Capacitatea de peptizare si coagulare a coloizilor

Capacitatea de peptizare si coagulare a coloizilor

Datorita potentialului electrocinetic, intre micelele coloidale, se exercita forte de respingere. Astfel, incat solutiile pe care le formeaza coloizii cu apa si care poarta denumirea de hidrosole se mentin in stare dispersa sau stare de peptizare. Atunci cand se micsoreaza potentialul electrocinetic, ajungand la 0, fortele de respingere devin nule, micelele coloidale se grupeaza si se separa de lichidul intermicelar, coloidul trecand in stare de gel. Trecerea unui coloid din stare dispersa in stare de gel, poarta denumirea de coagulare.

Coagularea principalilor coloizi din sol: argila si humusu, are loc sub influenta diferitelor saruri, dizolvate in solutia solului.

Sarurile disociaza si elibereaza cationi, care exercita o actiune de presare asupra cationilor din stratul difuz, ducand la micsorarea potentialului electrocinetic. Prin urmare, coagularea are loc sub influenta cationilor din solutia solului.

Puterea de coagulare a cationilor este variata si, in general, ea creste o data cu marirea valentei si cu micsorarea gradului de hidratare a cationilor respectivi. Referitor la cationii prezenti in solutii, capacitatea de coagulare creste in ordinea urmatoare: Na, K, Mg, Ca, Fe, Al, H (capacitatea creste o data cu marirea valentei)

Coagularea coloizilor poate fi reversibila sau ireversibila

Coagularea este reversibila atunci cand coloidul poate trece din nou din stare de gel in stare dispersa

Coagularea este ireversibila atunci cand coloidul nu mai poate trece din stare de gel in stare dispersa.

Coagularea este reversibila sau ireversibila in functie de natura cationilor absorbiti. In mod obisnuit, cationi de Na si H produc o coagulare reversibila, iar cei de Ca si Mg o coagulare ireversibila.

Interactiunea coloizilor in sol

In sol, diferiti coloizi nu se gasesc separati unii de altii, ci asociati, formand ceea ce se cunoaste sub denumirea de complexe coloidale.

Spre exemplu, hidroxizii de fier, care se comporta ca substante coloidale electropozitive, se asociaza prin reactii de neutralizare cu coloizi electronegativi: argila si humusul. Astfel, se formeaza complexe coloidale argiloferice, respectiv humicoferice. Dar, astfel de complexe coloidale, nu se formeaza numai intre coloizi cu sarcina electrica opusa. Astfel de complexe coloidale se formeaza si intre coloizi cu aceeasi sarcina electrica, prin intermediul cationilor de legatura. In acest fel se formeaza complexele coloidale argilo-humice.

Capacitatea de adsorbtie moleculara, cationica si anionica a solului

Solul, datorita starii sale disperse, componentilor lui si indeosebi a celor de natura coloidala, au proprietatea de a adsorbi diferite substante minerale aflate in stare de dispersie moleculara si ionica.

Procesul de adsorbtie moleculara mai este cunoscut si sub denumirea de adsorbtie apolara sau adsorbtie fizica. El consta in atragerea si retinerea la suprafata particulelor de sol, a moleculelor unor substante din solutia solului. Acest proces are loc, datorita existentei la suprafata particulelor de sol, a unor sarcini electrice libere, iar in solutii, se gasesc substante cu molecule dipolare. Pe aceasta cale, se adsorb si se retin moleculele de apa la suprafata particulelor de sol; acestea, imbracandu-se cu pelicule subtiri constituite din molecule de apa. In acest fel, rezulta in sol apa de higroscopicitate si apa peliculara.

In acelasi mod, pot fi retinute si moleculele de NH₃, prin descompunerea resturilor organice in sol rezultand azot si NH₃, care fiind volatili, pot difuza in atmosfera.

Prin adsorbtie moleculara, pierderile de NH₃ din sol sunt micsorate. Adsorbite molecular, pot fi si unele substante coloidale, de exemplu acizii humici si oxizii de fier, care formeaza pelicule in jurul particulelor de sol.

Adsorbtia moleculara, petrecandu-se la suprafata particulelor, inseamna ca, cu cat solul este mai bogat in particule fine, cu atat capacitatea lui de retinere va fi mai mare. Capacitatea de adsorbtie moleculara este influentata de textura si ea creste de la solurile nisipoase, spre cele argiloase.

