đề cương ôn tập môn hóa học đất

Đề cương hóa học đất (Me^ Lo^) Câu1: Nội dung nhiệm vụ mơn hóa học đất 2.1 Hố học đất khoa học có nhiệm vụ giải vấn đề có liên quan đến phát sinh, đặc tính sử dụng đất Vì hố học đất phần thổ nhưỡng học nghiên cứu sở hố học q trình hình thànhđất độ phì nhiêu đất Nghiên cứu thành phần, đặc tính đất q trình diễn đất mức độ phân tử, ion keo sở để giải vấn đề Đồng thời hoá học đất tham gia vào việc nghiên cứu nhiều vấn đề khác có liên quan đến số khoa học: thổ nhưỡng học, sinh thái học, địa chất học, sinhđịa hoá học, hoá học hữu hố học vơ 2.2Đối tượng nghiên cứu hoá học đất đất tự nhiên bao gồm thành phần vô cơ, hữu cơ, hữu cơ-vô đất, phản ứng q trình diễn đất 2.3Hố học đất sử dụng phương pháp địa lý so sánh, phẫu diện - phát sinh phương pháp tiêu đặc trưng cho đặc tính đặc biệt đất như: thành phần mùn, phân bố theo phẫu diện nguyên tố, phân bố nguyên tố theo nhóm di động mức độ dễ tiêu trồng, khả nitrat hoá 2.4 Giải đắn vấn đề hoá học đất hệ thống khoa học có ý nghĩa phương pháp luận quan trọng định đường phát triển hoá học đất, vai trị việc giải nhiệm vụ kinh tế quốc dân 2.5 Ngày hoá học đất chia thành bốn hướng chính: hố học chất đất, hố học q trình đất, sở hố học độ phì nhiêu đất hố học phân tíchđất Nội dung cụ thể hướng bao gồm: * Hoá học chất đất: + Học thuyết thành phần hoá học đất: thành phần nguyên tố, thành phần pha, thành phần pha rắn, thành phần pha lỏng thành phần pha khí + Cấu tạo đặc tính thành phần đất: muối đơn giản, oxyt hydroxit, khoáng vật sét, chất hữu chất hữu cơ-vơ + Các đặc tính đất: khả hấp phụ, phản ứng môi trường, đặc tính hố keo, phản ứng oxy hố khử cân hệ thống pha * Hoá học q trình hình thànhđất: + Sự chuyển hố thành phần chất trình hình thành đất: tổng hợp phá huỷ khoáng vật, phân giải tàn dư thực vật, tổng hợp chất mùn hố học hình thành chất + Các q trình hố học phân hố phẫu diệnđất + Sự diđộng tích luỹ hợp chất hố học đất + Sự phụ thuộc đặc tính thành phần đất vào điều kiện thuỷ nhiệt sinh học * Các sở hoá học độ phì nhiêu đất: + Trữ lượng nguyên tố dinh dưỡng: trữ lượng tổng số, nguồn dự trữ nguyên tố dinh dưỡng + Cân nguyên tố dinh dưỡng: cân nguyên tố đất hoang, cân nguyên tố đất nông nghiệp + Các sở hố học tính di động mức độ dễ tiêu nguyên tố dinh dưỡng thực vật, dạng hợp chất tính di động chúng, sở động thái nhiệt tính diđộng mức độ dễ tiêu nguyên tố + Các biện pháp hoá học điều chỉnhđộ phì nhiêu đất * Hố học phân tíchđất + Các phương pháp nhận dạng xác định số lượng nguyên tố chất (các phương pháp thông thường) + Các phương pháp đo đặc tính đất: xác định pH, đo oxy hoá, xác định đặc trưng hoá keo + Các phương pháp xác định tiêu đất đặc trưng: thành phần nhóm phân đoạn mùn, cation trao đổi, thành phần nhóm cấu tử vơ cơ, dạng độ chua kiềm đất Câu 2: Chu trình vận chuyển nguyên tố tự nhiên Đặc điểm vai trò thành phần nguyên tố? A: chu trình vận chuyển nguyên tố tự nhiên Đất lớp tơi xốp tạo mặt vỏ trái đất tác động q trình phong hố bắt nguồn từ tượng sinh học, địa chất nước Đất không giống đá dù đất đá bị phong hoá sâu sắc, đất xuất phân tầng gần theo chiều thẳng đứng xảy tác động liên tục thấm nước hoạt động sống sinh vật Đứng quan điểm hoá học, đất hệ sinh địa hoá học mở đa thành phần, bao gồm Đất lớp tơi xốp tạo mặt vỏ trái đất tác động q trình phong hố bắt nguồn từ tượng