим способом вираження результатів аналізу валового елементного складу грунту є обчислення його у відсотках вищих оксидів елементів, які містяться у досліджуваному грунті. Цей спосіб застосовують переважно для обчислення вмісту макроелементів.

Відомим способом вираження елементного складу у разі дослідження хімічної будови індивідуальних компонентів грунту, їхньої трансформації, закономірності міграції та акумуляції є обчислення результатів аналізу у молях на певну масу або об’єм грунту.

1. У яких формах перебувають головні хімічні елементи у грунті?

Елементи можуть міститися у воді, оксидах, гідроксидах, первинних і вторинних мінералах, гумусових речовинах тощо. Різноманітність форм сполук будь-якого з хімічних елементів є однією з найважливіших умов відносної стійкості хімічного стану грунтів і доступності елементів живлення рослин.

1. Яка залежність існує між гранулометричним і елементним складом грунтів?

Елементний склад грунту і його гранулометричних фракцій використовують як додаткову діагностичну ознаку, ідентифікуючи індивідуальні грунтові мінерали, передусім у тонко дисперсних фракціях.

1. Поясніть, що таке «мольні відношення елементів»?

Мольні відношення елементів – відношення відсоткового вмісту елементів до їхньої молекулярної маси. Приклад відношення таких пар SiO₂: Fe₂O₃, С: Н.

1. Поясніть, що таке «мольна частка»?

Мольна частка – це відношення кількості молей певного елемента до загальної кількості молей усіх елементів певного грунту.

1. Поясніть, що таке «мольні відсотки»?

Мольний відсоток – мольна частка, виражена у відсотках від 0 до 100%.

 

Розділ 3.