Топырақтардың физика-химиялық

пырақ ерітіндісінен иондарды тұту және айырбастау қабілет-
тілігі. Топырақ бөлшектерін қоршайтын су ерітіндісінде заттар-
дың иондарға диссоциацияланған едәуір мөлшері – катиондары 
мен аниондары (катиондар оң, аниондар – теріс зарядталған) 
болады. Мысалы: топырақ ерітіндісінде Na
+
, K
+
, Ca
2
+
, Mg
2
+
, Fe
3
+
, 
Н
+
катиондары және Cl
-
, SO
4
-
, PO
4
, NO
3
-
аниондары болуы 
мүмкін. 
Топырақ коллоидтары сонымен бірге оң немесе теріс 
зарядқа ие, сондықтан, теріс зарядталған бөлшектер барлық ми-
нералдық және органикалық бөлшектердің неізгі бөлігі 
катиондарды, ал оң зарядталғаны – аниондарды тұтады. 
Топырақта коллоидты бөлшектер көп болған сайын сіңі-
рілген катиондар мен аниондардың көп мөлшерін тұтып қалады. 
Катиондар мен аниондар топырақ бөлшектерімен айтарлықтай 
берік тұтылады және тек қана топырақ ерітіндісімен жанасқан 
кезде ғана басқаларымен ығыстырылуы мүмкін. Ығыстыру хи-
миялық алмасу реакциясы нәтижесінде жүреді. Иондар алмасуы 
эквиваленттік мөлшерде өте тез жүреді, яғни бір Ca
+ 
катионы екі 
H
+
немесе K
+
катионына алмасады, әрі топырақтың кез келген 
катионы топырақ ерітіндісінің кез келген катионымен алмасуы 
мүмкін. 
Топырақ катиондары Na
+
, K
+
, Ca
2
+
, Mg
2
+
, Fe
3
+
, Н
+
, Al
3
- 
иондарын жедел сіңіреді. Бұл қатар сіңірілу энергиясының тө-
мендеуі бағытында жазылған. Олардың ішіндегі күрделі, ке-
шенді, суда ерімейтін қосылыстарды барлығынан жиі түзетін-
дері Al
+ 
және Fe
3
+
. Сол себепті табиғи жағдайда Н
+
, Ca
2
+
, Mg
2
+
, 
K
+
және сирек жағдайда N
+
сіңірілген күйде болады, олардың 
құрамы топырақ түзілу үдерістері мен факторларына тәуелді. 
Сіңірілген катиондар саны әртүрлі мөлшердегі бөлшектердің 
көлемі мен құрамына, әсіресе коллоидты бөлшектерге, яғни ме-
ханикалық құрамына тәуелді. Катиондардың сіңірілу сыйым-
дылығы мынадай: 
Бөлшектер мөлшері, мм. 0,25 – 0,005 – 0,0001 – 0,005-тен 
кіші 0,001 – 0,00025 – 0,00025. 
100 г топырақтағы катиондар саны мг – экв 0,315,0 – 37,5 – 
63,90,315,0 37,5 63,9. 

Сіңірілген катиондардың немесе негіздердің жалпы саны 
100 г топырақта мг-экв-пен көрсетіледі. Миллиграм – эквива-
лент – бұл элементтің атомдық салмағын валенттілігіне белсен-
дігі миллиграммен берілген өрнегі. Мысалы: Ca
2
+
сутегі бойын-
ша эквивалентті 20,04 мг, ал Mg
2
+
- 12 г. 100 г топырақ экви-
валентін есептеу үшін анықтауға алынған топырақ салмағын 
100-ге бөліп, алынған санды негіздердің жалпы мөлшеріне 
немесе сіңірілген катиондар қосындысына көбейтеді. Сіңірілген 
катиондар саны минералдық құрамға да тәуелді. 100 г топырақта 
каолин, гидрослюда 20 г, серицит 20-40 г, монтмориллонит 60-
100 мг-экв тұта алады. Өте жоғарғы сіңіру қабілеті топырақтың 
органикалық заттарына тән. Мысалы, қарашірік 100 г топырақта 
катиондарды 180-ге, ал гумин қышқылдары – 186 мг-экв дейін 
сіңіре алады. 
Сонымен, топырақтың катиондары мен аниондарының 
жалпы саны топырақтың механикалық, минералдық құрамына 
және олардағы органикалық заттар құрамына тәуелді. Топы-
рақта лайлы тұнба бөлшектері, монтморилонит сияқты минерал-
дар және органикалық заттар көп болған сайын, түбінде топы-
рақтың сіңіру кешенін құрайтын сіңірілген иондардың жалпы 
саны да көп болады. 0,001 мм-ден кіші сіңіруге қабілетті бөл-
шектер жиынтығы топырақтың сіңіру кешені (ТСК) деп 
аталады. Лайлы тұнба бөлшектерінің саны, шірінді мен ми-
нералдардың құрамы кез келген топырақта тұрақты болады. 
Сондықтан топырақ тұтатын катиондар мен аниондар саны да 
тұрақты. Топырақпен тұтылатын катиондар мен аниондардың 
жалпы саны сіңіру көлемі деп аталып, Е әрпімен белгіленеді. Әр 
топырақ үшін сіңірілу көлемі әртүрлі: 100 г құмдауыт топы-
рақтарда ол 1-5 мг-экв, құмдақтарда 7-8, сыздақтарда – 7-8-ден 
15-18-ге дейін, балшықты топырақтарда 15-30 мг-экв дейін, не 
одан да жоғары, балшықты күлгін топырақтарда 12-18 аралы-
ғында, шымды күлгін топырақтарда 16-25, орманның сұр топы-
рағында – 18-30 және қартопырақтарда 30-50 мг-экв. болады. 
Сіңіру көлемі екі мәннен құралады – сіңірілген негіз қо-
сындылары – S, оған негізінен K
+
, Ca
+
, Mg
+
кіреді және сіңіріл-
ген H
+
, Al
+
, олардың жиынтығы H әрпімен белгіленеді. Сіңірілу 

