5-Mavzu: Tuproq unumdorligi va uning ahamiyati. Tuproq kolloidlari va tuproqning singdirish qobiliyati reja

Tuproq kolloidlarining tuzilishi va holati. Tuproq kolloidlari nihoyatda kichik ultramikroskopik zarracha bólsada juda murakkab tuzilgan. Kolloid zarracha, ular yuzasidagi ionlar qatlami bilan birga kolliod misella deyiladi.
Kimyoviy tarkibidan qat’iy nazar kolloid misella asosan uch qavatdan - yadro, ichki qavat va sirtqi qavatdan iborat. Kolloid misella asosini uning yadrosi tashkil etadi. Yadro kimyoviy jihatdan murakkab birikma bólib, amorf yoki kristalik tuzilishlidir. Mineral kolloidlar yadrosi asosan alyumokislotalar hamda ba’zan kremniy kislota, temir va alyuminiy oksidlaridan tashkil topgan. Organik kolloidlar yadrosi asosan gumin kislotasi, fulvokislotalari, protein, kletchatka va boshqa murakkab organik moddalardan iborat. Yadro ustida ikkita qarama-qarshi zaryadlangan ionli qatlam joylashgan. Bevosita yadro ustida joylashgan ionlarga potensiallarni aniqlovchi (potensiallovchi) ionlar, tashqi qatlamdagi ionlarga kompensirlovchi yoki harakatsiz ionlar qatlami deyiladi.
Potensiallarni aniqlovchi ionlar qatlami kópincha manfiy zaryadlangan bólib, kompensirlovchi qatlam esa, shu manfiy zaryadlarga teng keladigan miqdordagi musbat ionlari zaryadlaridan iborat. Kompensirlovchi ionlar tuproqshunoslikda almashinuvchi yoki singdiriluvchi kationlar ham deyiladi. Kópchilik singdirilgan kationlar potensiallarni aniqlovchi ionlar yonida joylashgan bólib, harakatsiz ionlar qatlamini tashkil etadi. Singdirilgan kationlarning oz qismi potensiallarni aniqlovchi ionlar qatlamidan ancha uzoqroq masofada joylashib, diffuziya qatlamini hosil qiladi. Misella yadrosi potensiallarni aniqlovchi ionlar qatlami bilan birga granula deyiladi. Granula kompensirlovchi ionlarning harakatsiz qatlami bilan birga kolliod zarracha deb ataladi.
Zaryadlanishiga kóra tuproq kolloidlari uch gruppaga ajratiladi.
Asidoidlar - zarracha manfiy zaryadlangan bólib almashinuvchi ionlar vodorod va boshqa kationlar hisoblanadi.
Bazoidlar - zarracha musbat zaryadlangan bólib, almashinuvchi ionlar gidroksil va boshqa ionlardan tashkil topgan.
Amfolitoidlar - zarracha musbat yoki manfiy zaryadlangan bólishi mumkin. Eritmadagi vodorod ionlarining konsentrasiyasiga kóra amfolitoidlarda almashinuvchi vodorod yoki gidroksil ionlari mavjud bóladi. Shuning uchun ular muhit reaksiyasiga qarab asidoid yoki bazoidlarga óxshaydi. Amfolitoidlarga temir va alyuminiy gidroksidlarining kolloidlari kiradi. Kolloid zarrachalar elektr zaryadiga ega bólganligi sababli suv molekulalarini tortib olib gidratlanadi va óz yuzasida suv pardasini hosil qiladi. Suv pardasining qalinligi kolloidlarning tarkibi, tabiati va zaryadlari miqdoriga kóra har xildir.
Qalin suv pardasi bilan óralgan kolloidlarga gidrofil va yaxshi gidratlanmagan kolloidlarga gidrofob kolloidlar deyiladi. Tuproqdagi gumus kislotalari, oqsillar va kremniy kislotasining kolloidlari gidrofil bólib, temir va alyuminiy gidrati oksidlari va kaolinit gruppasi minerallarining kolloidlari gidrofobdir. Suv pardasi kolloid zarrachalarning bir-biriga ta’sir kuchini pasaytiradi, ularning birikishi kamayib, qiyin koagullanadi.
