KEO ĐẤT, TRUNG TÂM HOẠT ĐỘNG SỐNG CỦA STMT ĐẤT PHÂN GIẢI CHẤT HỮU CƠ VÀ TẠO MÙN TRONG MTST ĐẤT

ĐỀ TÀI: KEO ĐẤT, TRUNG TÂM HOẠT ĐỘNG SỐNG CỦA STMT ĐẤT PHÂN GIẢI CHẤT HỮU CƠ VÀ TẠO MÙN TRONG MTST ĐẤT GVHD: TRẦN THÚY NHÀN NHÓM 2: MSSV 1. Lê Thị Thu Trang 3009110 2. Lê Thị Cẩm Linh 3009110 3. Nguyễn Thị Mỹ Nhiên 3009110502 4. Phạm Thị Linh 3009110474 5. Hà Thị Thu Thảo 3009110375 6. Huỳnh Thị Ngọc Nữ 3009110422 7. Trần Thị Phương 3009110381 Tp.HCM, ngày ,tháng 9 ,năm 2013. A. KEO ĐẤT – TRUNG TÂM HOẠT ĐỘNG SỐNG CỦA STMT ĐẤT I. Khái niệm Ðất là một hệ thống đa phân tán phức tạp bao gồm các hạt có kích thước khác nhau. Keo đất là những hạt rất ít tan trong nước, có đường kính rất nhỏ. Về kích thước của hạt keo giữa một số tác giả không thống nhất. Ðường kính hạt keo dao động từ 0,01 - 10 m (1 m = 10-6 m) (Garrison Sposito), hoặc nhỏ hơn 1 m (Nyle C. Brady, Ray R. Well, Hinrich L. Bohn, Brian L. McNeal, George A. O'connor), hoặc nhỏ hơn 0,2 m (A.E. Vozbutskaia) hoặc bán kính nhỏ hơn 1 m (Van Olphen),... Do kích thước của keo nhỏ như thế nên chúng thường lơ lửng trong dung dịch, có thể chui qua giấy lọc phổ thông và chỉ quan sát được cấu tạo của chúng bằng kính hiển vi điện tử. Số lượng keo trong đất rất khác nhau tuỳ theo loại đất, từ 1 - 2% (đất cát) đến 40 - 50% khối lượng đất (đất sét nặng). Ngay cả khi có hàm lượng rất nhỏ trong đất, keo đất vẫn là đại diện chủ yếu cho khả năng hấp phụ của đất Trong đất có keo vô cơ, keo hữu cơ và keo phức tạp hữu cơ- vô cơ. Những keo vô cơ được tạo thành do tác dụng phong hoá đá hoặc do sự ngưng tụ các phân tử trong dung dịch, keo hữu cơ tạo thành do quá trình biến hoá xác hữu cơ trong đất. Keo vô cơ kết hợp với keo hữu cơ thành keo hữu cơ - vô cơ. II. Cấu tạo của keo đất Cấu tạo chung của keo đất (hình 1) như sau: Phần trong cùng của hạt keo (mixen keo) là nhân keo, đó là một hợp chất phức tạp có cấu tạo vô định hình hoặc tinh thể. Thông thường keo vô cơ có nhân là axit silisic, nhôm silicat, oxyt sắt, oxyt nhôm... Keo vô cơ bền, nó chỉ bị phá huỷ sau một thời gian dài. Keo hữu cơ có nhân là axit humic, axit fulvic, prôtit hoặc cenlulo. Keo hữu cơ kém bền, nó có thể bị phá huỷ rồi lại tạo thành ngay từ các sản phẩm phân giải xác động vật, thực vật. Hình 1. Sơ đồ cấu tạo mixen keo (theo N.I. Gorbunov)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