көлемі сияқты S және H 100 гр топырақтағы мг-экв. бойынша 
өрнектеледі, сонымен E=S+H. 
Сіңірілген негіздер мен сутегі мөлшерінің арақатынасына 
қарай топырақтарды негіздермен қаныққан және негіздермен 
қанықпаған деп ажыратады. Негіздерге қанықпаған топырақтар-
дың сіңіру кешенінде көп мөлшерде алмасатын сутегі мен алю-
миний болады және олар қышқылды топырақтар деп аталады – 
бұлар шымды, шымды-шымтезекті және орманның сұр топы-
рақтары. Егер топырақтарда сіңірілген негіздердің Ca
2
+
, Mg
2
+
, 
және Na
+
қосындылары сіңіру көлеміне тең болса, олар негіз-
дермен қаныққан деп аталады – олар қаратопырақтар, сұр-
топырақтар, кебірлер, күрең топырақтар. 
Негіздермен қаныққан топырақтар, олардағы алмасу 
катиондарына байланысты, бейтарап немесе сілтілі болып 
есептеледі. 
Темір мен алюминийдің оң зарядталған гидрототықтармен 
жеткілікті мөлшерде қаныққан топырақтың сіңіру кешені 
аниондардың физика-химиялық сіңірілуін қамтамасыз етеді. 
Аниондардың сіңірілуі біркелкі жүрмейді, Cl – анионы өте аз 
сіңіріледі, содан кейін NO
3(2)
, ал одан ары артуына қарай SO
4(2)
-
, 
P
2
O
4(3) 
және OH
-
, яғни аниондардың валенттілігі және оның мәні 
жоғарылаған сайын, олар жақсы сіңіріледі тек гидрооксильді 
топ OH~олардың қатарына кірмейді. 
Сонымен, топырақтарда сіңірілген күйдегі күкірт, фосфор, 
аз мөлшерде азот және хлор қосылыстары болады. Дегенмен, 
топырақтың сіңіру кешені көбінесе теріс зарядталған 
бөлшектерден тұрады, сондықтан катиондар сіңіріледі. 
Сутегі катионымен қаныққан топырақтардың құрылымы 
судың әсерінен еріп кететін түйіршікті-шаңды, өздері қышқыл. 
Коллоидтар гидрофильді, жартылай қайтымды. H
+ 
катионын 
қоректік элемент ретінде пайдаланбайды және олар микроағза-
лар мен өсімдіктер тіршілігін тежейді. 
Жылжымалы түрдегі алюминий катионы өсімдіктер үшін 
улы, топырақтарға қышқылдық қасиет береді, бірақ берік құры-
лымның пайда болуына әсер ететін коагулятор болып табылады. 
Натрий – ортаға сілтілік рекцияға беретін катион, көп 
мөлшерде болса өсімдікті өлтіреді, топырақтың құрылымын 

бұзады, оны дисперсиялайды; натрий коллоидтары гидрофильді, 
жылжымалы, тұздары ериді. 
Кальций мен магний катиондары қаратопырақтардың 
сіңіру кешенінде басым болады және оларға бейтарапқа жақын 
реакция береді. Олар жақсы коагулятор ретінде, топырақтарда 
органикалық заттардың бекінуіне септігін тигізеді, өте құнарлы 
топырақтардың сіңіру кешеніне кіреді. Олардың коллоидтары 
гидрофильді, қайтымсыз. Топырақ құрылымы суға берік. 
Темір катионы қышқыл топырақтардың топырақтық сіңіру 
кешеніне кіреді. Ол жақсы коагулятор, топырақ құрылымына 
беріктік береді, фосфор қышқылының анионымен нашар дис-
социацияланады және нашар еритін қосылыстар түзеді. Гельдері 
қайтымсыз, гидрофобты. Аниондары топырақта шамалы тұты-
лады, олардың кейбіреулері (P
2
O
4(3)
- және SO
4(2)
-
) топырақта 
суда ерімейтін тұздар түзеді, ал Cl
-
және NO
3(2) 
– 
егерде өсімдік 
тамырларымен тұтылмаса, көбінесе топырақтан шайылып 
кетеді. 

жүктеу/скачать 2.94 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: