Шпаргалка по "Геологии"

21. Соединения  щелочных и щелочноземельных  элементов в почвах.

22. Алюмосиликаты.

 

23. Профильное  и зональное распределение солей  щелочных и щелочноземельных  металлов в почвах.

24. Почвенная кислотность и ее виды.

Кислотность почв проявляется в  разных формах и, кроме алюминия, она вызывается другими элементами и соединениями. В настоящее время различают следующие формы или виды почвенной кислотности: 1) актуальная кислотность; 2) потенциальная кислотность, которая подразделяется на обменную и гидролитическую кислотность.

Актуальная кислотность. Эта форма кислотности наиболее проста для понимания; так называют кислотность почвенного раствора, обусловленную растворенными в нем компонентами.

На практике редко измеряют рН почвенного раствора. Вместо этого анализируют  водные вытяжки или водные суспензии  почв. Согласно решению II Международного конгресса почвоведов, водные вытяжки и суспензии для измерения рН готовят при отношении почва : : вода, равном 1 :2,5. Для торфянистых почв и торфов это отношение расширяют до 1 : 25.

Степень кислотности почвенных  растворов, вытяжек и суспензий  •оценивают величиной рН, количество кислотности — по содержанию титруемых  щелочью веществ, обладающих кислотными свойствами.

Кислотность почвенных растворов  обусловлена присутствием свободных органических кислот или других органических соединений, содержащих кислые функциональные группы, свободными минеральными кислотами (главным образом это угольная кислота), а также других компонентов, проявляющих кислотные свойства. В числе последних наибольшее влияние оказывают ионы Al¹^ и Fe³⁺, причем их кислотные свойства соизмеримы с кислотными свойствами таких кислот, как угольная и уксусная.

Потенциальная кислотность. Потенциальная кислотность проявляется в результате взаимодействия почвы с растворами солей или оснований. Она влияет и на уровень актуальной кислотности, но точные функциональные зависимости, позволяющие по потенциальной кислотности вычислить актуальную, не установлены. В большинстве случаев выявляется прямая (но не прямопропорциональная) зависимость: чем больше потенциальная кислотность, тем выше кислотность актуальная.

Обменную кислотность определяют путем вытеснения ионов Н+ и А1*+- из ППК нейтральным раствором нейтральной соли. Обычно используют 1 н. раствор КС1:

ПН++КС1-*ПК++НС1 или

ПАР++ЗКС1-»-ПКз⁺+А1С1₃.

Степень кислотности оценивают  по величине рН солевой (1 p. КС1) вытяжки или суспензии. Для определения количества кислотности солевую вытяжку (но не суспензию) титруют раствором щелочи:

HCl + NaOH-»-NaCl + HsO или AlCl₃ + 3NaOH-*3NaCl+Al(OH)3.

Вытесненный из ППК ион А1®+ влияет не только на количество кислотности, но и на степень кислотности, поскольку в водных растворах он образует А1(ОН)₃, АЦОН)^ и А1(ОН)₂+; большей частью реакция идет по уравнению:

[А1 (Н₂0) ₆] Н₂0^ [А1 (Н₂0) ₅ОН] 2++Н₃0+.

Гидролитическую кислотность определяют путем взаимодействия почвы с гидролитически щелочной солью; с этой целью принято использовать 1,0 н. раствор СНзСООИа. Реакция происходит аналогично той, которая была рассмотрена выше:

nH++CH₃COONa^nNa++CH₃COOH,

но при действии ацетата натрия величина кислотности обычно бывает значительно выше, чем при действии КС1. К. К- Гедройц определял этот показатель так: «То количество кислоты, которое почва способна освобождать из солей слабых кислот и сильных оснований, получило название «гидролитической кислотности» (было бы правильнее гидролитической кислотностью называть не эту величину, а разность между нею и обменной кислотностью

 

25. Почвенный раствор, способы его  выделения.

По М. А. Возбудской почвенный  раствор – это жидкая фаза почвы

Почвенный раствор – это  вода находящаяся в почве и  содержащая в растворенном состоянии  органические и минеральные вещества и газы.