Capacitatea de adsorbtie cationica

Principalii coloizi ai solului: argila si humusul, fiind coloizi electronegativi, au in stratul extern de ioni, diversi cationi. Proprietatea coloizilor de a adsorbi la suprafata particulelor respective diferiti ioni, poarta denumirea de adsorbtie ionica.

In cazul argilei si humusului, ionii adsorbiti sunt cationi si, din acest motiv, procesul poarta denumirea de adsorbtie cationica. Aceasta proprietate poate fi pusa in evidenta tratand o proba de sol, care are in stare adsorbita diferiti cationi: Ca, Mg, Na cu o solutie in exces de clorura de amoniu. NH₄Cl.

NH₃ patrunde in complex si cationii inlocuiti sunt trecuti in solutia solului.

Cationii care se gasesc in stare adsorbita, pot fi inlocuiti cu alti cationi din solutia solului. Din acest motiv, aceasta proprietate este cunoscuta sub denumirea de adsorbtie si schimb cationic. Adsorbtia si schimbul cationic se realizeaza dupa anumite legi.

Legile schimbului cationic:

1. Legea echivalentei

Cantitatea de cationi care trece din solutia solului in stare adsorbita este echivalenta cu cantitatea de cationi eliberata de complexul adsorbtiv al solului. Schimbul cationic intre complexul adsorbtiv si solutia solului, se realizeaza de la echivalent chimic la echivalent chimic.

2. Legea reversibilitatii

Schimbul cationic este reversibil si anume: cationii odata retinuti de complexul adsorbtiv, pot fi inlocuiti de alti cationi din solutia solului. Din acest motiv, intre complexul adsorbtiv si solutia solului, exista un permanent schimb de cationi.

3. Legea echilibrului

Ca orice reactie reversibila, schimbul cationic are loc pana la stabilirea unui echilibru care se atinge relativ repede. In acelasi timp, in conditii naturale, are loc o stricare si o restabilire permanenta si rapida a echilibrului dintre cationii adsorbiti si cei din solutia solului. Stricarea echilibrului este provocata de modificarea permanenta a compozitiei si concentratiei solutiei solului, in ceea ce priveste continutul in diversi cationi.

Aceasta modificare permanenta a compozitiei si concentratiei solutiei solului, este determinata de ploile care dilueaza solutia solului si care, totodata, aduc un surplus de ioni de H, datorita proceselor de alterare a mineralelor primare si secundare, datorita transformarii resturilor organice in sol, datorita interventiei omului prin masuri agrotehnice, agroameliorative si de chimizare.

4. Legea energiei de adsorbtie

Cationii din solutia solului, participa in procesul de schimb cationic, cu o anumita energie, a carei valoare este influentata de valenta si gradul de hidratare a cationilor respectivi. Astfel, cationii bivalenti, sunt adsorbiti cu o energie mai mare, comparativ cu cationii monovalenti.

Cationii participa in procesele de schimb in stare hidratata, ei fiind inconjurati de peliculele de apa, mai groase sau mai subtiri, in functie de gradul lor de hidratare. Peliculele de apa din jurul cationilor, joaca rolul unor izolatori electrici. Cu cat peliculele sunt mai groase, cu atat energia de adsorbtie este mai mica. Principalii cationi din solutia solului, care participa in fenomenele de schimb cationic, se oranduiesc in sensul cresterii energiei de adsorbtie, in urmatoarea ordine: Na, K, Ca, Mg, H.

Indicii de caracterizare a capacitatii de schimb cationica

1. Suma bazelor (capacitatea de schimb pentru baze ) B, SB

Reprezinta suma tuturor cationilor bazici din complexul adsorbtiv al solului.

Na⁺+K⁺+Ca⁺²+Mg⁺²

2. Suma hidrogenului (capacitatea de schimb pentru hidrogen) H, SH

Reprezinta suma tuturor cationilor de hidrogen din complexul adsorbtiv al solului.

SB si SH se exprima in submultiplii ale echivalentului chimic.

3. Capacitatea totala de schimb cationic T

T=suma bazelor + suma hidrogeului

T=B+H

4. Gradul de saturatie in baze V

V=B/T x 100 (%)

Adsorbtia anionica (capacitatea de adsorbtie anionica a solului)

Solul are proprietatea de a adsorbi nu numai cationi, ci si anioni si din punct de vedere al posibilitatii de a fi adsorbiti si retinuti in sol, anionii se impart in trei grupe: anioni care pot fi retinuti puternic (anionii acidului fosforic, silicic sau a unor acizi organici) si anioni slab retinuti (acid clorhidric, sulfuric, azotos).

