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

Fizikaviy singdirish qobiliyati. Tuproqning mayda dispers (kolloid) zarrachalari yuzasida turli moddalar konsentrasiyasi oshirilishiga fizikaviy singdirish qobiliyati deyiladi. Tuproqdagi mayda zarrachalarning yuza energiyasi ta’sirida turli gaz va suv bug’lari, mikroorganizmlar va organik moddalar fizik yól bilan singdiriladi hamda ularni tuproqdan yuvilib ketishdan saqlaydi. Fizikaviy singdirishda adsorbilanish ya’ni kolloidlar yuzasida moddalar konsentrasiyasining kópayishi yuz berganidan, bu singdirishga molekulyar singdirish yoki adsorbilanish deb ham yuritiladi. Fizikaviy singdirish tuproqning mexanik va mineral tarkibiga, gumus miqdoriga bog’liq. Mexanik zarrachalar qanchalik mayda va gumus kóp bólsa adsorbilanish xususiyati shuncha yuqori bóladi. Fizik yoki molekulyar adsorbilanish natijasida organik moddalardan hosil bólgan ammoniy kabi azot birikmalari hamda eritmadagi turli tuzlar tuproqda singdirilib, yuvilishdan saqlanib qoladi.
Fizik-kimyoviy singdirish qobiliyati. Tuproqning kolloid zarrachalari yuzasida turli ionlarning singdirilishi va eritmadagi ionlar bilan ekvivalent miqdorida almashinish qobiliyatiga fizik-kimyoviy yoki órin almashinadigan adsorblanish (singdirish) deyiladi. Almashinadigan singdirishda kationlar va anionlar ishtirok etadi. Ammo tuproq tarkibida ilgari aytilganidek, manfiy zaryadlangan kolloidlar kóproq bólganligi sababli, aksariyat hollarda kationlar almashuvi róy beradi.
Kationlarning singdirilishi. Tuproqdagi kationlar turli yóllar jumladan, ózaro almashinish reaksiyalari natijasida erimaydigan chókma hosil qilishi tufayli va kompensirlovchi ionlar qatlamida kationlarning órin almashinuvi yóli bilan hamda potensiallarni aniqlovchi ionlar qatlamida almashinmaydigan holda mustahkam ushlanib qolinishi natijasida singdiriladi.
Demak, tuproqdagi singdirilgan kationlar almashinuvchi va almashinmaydigan holda bólishi mumkin. Tuproq eritmasidagi kationlar bilan tuproq orasidagi ózaro ionlar almashinuvida nafaqat kimyoviy balki, fizik-kimyoviy jarayonlar ham kechadi. K.K.Gedroys va boshqa olimlarning tadqiqotlaridan ma’lumki, almashinish reaksiyasi qat’iy ekvivalent nisbatlarda kechadi va almashinuv tezligi energiyasi kationlarning xossalariga, kolloidlar tarkibi hamda eritmaning konsentrasiyasiga bog’liq.
Tuproq eritmasi ionlari kolloid zarrachalarining diffuziya va tashqi kompensirlovchi (harakatsiz) qatlamidagi ionlar bilan qat’iy nisbatda (gramm-ekv hisobida) almashinadi. Masalan, tuproq kolloid qismiga kalsiy kationi singdirilgan bólsa, tuproqqa neytral tuz (masalan, KNO₃) eritmasi quyilganda reaksiya quyidagicha kechadi:
Eritmadagi kaliy tuproq tomonidan singdirilib, eritmaga esa ekvivalent miqdorida kalsiy chiqadi.
Turli kationlarning almashinuv singdirishidagi energiyasi aktivligi bir xil emas. Almashinish energiyasi kationlar valentligiga bog’liq. Valentligi qancha yuqori bólsa, almashinuv energiyasi ham shuncha katta bóladi va tez almashinib, tuproqda mustahkam ushlanib qoladi. Bir xil valentlikdagi kationlarning singdirishdagi aktivligi esa ular atom og’irligining kópayishi va ionlar gidratasiyasining kamayishi bilan kuchayadi. Tuproqda uchraydigan kationlarni ularning singdirilish aktivligiga kóra quyidagi qatorga joylashtiriladi:
Na⁺ < NH₄⁺+ < Mg²⁺ < Ca²⁺ < H⁺ < Al³⁺ 3+
Valentligi jihatdan vodorod bu qatorda alohida órin egallaydi va qonuniyatga bóysunmaydi. Vodorod bir valentli bólsa-da, aktivligi jihatdan ikki valentli kalsiydan yuqori. Buning asosiy sababi, vodorod ioni óz atrofiga faqat bir molekulali suv biriktirib olganligidan gidratasiya qatlamining qalin bólmasligidir. Aktivligi katta bólgan kationlar tuproqda tez va mustahkam singdiriladi. Kationlar singdirilishida eritmaning konsentrasiyasi ham muxim rol óynaydi. Konsentrasiyaning oshishi bilan bir valentli kationlarning konsentrasiyasi kamayganda esa ikki valentli kationlarning singdirilishi aktivlashadi. Demak, tuproq qurib, undagi namning kamayishi bilan eritma konsentrasiyasi oshadi va bir valentli kationlar kóproq singdiriladi. Shuning uchun ham shórtoblarni kimyoviy meliorasiyalayotganda (gipslashda) kalsiyning singish samarasini oshirish maqsadida yerda kóproq nam tóplab, uni saqlab turish chora-tadbirlarini kórish lozim. Kationlarning singdirilishida kolloid zarrachalarning tarkibi va tuzilishi ham muhim ahamiyatga ega. Masalan, kóp qavatli kristall panjaralarga ega bólgan gilli minerallar (montmorillonit, kaolinit va gidroslyudalar) da singdirish sifati va energiyasi uning turli qavatlarida bir xil emas. Xullas, kationlarni singdirilish energiyasi tuproqda kechadigan turli jarayonlarni órganishda muhim ahamiyatga ega.