По Пирсону почвенный  раствор – это равновесный  раствор электролитов который существует в почве при условии неполного  насыщения влагой

Д. С. Орловым – почвенный  раствор – это жидкая часть  почвы в природных условиях

Способы выделения почвенных  растворов

1.Вытеснение почвенного  раствора водой или другими  жидкостями. Первый опыт по вытеснению  почвенного раствора водой провел  Т. Шлезинг в 1886 г. А в 1907 г русский ученый П. Ищереков  опубликовал способ получения  почвенного раствора путем его  вытеснения спиртом. При использовании  воды, а особенно спирта происходит  растворение нек веществ и  разбавление, процессы диссоциации,  гидролиза, которые изменяют состав  природного раствора.

2.Выделениепочв раствора  при центрифугировании, изменяется  состав почвенного раствора меняется  плотность, давление

3.Отжимание почвенного  раствора в специальных пресс-формах, при высоком давлении. Меняется  состав почвенного раствора.

4.Эмитация почвенных растворов  путем получения водных вытяжек.  Разбавление, гидролиз, диссоциация,  изменяют состав.

5.Лизиметрический. Учитывается  только гравитационная вода, не  учитывается капиллярная и пленочная  вода.

Несовершенства и принципиальные трудности методов выделения  почвенных растворов заставили  исследователей искать иные пути познания этой важнейшей фазы почв. Были разработаны  два новых подхода:

1) измерение свойств почвенных  растворов непосредственно в  живой почве in situ с помощью  ион-селективных электродов;

2) эмпирический подбор  таких растворов, состав которых  не изменялся бы после взаимодействия  с почвой.

 

 

26.  Строение гуминовых кислот и  их идентификация.

Важнейшие диагностические  показатели ГК колеблются в довольно широких пределах, поэтому для  их идентификации необходимо выделить 5 их свойств

1. Содержание углерода в пределах 46—61% для гуминовых кислот и от 36—44% для фульвокислот при обязательном содержании азота от 3 до 6%. Это обязательный признак, хотя только элементный состав не может быть достаточным для отнесения получаемых препаратов к гумусовым веществам.

2. Обязательное присутствие не окисляемых щелочным раствором перманганата калия бензол(пиридин) -карбоновых кислот; характерная особенность этих продуктов — наличие в них 3—6% азота, условно называемого гетероциклическим.

3. Наличие «негидролизуемого», или гуминового, азота в количестве 25—55% от общего

4. Характер электронных спектров поглощения при длине волны 65  нМ  оптическая плотность 0,01-0,1.

5. Характер инфракрасных спектров поглощения. В хорошо изученном интервале от 2 до 10 мкм ИК-спектры могут служить подтверждением принадлежности вещества к гумусовым кислотам.

Гумусовые кислоты относятся  к соединениям переменного состава. Предложено несколько формул строения гумусовых кислот все они гипотетические и отражают накопленные экспериментальные  данные

1 формула была выведена  из каменного угля . Формула Фукса  в ней представлен углерод  циклически полимеризованный, в  этой формуле отсутствуют периферические  цепочки. Этот недостаток был  преодолен в формуле Касаточкина  – сохранил идею циклически  полимеризованную идею, но ввел  боковые радикалы. За счет соотношений  ядерной и периферической части он объяснил различную окраску гумусовых кислот. Недостаток заключается в наличии плоской атомной сетки.

В 1948 г С. С. Драгунов предложил  формулу ГК согласно которой ароматические  ядра расположены линейно при  этом присутствуют фенольные и хенонные группы, присутствует также гетероциклический  азот, углеводные остатки и для  формулы драгунова характерна высокая  степень замещения ароматических  колец. В такой формуле данная структура гуминовой кислоты  неустойчива. Наиболее информативные  формулы  т.к. были предложены И. Д. Комисаровым 1971 и Д. С. Орловым 1972.

В среднем молекулярная масса  гуминовой кислоты чернозема  составляет 60-70 тыс единиц, а структурной  ячейки 1,5 тыс единиц то в целом 1 молекула может содержать 40 – 45 таких  структурных ячеек. Характеристика структурной ячейки по Д. С. Орлову. 1) Минимальная молекулярная масса 1,5 тыс ед. при 4 атомах азота один из которых принадлежит гидролизуемой, а другой ядерной части, а 2 других входят в гетероцикл. 2) гидролизуемая  часть ячейки составляет до 45% от общей  массы и включает в себя 6% А.К. до 25% углеводов и остатки типа фульвокислот. 3) При окислении перманганатом  калия в щелочной среде из такого фрагмента можно получить в среднем  две молекулы бензолполикарбоновых кислот. 4.) Шестичленные циклы представлены главным образом трех- и четырехзамещенными структурами, что совпадает с  составом обычно-идентифицируемых продуктов  окисления гуминовых кислот, а  при наличии двойных связей в  боковых цепях соответствует  составу продуктов распада ряда исходных веществ (лигнинов, катехинов, дубильных веществ). 5) Шестичленные циклы соединены мостиками с  двойными связями, что создает достаточно протяженную и непрерывную цепь сопряжения. 6) Молекулы ГК имеет вытянутую  форму.