A KEO ĐẤT – TRUNG TÂM HOẠT ĐỘNG SỐNG CỦA STMT ĐẤT

I Khái niệm

Ðất là một hệ thống đa phân tán phức tạp bao gồm các hạt có kích thước khác nhau Keo đất là những hạt rất ít tan trong nước, có đường kính rất nhỏ Về kích thước của hạt keo giữa một số tác giả không thống nhất Ðường kính hạt keo dao động từ 0,01 - 10 m (1 m = 10-6 m) (Garrison Sposito), hoặc nhỏ hơn 1 m (Nyle

C Brady, Ray R Well, Hinrich L Bohn, Brian L McNeal, George A O'connor), hoặc nhỏ hơn 0,2 m (A.E Vozbutskaia) hoặc bán kính nhỏ hơn 1 m (Van Olphen),

Do kích thước của keo nhỏ như thế nên chúng thường lơ lửng trong dung dịch,

có thể chui qua giấy lọc phổ thông và chỉ quan sát được cấu tạo của chúng bằng kính hiển vi điện tử Số lượng keo trong đất rất khác nhau tuỳ theo loại đất, từ 1 - 2% (đất cát) đến 40 - 50% khối lượng đất (đất sét nặng) Ngay cả khi có hàm lượng rất nhỏ trong đất, keo đất vẫn là đại diện chủ yếu cho khả năng hấp phụ của đất

Trong đất có keo vô cơ, keo hữu cơ và keo phức tạp hữu cơ- vô cơ Những keo vô cơ được tạo thành do tác dụng phong hoá đá hoặc do sự ngưng tụ các phân tử trong dung dịch, keo hữu cơ tạo thành do quá trình biến hoá xác hữu cơ trong đất Keo vô cơ kết hợp với keo hữu cơ thành keo hữu cơ - vô cơ

II Cấu tạo của keo đất

Cấu tạo chung của keo đất (hình 1) như sau:

Phần trong cùng của hạt keo (mixen keo) là nhân keo, đó là một hợp chất phức tạp có cấu tạo vô định hình hoặc tinh thể Thông thường keo vô cơ có nhân là axit silisic, nhôm silicat, oxyt sắt, oxyt nhôm Keo vô cơ bền, nó chỉ bị phá huỷ sau một thời gian dài Keo hữu cơ có nhân là axit humic, axit fulvic, prôtit hoặc cenlulo Keo hữu

cơ kém bền, nó có thể bị phá huỷ rồi lại tạo thành ngay từ các sản phẩm phân giải xác động vật, thực vật

L

íp ®iÖn kÐp

L

p ®iÖn

bïM

ixen keo H¹t keo

dÞchch u Ón

Ion quyÕt®

Þnh

-

+

+

+ +

+

+ +

D

ungd

Hình 1 Sơ đồ cấu tạo mixen keo (theo N.I Gorbunov)

Theo Gorbunov keo đất có cấu tạo như sau: trong cùng là nhân keo, trên mặt nhân keo có lớp điện kép, lớp nằm sát hạt nhân gọi là lớp ion quyết định thế, lớp ion ngoài mang điện trái dấu gọi là lớp ion bù Ða số ion của lớp ion bù nằm sát lớp ion quyết định thế gọi là tầng ion không di chuyển, những ion còn lại nằm xa cách tầng ion quyết định thế làm thành tầng ion khuếch tán

Ða số keo đất có lớp ion quyết định thế mang điện âm Ðiều cần lưu ý là trong đất những ion trên lớp điện bù có thể trao đổi với những ion trong dung dịch tiếp xúc với

nó nên gọi là "tầng ion trao đổi" Tổng số cation trên tầng ion trao đổi tính bằng số ly đương lượng gam (meq) trong 100 gam đất khô gọi là dung tích hấp phụ của đất Keo đất giữ vai trò rất quan trọng vì chúng quyết định nhiều tính chất cơ bản của đất

về mặt lý học, hoá hoc, đặc biệt là đặc tính hấp phụ của đất Bởi vậy những lý luận về keo được vận dụng rộng rãi trong lĩnh vực phân loại đất, cải tạo đất và bón phân cho

đất

III Đặc tính cơ bản keo đất

Khi nghiên cứu keo đất người ta thấy có 4 đặc tính quyết định nhiều tính chất cơ bản của đất, đó là:

1 Keo đất có tỷ diện lớn

Tỷ diện là tổng số diện tích bề mặt của một đơn khối lượng (g) hoặc một đơn vị thể tích (cm3) Diện tích bề mặt của các hạt có kích thước khác nhau được thể hiện ở bảng 1 Keo đất có kích thước rất bé nên tỷ diện của nó rất lớn Theo số liệu ở bảng

1, số lượng keo đất chỉ bằng 4% khối lượng pha rắn của đất, nhưng có diện tích bề

mặt bằng 80% tổng diện tích bề mặt của đất Như vậy đất sét có tỷ diện lớn nhất rồi

đến đất thịt và bé nhất là đất cát

Bảng 1 Vai trò của kích thước hạt trong sự hình thành diện tích bề mặt của đất thịt trung bình

Kích thước hạt

(mm)

Hàm lượng (%)

Diện tích bề mặt (m2/1g đất)

2 Keo đất có năng lượng bề mặt

Các phân tử trong hạt keo chịu những lực tác động xung quanh như nhau nên không có gì đặc biệt Phân tử trên bề măt hạt keo chịu các lực tác động xung quanh khác nhau vì nó tiếp xúc với thể lỏng hoặc thể khí bên ngoài Do các lực này không thể cân bằng lẫn nhau được, từ đó sinh ra năng lượng tự do, sinh ra năng lượng bề mặt chỗ tiếp xúc giữa các hạt keo với môi trường xung quanh Thành phần cơ giới đất càng nặng thì tỷ diện càng lớn và do đó năng lượng bề mặt càng lớn, khả năng hấp phụ vật chất càng cao

3 Keo đất có mang điện

Ðây là một đặc tính rất quan trọng của keo đất mà các hạt đất có kích thước lớn không có Do hạt keo có kích thước rất nhỏ nên hạt nhân của keo có thể hấp phụ lên trên bề mặt các ion khác nhau Sự hấp phụ này phụ thuộc vào bản chất của keo Tuỳ thuộc vào cấu trúc của hạt keo mà keo đất có thể mang điện âm hoặc điện dương Trong đất có keo âm, keo dương và keo lưỡng tính Phần lớn keo đất mang điện âm

Song trong thiên nhiên lại có cả quá trình ngưng tụ, nghĩa là quá trình biến sol thành gel Quá trình này chỉ xảy ra khi keo bị trung hoà điện hoặc sức hút giữa chúng lớn hơn sức đẩy Sự ngưng tụ keo có thể do những nguyên nhân chính sau:

+ Keo ngưng tụ do tác dụng của chất điện giải: đây là nguyên nhân chủ yếu Ion chất điện giải tiếp xúc với hạt keo, điện của keo sẽ bị trung hoà bởi ion mang điện trái dấu Ta biết, đa số keo đất mang điện âm nên nói chung chúng bị ngưng tụ do có cation trong dung dịch đất Do chất điện giải là một muối, các ion của muối này hydrat hoá lấy nước của hạt keo, làm giảm bề dày màng nước giúp cho chúng có thể gần nhau; mặt khác ion muối ngăn cản khả năng điện phân của các cation trao đổi làm giảm điện thế zeta Cả 2 nguyên nhân đó dẫn tới hiện tượng keo đất liên kết với nhau mà ngưng tụ Hoá trị của cation càng cao thì sức ngưng tụ keo càng mạnh Nghiên cứu sự ngưng tụ keo sét Gedroiz thấy rằng sức ngưng tụ của cation hoá trị 2 lớn gấp 25 lần cation hoá trị 1, cation hoá trị 3 gấp 10 lần cation hoá trị 2 (bảng 2) Các cation hoá trị 1 như Na+, K+, H+ có tác dụng ngưng tụ nhưng không bền, khi chất điện giải trong dung dịch bị rửa trôi thì xảy ra hiện tượng tán keo