Retinerea anionica este importanta, in special in legatura cu regimul P in sol. Anionii acidului fosforic pot fi retinuti si fixati in sol. Prin adsorbtie, la suprafata particulelor coloidale, sau prin trecerea lor in componenta unor substante insolubile sau greu solubile. Adsorbtia ionilor fosforici la suprafata particulelor coloidale, este o adsorbtie ionica, care poate fi schematizata astfel:

Adsorbtia anionilor fosforici la suprafata particulelor colodaile, poate fi reversibila sau ireversibila. Anionii adsorbiti ireversibil, sunt retinuti in sol, insa nu mai pot fi folositi de plante.

Regimul fosforic din sol este determinat atat de modul in care anionii respectivi sunt adsorbiti (reversibil sau ireversibil) cat si de gradul de solubilitate al compusilor chimici in care acesta intra.

Reactia solului

Prin reactia unei solutii, se intelege gradul ei de bazicitate sau de aciditate. Reactia unei solutii este data de raportul dintre concentratia ionilor de H, care dau aciditate si concentratia ionilor [OH], care dau baizictate. Acesti ioni se gasesc in solutie, in raport invers proportional. Cu cat creste [H], scade [OH] si invers. Pentru a determina reactia solului, este suficient sa masuram, fie [H], fie [OH]. In mod obisnuit se masoara [H] si, de aceea, reactia solului mai este cunoscuta sub denumirea de aciditatea solului.

La sol, se deosebeste o aciditate actuala si o aciditate potentiala. Aciditatea actuala este determinata de concentratia ionilor de H din solutia solului si se exprima prin valori pH. Aciditatea potentiala este data de ionii de H din complexul adsorbtiv, care, la un moment dat pot trece in solutia solului. Aciditatea potentiala, se exprima in meH/100g sol.

Aciditatea actuala (pH-ul solului)

Apa, pe seama careia se formeaza solutia solului, provine din precipitatii. Apa de ploaie contine totdeauna dizolvate in ea, cantitati variabile de dioxid de carbon, deci are un caracter acid. Dar apa de precipitatii nu ar solubiliza si dispersa coloida, diferiti compusi din sol, ci ar ramane ca atare, ar avea o reactie acida, care ar depinde de cantitatea de dioxid de carbon dizolvata in ea. La randul ei, cantitatea de dioxid de carbon dizolvata in apa din precipitatii, depinde de cantitatea de dixoid de carbon din aerul atmosferic.

Daca solul contine componenti cu caracter bazic, solutia formata capata un caracter bazic (o reactie alcalina). In aceasta situatie, se gasesc solurile care contin saruri, ce hidrolizeaza alcalin. Acestea elibereaza prin hidroliza ioni OH, care imprima solului, o reactia alcalina.

Un caracter puternic alcalin imprima solutiei solului Na₂CO₃ care prin hidroliza, formeaza NaOH, o baza foarte puternica.

Solurile care contin CaCO₃, au o reactie caracterizata printr-un pH in jur de 8.

Reactia solului este importanta, atat pentru faptul ca plantele cer o anumita reactie, cele mai multe dintre ele se dezvolta la o reactie neutra, iar microorganismele isi desfasoara activitatea in conditii de anumite reactii a solului.

Aciditatea potentiala a solului

Este cu atat mai mare, cu cat solul este mai debazificat. La acelasi grad de saturatie in baze, aciditatea potentiala are o valoare cu atat mai mare, cu cat capacitatea totala de schimb cationic este mai ridicata; cu cat complexul adsorbtiv este mai bine reprezentat.

Pentru a exprima diferentiat aciditatea potentiala, s-au introdus notiunile de: aciditate de schimb, aciditate hidrolitica, aciditate de neutralizare.

1. Aciditatea de schimb - contine acea parte din aciditatea potentiala, care este data de ionii de hidrogen, pusi in libertate de complexul coloidal, prin tratarea solului cu o solutie normala a unei sari neutre.
2. Aciditatea hidrolitica - este acea parte din aciditatea potentiala, data de ionii de hidrogen pusi in libertate de complexul adsorbtiv, la tratarea solului cu o solutie normala a unei sari ce hidrolizeaza alcalin.
3. Aciditatea de neutralizare - la tratarea solului cu o baza, intreaga cantitate de hidrogen trece din complexul adsorbtiv, in solutia solului.