 

27. Состав почвенных  растворов.

Состав почвенных растворов  меняется в очень широких пределах. В незасоленных почвах концентрация почвенного раствора находится в  пределах от десятых долей до нескольких целых граммов в литре, или  примерно от 5—7 до 100—150 мг-экв/л катионов и анионов

Наиболее разбавлены почвенные  растворы гумидных регионов для подзолистых  дерново-подзолистых почв черноземах и желтоземах «С» почвенного раствора не превышает 0,5 – 1 г/л. Для черноземов конц. составляет 2 – 4 г/л и наибольшая конц характерна для засоленных почв. Для солончаков сост почвенных растворов  может достигать 350 -420 г/л  Конц почвенного раствора определяется содержанием  и растворимостью солей, величиной  рН  и реакциями ионного обмена. Часть ионов поступает в почвенный  раствор за счет диссоциации или  гидролиза ППК под степенью диссоциации понимают % отношение катионов перешедших из ППК в почвенный раствор. К общему количеству обменных ионов того же рода  Степень диссоциации обменных катионов при разбавлении возрастает и для Na может достигать от 20 до 30%

Степень диссоциации у Са и Мg составляет 2 – 5% при увеличении доли катионов одного рода в составе обменных катионов степень диссоциации будет наростать. Растворимость солей определяется правилами произведения растворимости Произведение растворимости равно сумме активностей катионов анионов.

 

???12.Окислительно-восстановительные процессы в почве.

В первом приближении почвы можно  разделить на две большие

группы: почвы с преобладанием  окислительных условий и почвы  с преобладанием

восстановительных процессов. Первая группа включает

автоморфные почвы и часть почв со слабо выраженным гидроморфиз-

мом. Вторая группа включает болотные почвы, многие пойменные почвы,

затопляемые рисовые почвы. Для  зоны гипергенеза Перельман выделяет 3 варианта окислительно-

восстановительной обстановки: 1) окислительную; 2) восстановительную

без сероводорода (глеевую); 3) восстановительную сероводородную.Соответственно этой классификации А. И. Перельман выделяет

следующие три ряда почв по особенностям протекающих в них окислительно-

восстановительных процессов.

Первый ряд — почвы с преобладанием  окислительной среды.

К ним автор относит автоморфные  почвы (черноземы, каштановые,

красноземы, буроземы, большинство  почв пустынь и т. д.).

Второй ряд — почвы с восстановительной  глеевой обстановкой,

объединяет заболоченные почвы  с развитием устойчивых восстановительных

глеевых процессов в постоянно  переувлажненных горизонтах

их профиля.

Третий ряд — почвы с восстановительной  сероводородной обстановкой,

объединяет солончаки и солончаковые болотные почвы степей

я пустынь, переувлажненные сильно минерализованные сульфатными

водами.

На основе анализа экспериментальных  данных И. С. Кауричев

предложил детальную группировку  почв по окислительно-восстановительным

режимам. Эта группировка наиболее полно охватывает различные

почвы и позволяет различать 4 типа окислительно-восстановительных

режимов в почвах; 1) почвы с абсолютным господством окислительных

процессов; 2) почвы с господством  окислительных процессов;

3) почвы с контрастным окислительно-восстановительным  режимом;

4) почвы с господством восстановительных  условий по всему про-

-филю  Существенная особенность  этой группировки в том,

что она учитывает особенности  не только общего уровня ОВ-потенциа-

лов, характерного для группы почв, но и сезонную динамику окислительных

процессов. Она учитывает также  профильное распределение

ОВ-процессов.Для типичных

ландшафтов средней и южной  тайги Д. С. Орлов и А. Р. Джин-

дил предложили различать следующие  зоны.

1. Зона стабильного преобладания  окислительных процессов. Характеризуется

величинами ОВП в среднем  более 450 мВ. Эквипотенциальные

линии распределения величин ОВП  расположены равномерно