Bảng 2 Sự ngưng tụ keo sét phụ thuộc hoá trị chất điện giải

Hoá trị Chất điện giải Nồng độ chất điện giải khi keo bắt đầu ngưng tụ

0,015 - 0,0125 0,025 - 0,0125 0,025 - 0,0125

2

2

MgCl2 CaCl2

0,0012 - 0,0005 0,0012 - 0,0005

3

3

AlCl3 FeCl3

< 0,000125

< 0,000125

+ Keo ngưng tụ do hiện tượng mất nước: tuỳ khả năng giữ nước người ta chia keo thành keo ưa nước và keo ghét nước Keo ưa nước trên bề mặt có những phân tử nước hoặc chất lỏng như dung dịch đất Những keo ưa nước như gelatin, axit silicic, nhựa cây, một vài chất hữu cơ trong đất, một số keo sét Keo ghét nước như hydroxít sắt, kaolinit Chúng không có màng nước xung quanh nên dễ ngưng tụ, chỉ cần dùng dung dịch muối nồng độ thấp Trái lại các keo ưa nước chỉ ngưng tụ trong trường hợp chất điện giải ở nồng độ cao Những lúc thời tiết hanh khô hoặc hạn hán kéo dài làm cho đất khô thì keo ưa nước cũng có thể ngưng tụ do màng nước quanh

nó bị mất

+ Keo ngưng tụ do sự liên kết hai hạt keo mang điện trái dấu

Như trên đã nói, đa số keo đất mang điện âm Tuy nhiên vẫn gặp một số keo mang điện dương như keo Fe(OH)3, Al(OH)3, khi keo âm và keo dương kết hợp với nhau, sau lúc trung hoà điện tạo thành gel hỗn hợp Nếu số lượng keo âm nhiều gấp bội keo dương thì các keo âm bao bọc keo dương tạo thành màng bảo vệ mang điện

âm, kết quả lại tạo thành sol

IV Phân loại keo đất

Những keo đất phổ biến là axit humic, axit silicic, hydroxyt sắt, nhôm và keo sét Nói chung hàm lượng keo phụ thuộc tỷ lệ sét và mùn trong đất, đất càng nhiều sét và mùn thì càng chứa nhiều keo Dựa vào tính mang điện, thành phần hoá học người ta phân loại keo đất như sau:

a Dựa vào tính mang điện

Theo tính mang điện của keo, có thể chia keo đất thành các loại: keo âm, keo dương và keo lưỡng tính,

+ Keo âm (asidoit)

Trên mặt nhân keo mang điện âm hay nói cách khác là lớp ion quyết định thế là những anion Các ion trên lớp điện bù là H+ hoặc các cation khác Ký hiệu keo âm là X-H Trong đất, keo âm chiếm đa số Thường gặp là axit silicic, axit humic, keo sét Ví dụ cấu tạo keo axit silicic như hình 5.2 Phân tử axit silicic trên bề mặt hạt nhân phân ly thành các ion:

H2SiO3 = 2H+ + SiO3Anion SiO32- được hấp phụ ngay trên bề mặt hạt nhân làm thành tầng ion quyết định thế H+ là ion bù phân phối ở tầng ion không di chuyển và khuếch tán

2-SiO2 yH2O

Nh©n

+ + + +

2-SiO3

2-Ion khuÕch t¸nIon

O3SiO2(OH)Al2(OH)3   O3SiO2(OH)Al2(OH)2]+ + OH-

Ví dụ cấu tạo keo Fe(OH)3 (hình 3)

FeO+FeO+FeO+

- -

-Keo này tạo thành do sự thuỷ phân FeCl3

FeCl3 + 3H2O  Fe(OH)3 + 3HCl Hạt nhân keo tạo nên do nhiều phân tử Fe(OH)3 Những phân tử Fe(OH)3 trên bề mặt hạt nhân phản ứng với HCl tạo thành FeOCl:

Fe(OH)3 + HCl  FeOCl + H2O FeOCl là chất điện giải nên ion hoá:

