XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Всю совокупность коллоидов, обуславливающих поглотительную способность почвы, по предложению академика К. К. Гедройца называют почвенно - поглотительным комплексом (ППК). ППК характеризуется с химической стороны как комплекс нерастворимых в воде алюмосиликатных, органических и органо - минеральных соединений, а с физической стороны - как совокупность тех почвенных соединений, которые находятся в почве в мелкораздробленном состоянии.

Коллоидная частица (мицелла) состоит из ядра, слоя потенциал определяющих ионов, неподвижного и диффузного слоя компенсирующих ионов. ядро вместе с потенциал определяющим слоем ионов называют гранулой. Часть ионов компенсирующего слоя неподвижна, т. к. прочно связана с внутренним слоем ионов, часть подвижна и образует внешний, или диффузный, слой [1].

Рисунок 1 - строение коллоидной частицы (мицеллы) (по Н.И. Горбунову)

Коллоиды, имеющие во внутреннем слое отрицательно заряженные ионы и диссоциирующие в раствор Н-ионы, называются ацидоидами. Они способны к поглощению и обмену катионов. Положительным зарядом характеризуются базоиды – их потенциалопределяющий слой состоит из катионов, а диффузный – из ОН-ионов (анионов). Базоиды способны поглощать и обменивать анионы.
Некоторые коллоиды (гидроксиды железа, алюминия) при изменении реакции среды меняют и знак заряда: в кислой среде они заряжены положительно, а в щелочной – отрицательно. Такие коллоиды называют амфолитоидами. Большинство почвенных коллоидов являются ацидоидами – это коллоиды гумусовых веществ, глинистых минералов и кремнекислоты. К базидам можно отнести гидрооксиды алюминия, железа.
Взаимодействию и соединению коллоидных частиц препятствуют водные пленки, образующиеся на их поверхности. По количеству воды, которую удерживают коллоиды, они подразделяются на гидрофильные и гидрофобные. Первые сильно гидротируются, набухают в воде. К ним относятся коллоиды гумуса, глинистых минералов. Гидрофобные коллоиды удерживают небольшое количество воды – это минералы каолинитовой группы и др.

Почвенные коллоиды могут находиться в двух состояниях: золя или коллоидного раствора, и геля или студенистого, комковатого или аморфного осадка. Под влиянием тех или других факторов коллоиды из состояния раствора могут переходить в осадок и наоборот. Процесс соединения отдельных коллоидных частичек и выпадения осадка называется  коагуляцией. Осадок, образующийся при коагуляции, называется гелем. Переход геля в золь – пептизация.

Почвенные коллоиды являются носителями сорбционных свойств почвы. Они способны поглощать и обменивать ионы диффузного слоя мицеллы на ионы почвенного раствора. 

Перечислим основные методы изучения почвенных коллоидов и минералов:

Выделение коллоидов и ила из почв

В почвах коллоиды и ил находятся преимущественно в форме гелей, прочно склеенных между собой и с крупными частицами. Чтобы отделить коллоиды от всей почвы, надо гели пептизировать, т. е. превратить в золи, а затем отделить отмучиванием или на центрифуге.

Наиболее простой способ пептизации состоит в том, что навеску почвы после размельчения в ступке и просеивания через сито с миллиметровыми отверстиями взбалтывают с большим объемом воды (на 10 г почвы 1000 мл воды), а затем кипятят 4—6 часов. После такого воздействия часть гелей перейдет в состояние золя. Взмученную часть можно легко отделить и определить ее количество.

Применение рентгенографии в изучении почв и растений

Применение рентгеновских лучей для определения минералогического состава почвенных коллоидов и солей в растениях основано на их свойстве отражаться от плоскостей кристаллов. Отраженные лучи направляются на фотопленку и образуют симметрично расположенные дуги с разной степенью почернения . По расстоянию между дугами, интенсивности потемнения их, диффузности и другим признакам можно определить, какой минерал находится в исследуемом объекте.

Термический анализ почв

В коллоидах и в илистых частицах почв температурные изменения фиксируются с помощью термопар и автоматически записываются лучом света, отраженным от зеркальных гальванометров, на фотобумагу. Полученные таким образом кривые линии называются

термограммами или кривыми нагревания.

Применение электронного микроскопа в изучении почвенных коллоидов

Световой микроскоп позволяет рассматривать предметы, имеющие размер, примерно равный одному микрону (0,001 лш), т. е. в несколько раз крупнее коллоидной частицы. Только специальные оптические микроскопы позволяют видеть более мелкие предметы, а именно размером 0, 2 микрона. Дальнейшее увеличение с помощью оптических линз-встречает ряд непреодолимых препятствий.

Применение радиоактивных атомов в изучении почв

Наиболее распространенными способами наблюдения за мечеными атомами являются два: автографический и с помощью специальных приборов — счетчиков частиц. Первый способ основан на том, что лучи радиоактивных атомов оказывают действие на фотографическую и рентгеновскую пленки, вызывая потемнение подобно свету. А счетчики имеют высокую точность.

Хроматографический адсорбционный анализ

Хроматографический адсорбционный анализ состоит в разделении смеси веществ с помощью адсорбентов (поглотителей), а отдельные компоненты обнаруживаются и наблюдаются по их окраске.

Определение глинистых минералов с помощью красителей

Этот метод основан на том, что глинистые минералы, встречающиеся в почвах и породах, поглощают краситель и приобретают ту или другую характерную для каждого из них окраску [2].

Список литературы:

Паранук А.А., Хрисониди В.А., Мамий С.А. Определение удельной поверхности адсорбента из изотерм адсорбции. В сборнике: Наука XXI века: проблемы, перспективы и актуальные вопросы развития общества, образования и науки материалы межвузовской весенней научной конференции. Министерство образования Российской Федерации, Филиал ФГБОУ ВО "Майкопский государственный технологический университет" в поселке Яблоновском; Составители С.А. Куштанок, Ф.Р. Хагур. 2018. С. 291-295.

Горбунов Н.И. Почвенные коллоиды. М.: Издательство Академии наук СССР, 1957. — 152 с.