Кислотність і лужність грунтів

Реакція грунту обумовлена ​​наявністю і співвідношенням в грунтовому розчині водневих (Н +) і гідроксильних (ОН -) іонів і вимірюється величиною рН.

рН - негативним логарифмом активності водневих іонів в розчині (-lg АН +).

У ґрунтових розчинах і витяжках з ґрунтів найчастіше визначають не концентрацію того чи іншого іона, а їх активність.

Це пов'язано з багатьма причинами. Іони і молекули в розчині взаємодіють один з одним і проявляють свої властивості так, як ніби концентрація їх менше, ніж в дійсності. Це явище отримало назву ефекту Вигнера, або суспензійного ефекту.

Суспензійний ефект одні пояснювали тим, що поблизу негативно заряджених колоїдних частинок концентруються позитивні іони Н +; тому при осадженні та розшаруванні суспензії в осаді має бути більше Н + - іонів, ніж в Надосадову розчині. Інші - тим, що при електрометричного вимірі рН виникає дифузний потенціал, або потенціал рідинного з'єднання. Розмір дифузного потенціалу невеликий, але він може суттєво зростати під впливом електрично заряджених ґрунтових колоїдів; останні можуть вибірково зв'язувати іон калію сольового містка (індикаторного електрода і електрода порівняння), що призводить до збільшення стрибка потенціалу і появи суспензійного ефекту.

У загальному випадку величина активності залежить від концентрації електроліту. Цю залежність виражають формулою

де а - активність; С - концентрація; j - коефіцієнт активності.

Коефіцієнти активності іонів не залежить від складу електроліту і визначаються тільки зарядом і розміром іонів.

Активність визначають в одиницях концентрації.

Грунти можуть мати нейтральну (рН 7), кислу (рН <7 ) или щелочную (рН> 7) реакцію.

Під кислотністю грунту розуміється її здатність окисліться воду і розчини нейтральних солей. Розрізняють актуальну і потенційну кислотність.

Актуальна кислотність грунту обумовлена ​​наявністю вільних водневих іонів (протонів) в грунтовому розчині.

Потенційна кислотність, або кислотність твердої фази грунту обумовлена ​​наявністю іонів Н + і Al 3+ в ППК. Залежно від характеру взаємодіє з грунтом розчину розрізняють дві її форми - обмінну і гідролітичну.

Обмінна кислотність позначається символом Н + і проявляється при обробці грунту розчином нейтральної солі (1 н. KCl, рН 6,5).

[ППК 8-] Mg 2+ + 4KCl [ППК 8-] Mg 2+ + HCl + AlCl3.

При обробці грунту розчином нейтральної солі з ППК витісняються не всі поглинені іони водню і алюмінію. Більш повно проявляється потенційна кислотність при обробці грунту розчином гидролитически лужної солі, наприклад, оцтовокислого натрію (1 н. СН3 СООNa, рН 8,2):

[ППК -] H + + CH3 COONa [ППК -] Na + + CH3 COOH,

[ППК 3] Al 3+ + 3CH3 COONa [ППК 3] 3Na + + (CH3 COO) 3 Al,

Кількість утворюється оцтової кислоти характеризує гідролітичну кислотність, що позначається символом Нг.

Гідролітична кислотність в більшості грунтів (за винятком червоноземів і жовтоземи) вище обмінної.

Лужність грунтів. Розрізняють актуальну і потенційну лужність грунтів. Актуальна лужність обумовлена ​​наявністю в поч-венном розчині гидролитически лужних солей (Na2 CO3. NaHCO3. Ca (HCO3) 2), при дисоціації яких утворюється значна кількість гідроксильних іонів (ОН -):

Потенційна лужність виявляється у грунтів, що містять поглинений (обмінний) натрій. При взаємодії такого ґрунту з вугільною кислотою, яка знаходиться в ґрунтовому розчині, відбувається реакція заміщення, результатами якої є накопичення соди і подщелачивание розчину:

Лужність грунтового розчину характеризується в міліграм-еквівалентах кислоти, необхідної для нейтралізації гідроксильних іонів розчину, обумовлених іонами НСО3 - (лужність бікарбонатів), СО3 2- (лужність нормальних карбонатів) або їх сумою (загальна лужність).

Величину лужності також висловлюють показником рН ґрунтового розчину або водної витяжки, виділяючи слабощелочную

(РН = 7,2-7,5), лужну (рН = 7,6-8,5) і сильнолужну (рН> 8,5) реакції.

Лужність є вкрай несприятливим властивістю, так як вона гальмує ріст і розвиток рослин і мікроорганізмів, різко погіршує фізичні властивості ґрунтів.

Надлишкову лужність усувають шляхом внесення гіпсу, нітратів кальцію, матеріалів, що містять гіпс, сірчану кислоту, сульфат заліза, піритові недогарки або сірку:

Норму гіпсу визначають залежно від вмісту в грунті обмінного натрію.

Частка участі в ППК поглинених водню і алюмінію визначає ступінь насиченості грунтів підставами, що позначається символом V (в%):

де S - сума поглинених підстав (м-екв / 100 г); Нг - гідролітична кислотність (м-екв / 100 г); ЕКО - ємність катіонного обміну (м-екв / 100 г).

Грунти, які мають ступінь насиченості підставами менше 50%, мають несприятливими властивостями і потребують вапнування, при якому відбувається заміщення поглиненого водню на кальцій. При внесенні вапна СаСО3 при наявності надлишку вуглекислоти переходить в розчинний Са (НСО3) 2. який взаємодіє з грунтом за наступною схемою:

Дозу вапна розраховують за величиною гідролітичної кислотності грунту, але допускається і розрахунок по обмінної кислотності, показником якої служить рН сольової суспензії.

Буферна грунтів. Завдяки поглинальної здатності, грунту мають унікальну властивість - буферностью. здатністю грунту протистояти зміні реакції ґрунтового розчину.

Розрізняють буферність проти кислотних і буферність проти лужних агентів. Буферні властивості ґрунтів пов'язані з поглинанням і витісненням іонів ППК, нейтралізацією і випаданням в осад сполук, що утворюються.

Грунти, насичені підставами - V> 80% (чорноземи, каштанові), мають високу буферностью проти підкислення:

Ненасичені підставами грунту - V <50% (подзолистые, красноземы) характеризуются повышенной буферностью против подщелачивания, так как все ионы натрия поглощаются ППК в обмен на ион водорода:

Буферна здатність є одним з елементів грунтової родючості, так як дозволяє зберігати сприятливі для рослин і мікроорганізмів властивості ґрунтів.

Для збільшення буферности грунтів слід підвищувати ЕКО шляхом внесення органічних добрив або проведення меліоративних заходів (глінованіе легких за гранулометричним складом ґрунтів).