FeOCl  FeO+ + ClCation FeO+ được hấp phụ ngay trên bề mặt hạt nhân làm thành lớp ion quyết định thế Các anion Cl- được phân bố ở tầng ion trao đổi

âm (keo này có điểm đẳng điện tại pH=7,1):

Fe(OH)3 + HCl  Fe(OH)2+ + Cl- +H2O (keo dương) Fe(OH)3 + NaOH  Fe(OH)2O- + Na+ + H2O (keo âm) Ðối với keo Al(OH)3 khi pH < 8,1 biểu hiện keo dương, khi pH >8,1 là keo âm (điểm đẳng điện của keo tại pH=8,1):

Al(OH)3 + HCl  Al(OH)2+ + Cl- + H2O (keo dương)

Hình 3 Sơ đồ cấu tạo keo dương

(theo Gorbunov)

Al(OH)3 + NaOH  Al(OH)2O- + Na+ + H2O (keo âm)

b Dựa vào thành phần hoá học

Dựa vào thành phần hoá học có thể chia keo đất thành các loại: keo hữu cơ, keo vô cơ và keo hữu cơ-vô cơ

+ Keo hữu cơ

Keo hữu cơ tạo thành do sự biến hoá xác sinh vật trong đất Nói chung lớp đất mặt chứa nhiều keo hữu cơ hơn các lớp dưới Các keo hữu cơ thường gặp là axit humic, axit fulvic, lignin, protit, xellulo, nhựa và các hợp chất hữu cơ phức tạp khác Những nguyên tố chủ yếu cấu tạo nên keo hữu cơ là C, H, O, N, S, P và một lượng nhỏ Na,

K, Ca, Mg, Fe, Al, Si Ví dụ cấu tạo keo axit humic (hình 5.4)

Nh©n

+ + + +

Ion

kh«ng di chuyÓnq.® thÕ h

iÖu

COOCOO-

+ Keo hữu cơ-vô cơ

Các keo hữu cơ ít ở trạng thái tự do mà thường liên kết chặt với các chất khoáng hoặc các keo vô cơ tạo thành keo hữu cơ-vô cơ phức tạp Theo L.N Alexandrova các hợp chất hữu cơ vô cơ trong đất được chia thành 3 nhóm: các muối dị cực, các muối phức

dị cực và các phức chất hấp phụ

(A l

2 O

3m)

Nh©n

+ + + +

Ion

kh«ng di chuyÓnq.® thÕ h

3 2

-Hình 5 Sơ đồ cấu tạo keo nhôm silicat (theo Gorbunov)

- Muối dị cực (muối đơn giản): khi các axit mùn phản ứng với phần vô cơ của đất tạo thành các muối dị cực hay các humat hoặc fulvat Các muối này có công thức cấu tạo chung nhƣ sau:

R

SiOCaCOO

SiOCaCOO

Các humat canxi không tan có thể kết tủa và hình thành các màng trên bề mặt các hạt keo

- Muối phức dị cực đƣợc hình thành do phản ứng giữa các ion sắt, nhôm với axit mùn

để hình thành muối phức, trong muối này kim loại tham gia vào phần anion của phân

tử Hợp chất phức này vẫn còn các nhóm cacboxyl và nhóm hydroxyl phenol tự do, các nhóm này có thể tiếp tục phản ứng với phần vô cơ của đất để tạo thành các muối

dị cực đơn giản L.N Alexandrova gọi những hợp chất có bản chất kép nhƣ vậy là muối phức dị cực Muối này có cấu tạo nhƣ sau:

Me1+

(b) Phức mùn silic

(OH)m

COO

O Me

(c) Phức hệ sét mùn

V Các dạng hấp phụ của đất

Hấp phụ là đặc tính của các hạt đất có thể hút được chất rắn, chất lỏng, chất khí hoặc làm tăng nồng độ các chất đó trên bề mặt Khả năng hấp phụ của đất được chia thành 5 dạng: hấp phụ sinh học, hấp phụ cơ học, hấp phụ lý học, hấp phụ hoá học và hấp phụ lý hoá học