Anionlarning singdirilishi. Tuproqlar kationlardan tashqari ba’zi anionlarni ham singdiradi. Anionlarning singdirilishi turli omillarga: muhit reaksiyasiga, anionlarning xossalari, tuproq kolloidlarining tuzilishi, kimyoviy tarkibi va zaryadiga bog’liq. Anionlarning singdirilishida musbat zaryadangan kationlar katta rol óynaydi. Anionlarning singdirilishida ular aktivligi bir xil emas.
Masalan: Cl^- = NO₃^- < SO₄^2- < CO₃^2- < PO₄^3- < OH^-
Kationlar singari anionlarning singdirilishi ham ularning valentligiga bog’liq. Ammo bu keltirilgan qatordan kórinib turibdiki, OH^- (gidroksil) ionining singdirilishi uch valentli ionlarga nisbatan ham yuqori bólib, ularning asosiy sababi singdirilganda qiyin eriydigan birikmalar hosil qilishidir. Kislota reaksiyali sharoitda anionlarning singdiriluvchanligi oshadi. Tuproqda kóproq uchraydigan anionlarning singdirilish aktivligiga kóra quyidagi uch gruppaga bólinadi.
B i r i n ch i g r u p p a g a tuproqda kimyoviy jihatdan yaxshi singdiriladigan anionlar kiradi. Bularga fosfor kislotasi anionlari (PO₄^-3, HPO₄^-2, H₂PO₄^-) kiradi. Muhit reaksiyasiga kóra eritmadagi bu anionlar nisbati ózgaradi. Kóproq bir kalsiy fosfat (Ca(H₂PO₄)₂·H₂O) va natriy, ammoniy, kaliy fosfatlari ancha yaxshi eriydi. Kamroq eriydigan tuzlariga ikki kalsiy fosfat (CaHPO₄·2H₂O), yomon eruvchan tuzlariga uch kalsiy fosfat [Ca₃(PO₄)₂, shuningdek, alyuminiy, temir fosfatlari kiradi. Fosforning bu birikmalari qiyin yoki kam eriganligi sababli tuproqda singdirilib, fosfor tuproqdan yuvilib ketmaydi.
I k k i n ch i g r u p p a g a tuproqda singdirilmaydigan yoki manfiy singdiriladigan anionlar, jumladan, suvda qiyin eriydigan tuzlar hosil qilmaydigan Cl^-, NO₃^- anionlari kiradi.
U ch i n ch i g r u p p a g a singdirilishi jihatdan yuqoridagi har ikkala gruppa oralig’ida turuvchi (SO₄^-2, CO₃^-2, SiO₂^2- kabi) anionlar kiradi. Bu anionlar muhit sharoitiga kóra yaxshi yoki yomon erishi mumkin. Sulfat kislotasi anionlarini tuproq juda kam singdiradi, ba’zan manfiy singdirilishi róy beradi. Tuproq tarkibida kalsiy miqdori kóp va namligi kamayganda, CaSO₄ hosil bólib, chókmaga tushadi. Magniy, kaliy, natriy sulfat tuzlari suvda yaxshi eriydi. Shórlangan yerlarni yuvib, sulfat tuzlarini oson ketkazish mumkin. Gips (CaSO₄ ·2H₂O) suvda qiyin eriydi (1 l suvda 2 g) va ba’zi tuproqlarda tóplanib, alohida gipsli gorizont shakllanadi.
Tuproqdagi singdirilgan (almashinuvchi) kationlar tarkibi, singdirilish sig’imi va ularning tuproq xossalariga ta’siri.
Kationlar singari anionlarning singdirilishi ham ularning valentligiga bog’liq. Ammo bu keltirilgan qatordan kórinib turibdiki, OH^- (gidroksil) ionining singdirilishi uch valentli ionlarga nisbatan ham yuqori bólib, ularning asosiy sababi singdirilganda qiyin eriydigan birikmalar hosil qilishidir. Kislota reaksiyali sharoitda anionlarning singdiriluvchanligi oshadi. Tuproqda kóproq uchraydigan anionlarning singdirilish aktivligiga kóra quyidagi uch gruppaga bólinadi.
Turli tuproqlar almashinuvchi kationlar tarkibi bilan farq qiladi (29-jadval).
29-jadval