Почвенные коллоиды

Определение "Почвенные коллоиды" в ЭБНБ

Способность почвы поглощать жидкости, газы, солевые растворы и удерживать твердые частицы называется поглотительной способностью почвы. Она обусловливает удерживание почвой различных растворимых соединений, в том числе биологически важных для жизни растений и микроорганизмов элементов питания.

Решающее значение в явлениях поглотительной способности почв принадлежит тонкодисперсным частицам размером менее 0,2 мкм (0,0002 мм), так называемым коллоидам. При раздроблении (диспергировании) частиц нерастворимого вещества почвы резко возрастает их удельная поверхность. Так, у почвенных коллоидов удельная поверхность достигает 10 - 50 м² и более на 1 г вещества. Этим, в частности, и объясняется высокая активность почвенных коллоидов при поглощении и других физико - химических процессах, происходящих в почве.

По составу почвенные коллоиды делят на минеральные, органические и органоминеральные. Минеральные коллоиды представлены преимущественно вторичными минералами (гидроокисями железа, алюминия, кремния, а также тонкодисперсной фракцией первичных минералов (кварц, слюда)). Органические коллоиды состоят из различных перегнойных веществ и имеют высокую степень дисперсности. Органоминеральные коллоиды возникают при взаимодействии перегнойных веществ со вторичными минералами.

ванных молекул основного вещества. Вокруг ядра расположен внутренний слой ионов, который называют слоем потенциалопределяющих ионов. Эти ионы, несущие электрический заряд, прочно удерживаются ядром и не могут быть отдиссоциированы. Ядро со слоем потенциалопределяющих ионов называют гранулой. К поверхности ее примыкает неподвижный слой компенсирующих ионов (противоионов), который прочно удерживается электростатическими силами. Этот слой, имеющий противоположный по знаку и обычно меньший по величине заряд, чем слой потенциалопределяющих ионов, вместе с гранулой образует коллоидную частицу. Коллоидную частицу окружает внешний слой компенсирующих ионов, который образует диффузный слой. Диффузный слой вместе с коллоидной частицей образует мицеллу. Заряд коллоидной мицеллы определяют ионы, находящиеся у поверхности ядра.
Между неподвижным слоем жидкости, примыкающим к ядру частицы, и диффузным слоем возникает разность потенциалов, называемая электрокинетическим потенциалом, или дзета - потенциалом.
Коллоиды подразделяют на ацидоиды, имеющие отрицательный заряд, и базоиды, заряд которых положительный.

Большинство почвенных коллоидов являются ацидоидами. К ним относятся гумусовые кислоты, глинистые минералы и крем - некислота в свободном состоянии. Они содержат в диффузном слое различные катионы и способны отдиссоциировать в раствор ноны Н⁺, Na⁺ К⁺, Са²⁺, Mg²⁺ и др.

Базоиды в почве представлены преимущественно гидратами" окиси алюминия, железа и белковыми веществами. Они способны отдиссоциировать в раствор анионы ОН^- и содержат в диффузном слое различные анионы (Cl, SO₄, NO₂, РО₄ и др.).
Некоторые коллоиды при изменении реакции среды меняют знак заряда. Такие коллоиды называют амфолитоидами. Свойствами амфолитоидов обладают многие базоиды.

Почвенные коллоиды, как и ионы растворимых веществ, могут гидратироваться, удерживая вокруг себя слои ориентированных молекул воды. Эта водная оболочка предохраняет коллоиды от слипания, придает устойчивость их растворам.

Способность к гидратации у разных коллоидов выражена неодинаково. Органические коллоиды, в том числе и гумусовые кислоты, как правило, сильно гидратируются и набухают в воде. Они называются гидрофильными. Многие минеральные коллоиды слабо набухают в воде, способны быстро выпадать в осадок. Они называются гидрофобными.

Коллоиды могут находиться в почве в форме коллоидного раствора (золь) или хлопьевидного осадка (гель). Состояние золя коллоиды сохраняют, в частности, при высокой степени гидратации или при наличии у них электрического заряда. При определенных условиях коллоидные частицы могут потерять водную оболочку или заряд, тогда первоначальная степень их дисперсности нарушается и они свертываются. Процесс агрегации коллоидов с образованием аморфного осадка называется коагуляцией.

Коагуляция почвенных коллоидов происходит при их «старении», обезвоживании (иссушении, вымораживании) и взаимном притяжении разноименно заряженных частиц. Однако наибольшее коагулирующее влияние на коллоиды оказывают электролиты (растворы кислот, щелочей, солей). Различают коагуляцию необратимую и обратимую. При обратимой коагуляции образовавшийся гель в определенных условиях способен вновь диспергироваться и перейти в коллоидный раствор. Этот процесс, противоположный коагуляции, называется пептизацией. Обратимая коагуляция может наблюдаться, когда осаждение коллоидов происходит при участии одновалентных катионов (Na⁺, К⁺, Н⁺, NH₄ Li⁺). В данном случае удаление из почвы избытка этих катионов сопровождается диспергированием почвенных коллоидов. Следовательно, процесс коагуляции почвенных коллоидов под воздействием одновалентных катионов обратим и не может обеспечить создания водопрочной структуры почвы. Необратимая коагуляция происходит только под влиянием двухвалентных (Са²⁺, Mg²⁺) и трехвалентных (Al³⁺, Fe³⁺) катионов.
Пептизация почвенных коллоидов приводит к разрушению структуры почвы, обеднению ее гумусом и коллоидами.