1 Hấp phụ cơ học (mechanical absorption)

Hấp phụ cơ học là đặc tính của đất có thể giữ lại những vật chất nhỏ ở trong khe

hở của đất, ví dụ: những hạt sét, xác hữu cơ, vi sinh vật Ðây là dạng hấp phụ phổ biến trong đất Hiện tượng này thấy rõ nhất khi mưa, nước mưa đục do lẫn cát, sét nhưng khi thấm sâu xuống các tầng đất dưới, nước mạch chảy vào giếng, nước trở nên trong, vì khi thấm qua các tầng đất, các chất lơ lửng trong nước đã bị hấp phụ cơ học

Nguyên nhân của hấp phụ cơ học do kích thước khe hở trong đất bé hơn kích thước các vật chất hoặc bờ khe hở gồ ghề làm cản trở sự di chuyển các hạt hoặc các vật chất mang điện trái dấu với bờ khe hở nên bị hút giữ lại

Có trường hợp hấp phụ cơ học không lợi cho quá trình hình thành đất như làm xuất hiện trong đất những lớp quá nhiều keo sét, đất trở lên chặt do đó lý tính xấu Nhưng mặt khác, nhờ tính hấp phụ này mà các phần tử đất không bị rửa trôi xuống sâu

2 Hấp phụ sinh học (bioabsorption)

Hấp phụ sinh học là khả năng sinh vật (thực vật và vi sinh vật) hút được cation

và anion trong đất Những ion dễ di chuyển trong đất được rễ cây và vi sinh vật hút biến thành những chất hữu cơ không bị nước cuốn trôi Rễ cây, thân cây sau lúc chết

đi sẽ tích luỹ xác hữu cơ trong đất Vi sinh vật phân giải xác hữu cơ này, do đó có quá trình hấp phụ sinh học Vi sinh vật cố định đạm cũng là một hình thức hấp phụ sinh vật

Sự trao đổi cation giữa đất và rễ cây đã được nghiên cứu nhiều trong những năm gần đây Nhiều thí nghiệm khẳng định rằng, ngoài hiện tượng cây hút thức ăn dưới dạng ion từ dung dịch đất, cation và anion có thể đi từ đất vào cây theo quá trình trao đổi ion Do rễ cây hô hấp thải ra CO2 CO2 kết hợp với H2O trong đất tạo thành H2CO3.Axit này phân li: H2CO3  H+ + HCO3- H+ khuếchtán đến keo đất và tại đó nó trao đổi với Ca2+

, Mg2+, K+ và cation khác hấp phụ ở keo đất, Còn các anion HCO3- trao đổi với NO3-, SO42-, và PO43- H2CO3 còn có tác dụng hoà tan các muối khoáng khác (phosphat, sulfat ) có trong đất giúp cho cây có thể hút được các ion này

3 Hấp phụ phân tử (molecule absorption)

Hấp phụ lý học là sự thay đổi nồng độ của các phân tử chất tan trên bề mặt các hạt đất

Nguyên nhân của hiện tượng hấp phụ lý học do tác dụng của năng lượng bề mặt phát sinh ở chỗ tiếp xúc giữa các hạt đất với dung dịch đất (hoặc không khí) Năng lượng bề mặt phụ thuộc sức căng bề mặt và diện tích bề mặt Vật chất nào làm giảm sức căng mặt ngoài của dung dịch đất sẽ tập trung trên mặt hạt keo, đây là sự hấp phụ dương Ví dụ axit axetic có tác dụng làm giảm sức căng mặt ngoài của dung dịch đất

sẽ được tập trung trên mặt hạt đất Vật chất nào làm tăng sức căng mặt ngoài của dung dịch đất thì bị đẩy ra khỏi keo đất để đi vào dung dịch, sự hấp phụ này gọi là hấp phụ âm Ví dụ phân tử đường làm tăng sức căng mặt ngoài của dung dịch đất sẽ

bị đẩy ra khỏi keo đất để đi vào dung dịch đất.Tóm lại, bất kỳ một sự chênh lệch nào

về nồng độ ở chỗ tiếp xúc giữa hạt keo với môi trường xung quanh cũng sinh ra tác dụng hấp phụ lý học