Tuproq kolloidlari ham boshqa kolloidlar kabi ikki, ya’ni zol va gel holida bóladi. Zol holidagi kolloid suyuq muhitda erigan va tarqoq holatda bólib, bir xil zaryadli (kópincha manfiy) bólganida tóxtovsiz harakat qilib turadi. Gel holidagi kolloid aksincha har xil zaryadli bir qancha kolloid zarrachalar yig’indisidan iborat, yopishqoq quyqa shaklda bólib, suyuq muhitda osonlik bilan chókish xususiyatiga ega. Zol holidagi kolloidlarning turli omillar ta’sirida bir-biri bilan yopishib, tuplanib chókma hosil qilishi, ya’ni gel holatiga ótishiga koagulyasiya, aksincha, gel holatidagi kolloidlarning yana qayta tarqalib zol hosil bólishiga peptizasiya jarayoni deyiladi. Koagulyasiya asosan turli elektrolitlar ta’sirida zoldagi zaryadlarning yóqolib, neytrallanish natijasida yuzaga keladi. Shuningdek, tabiatda koagullanish tuproqning qurishi yoki muzlashi natijasida ham róy beradi. Bunday sharoitda elektrolitlarning zollarga ta’sir kuchi yuqori bóladi.
Gidrofob kolloidlarning elektorolitlar ta’sirida koagullanishi oson bólib, gidrofil kolloidlarda esa faqat yuqori konsentrasiyali elektrolitlar bólganda yuzaga keladi. Gidrofil kolloidlar kópincha zol hosil qilib, peptizasiya jarayonlarini kuchaytiradi. Bunda ayniqsa kolloidlarning gidroksil (OH^-) ionlari va yuqori gidratlangan kationlar (masalan, Na) bilan tóyinganligi katta rol óynaydi. Peptizasiya natijasida tuproq strukturasi buzilib, uning fizikaviy va suv xossalari yomonlashadi. Kolloidlar koagullanishi asosan kolloidlar bilan elektrolitlar, ya’ni tuproqning suyuq qismidagi tuz, kislotalar va ishqorlarning ózaro ta’siri natijasida vujudga keladi. Chunki bu elektrolitlar (CaCl₂, NaOH, HCl) dissosilanish natijasida musbat kationlar (Ca²⁺, Na⁺, H⁺) va manfiy zaryadli (Cl^-, OH^-) anionlarga ajraladi. Ana shu kation yoki anionlar ta’sirida kolloid zarrachalar neytrallanadi va boshqa kolloid misella tomonidan tortib olinib, koagullanadi. Tuproq kolloidlari kópincha manfiy zaryadlanganligi sababli, bu hodisa musbat zaryadli ionlar ta’sirida róy beradi.
Koagullanishning borish tezligi, shu jarayonda ishtirok etadigan kation yoki anionlarning valentligiga, kolloidlar turiga va tuproqning mexanik hamda kimyoviy tarkibiga bog’liq. Mineral kolloidlar organik kolloidlarga nisbatan reyaksiyaga tezroq kirishadi, shuningdek bir valentli (Na⁺, K⁺) kationlar ikki va uch valentli (Ca²⁺, Mg²⁺, Fe³⁺) kationlarga nisbatan koagullanishda sust ishtirok etadi. K.K.Gedroys koagullanish qobiliyatiga kóra barcha kationlarni quyidagi liotrop qatorga joylashtiradi:
Li+< Na⁺ < NH₄⁺ < K⁺ < Mg²⁺ < H⁺ < Ca²⁺ < Ba²⁺ < Al³⁺ < Fe³⁺
Bir valentli kationlar bilan tóyingan kolloidlar asosan zol holatda bóladi; bir valentli kationlar ikki va uch valentli kationlar bilan almashganda gel holatiga ótadi. Masalan, tuproq singdirish kompleksining natriy bilan tóyinishi natijasida zol hosil bólib, tuproqning chang holatga kelishiga, tuproq kolliodlari zaryadining oshishi va gidratlanishiga sabab bóladi. Natriyning kalsiy bilan almashinishi esa koagullanishga va tuproqda suvga chidamli strukturaning yuzaga kelishiga olib keladi. Ishqoriy reaksiya turli oksidlar kolloidlarining chókmaga tushishi va organik hamda ba’zi mineral kolloidlarning zol holatiga ótishini kuchaytiradi. Kolloidlar koagullanishi qaytar va qaytmas bóladi. Bir valentli kationlar (Na⁺, K⁺, H⁺) ta’sirida vujudga kelgan gel osonlik bilan yana zolga ótganligi uchun uni qaytar koagullanish deyiladi. Ikki va uch valentli ( Ca²⁺, Mg²⁺, Fe³⁺) kationlar ta’sirida paydo bólgan gel yana qayta zolga ótmaganligi uchun qaytmas koagullanish deb ataladi. Qaytmas koagullanish tuproqdagi suvga chidamli strukturalarni hosil qiladi va uni uzoq saqlab qoladi.