Ngoài phân tử các chất hoà tan, đất còn hấp phụ chất khí Ðất khô hấp phụ không khí rất chặt Khả năng hấp phụ các chất khí từ mạnh đến yếu thứ tự như sau: hơi nước, NH3, CO2, O2, N2 Ðất càng nhiều mùn càng hấp phụ nhiều NH3, CO2, và nước Khả năng hút khí và hơi nước của đất phụ thuộc thành phần chất rắn trong đất (bảng 5.3) Vì vậy đất có khả hấp phụ khí NH3 sinh ra trong quá trình phân giải chất hữu cơ chứa đạm Ở đây ta càng thấy rõ lợi ích của việc trộn đất bột khô với phân chuồng khi ủ phân Ðất bột hút NH3 được tạo ra trong quá trình ủ phân, làm giảm sự mất đạm

Bảng 3 Khả năng hút khí và hơi nước của đất (ml /100 g chất hút)

Thành

phần đất

CaCO3 14 320 278

4 Hấp phụ trao đổi(exchanging absorption)

Hấp phụ lý hoá học là đặc tính của đất có thể trao đổi ion trong phức hệ hấp phụ với ion của dung dịch đất tiếp xúc Trong dung dịch đất, các axit vô cơ và muối của chúng phân ly thành cation và anion Khi dung dịch đất tác động với keo đất, keo đất không những chỉ hấp phụ các phân tử (hấp phụ lý học) mà còn hấp phụ cả ion nữa Nếu lấy một ít đất đỏ (chua) tác động với dung dịch NH4Cl rồi lọc ta sẽ phát hiện trong dịch lọc chứa nhiều H+ còn NH4+ thì giảm Quá trình trao đổi ion này có thể biểu thị bằng phản ứng sau:

[ KÐ]H+ + NH4Cl ⇄ [KÐ]NH4+ + HCl

Từ đó ta thấy thực chất của hấp phụ lý hoá học là sự trao đổi ion trên keo đất với ion trong dung dịch quanh keo Hiện tượng này xảy ra khi thay đổi độ ẩm, khi bón phân, khi nước ngầm dâng lên, khi tưới nước cho đất, nghĩa là khi có sự chênh lệch nồng độ của phản ứng thuận nghịch Trong đất có keo âm và keo dương nên đất có khả năng hấp phụ cả cation và anion nhưng hấp phụ cation là chủ yếu vì phần lớn keo đất là keo âm Hấp phụ trao đổi ion có ảnh hưởng rất lớn tới độ phì nhiêu đất, các tính chất vật lý, hoá học đất cũng như dinh dưỡng cây trồng Vì vậy cần nghiên cứu sâu hơn dạng hấp phụ này ở phần tiếp theo

a Hấp phụ trao đổi cation

đã tham gia cấu tạo lưới tinh thể

do đó không trao đổi được nữa, hoặc có thể do cation đi vào khe hở giữa các lớp tinh thể khoáng vật như montmorilonit, baydelit, sau đó đất khô đi hay bị bao bọc xung quanh bởi các hạt keo khác nhau như Fe(OH)3, Al(OH)3 hoặc các chất hữu cơ nên cation đó mất khả năng trao đổi Nguyên nhân rõ nhất và phổ biến nhất là do các cation đã liên kết hoá học để tạo thành các hợp chất không tan Sự hấp thụ cation do

vi sinh vật cũng là nguyên nhân làm cho cation mất khả năng trao đổi

* Sự hấp phụ cation tuân theo những qui luật nhất định:

+ Sự hấp phụ cation tuân theo quan hệ đương lượng: 1 đương lượng gam cation này trao đổi với một đương lượng gam cation khác Ví dụ trong phản ứng:

[KÐ]Ca2+ + 2 NaCl ⇄ [KÐ]2Na+

+ CaCl2