sinh học, địa chất nước Đất khơng giống đá dù đá bị phong hố sâu sắc, đất xuất phân tầng gần theo chiều thẳng đứng xảy tác động liên tục thấm nước hoạt động sống sinh vật Sai rồi, phải chu trình: AL-LA, RL-LR, RO-OR, AO-OA B: Đặc điểm: đ đ: - đất có tất nguyên tố - đất đc tạo thành nhiều yếu tố yếu tố quan trọng tác động đồng thời sinh vật đá mẹ - khoảng dao động hàm lượng nguyên tố lớn - thành phần nguyên tố phụ thuộc vào loại đất, cấp hạt… + Khác với sinh vật đá, khoáng vật Sinh vật tạo thành từ nguyên tố chủ yếu: C, N, H, P, S Đá khoáng vật chứa nguyên tố Đất chứa tất nguyên tố tự nhiên theo bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleev + Hàm lượng cao C Si đất phản ánh tác động đồng thời nhân tố sinh vật đá mẹ + Khoảng dao động hàm lượng nguyên tố đất rộng Ví dụ: hàm lượng nguyên tố Si: 22- 44 % (trừ đất than bùn), Al: 1- % (trừ đất đỏ), Fe: 0,5- % (trừ đất đỏ), Ca: 0,3 - % + Thành phần nguyên tố đất phụ thuộc vào loại đất, thành phần cấp hạt, độ sâu tầng đất, đặc tính đặc biệt ngun tố hố học (ví dụ: đất có thành phần giới nhẹ có hàm lượng Si cao, hàm lượng nguyên tố khác giảm thấp, trừ oxy; CaCO3 có nhiều đất khơng bị rửa trôi đất phát triển đá vôi; đất đỏ đất đỏ vàng hàm lượng Fe Al tăng cao C: vai trò thành phần nguyên tố vai trò: - dùng đề đánh giá chiều hướng kết trình hình thành đất - đánh giá độ phì tiềm tàng đất - chọn lựa pp phân tích đất + Dùng để đánh giá chiều hướng kết trình hình thành đất, dựa vào thành phần nguyên tố người ta chia đất thành tầng phát sinh khác (ví dụ, tầng mùn thường có hàm lượng C, N, P cao tầng khác) Thành phần nguyên tố dấu hiệu chẩn đoán, nhận dạng tầng phát sinh + Dùng để đánh giá độ phì tiềm tàng đất Đất có hàm lượng N cao đất có độ phì cao, đất tích luỹ nhiều Cl- đất bị mặn nhiều, không thuận lợi cho sinh trưởng trồng Thực vật sử dụng phần nguyên tố dinh dưỡng đất Các nguyên tố có hợp chất aluminsilicat, muối khó tan, hợp chất hữu Khi hợp chất bị phá huỷ phần hay toàn cấu trúc ban đầu chuyển sang dạng hợp chất dễ tan trồng sử dụng Ví dụ: đất chernozem điển hình nước Nga, lớp đất mặt - 20 cm trữ lượng N đạt - 11 tấn/ha, P: 1,6 - 4,5 tấn/ha, K: 40 - 60 tấn/ha; trồng lúa mì với suất tấn/ha, đất cung cấp N cho lúa mì khoảng từ 60 - 105 năm, P: 85 - 250 năm K: 530 - 870 năm + Nghiên cứu chọn lựa phương pháp phân tích: loại đất có chứa tập hợp nguyên tố, thêm vào hàm lượng chúng dao động lớn, từ hàng chục % đến 10-9 - 10-10 % Nhiều nguyên tố có đất có tác dụng ngăn cản lẫn phân tích hố học, nguyên tố gây cản nguyên tố cần xác định thường có chuyển biến bất lợi, phân tích hố học người ta thường hay sử dụng phương pháp cô đặc phương pháp khác để tách nguyên tố cần xác định khỏi nguyên tố cản khác Câu 3: Phân nhóm nguyên tố? Có nhiều cách Có cách chia: dựa vào hàm lượng (đa lượng, vi lượng, chuyển tiếp), dựa vào địa hóa ( litophyl, khancophyl, xiderophyl, atmophyl,), khả di động ( nước, khí), mức độ sinh vật sử dụng ( cực đại, cao, trung bình, ít) *Dựa vào hàm lượng tuyệt đối nguyên tố đất, người ta chia nguyên tố thành nhóm: + Nhóm 1: gồm Si O2 chiếm hàm lượng cao nhất, tới vài chục phần trăm Khối lượng nhóm chiếm 80 - 90 % khối lượng đất + Nhóm 2: bao gồm nguyên tố có hàm lượng đất dao động từ 0,1 đến vài % nguyên tố: Al, Fe, Ca, Mg, K, Na, C  nhóm nguyên tố đa lượng + Nhóm 3: bao gồm nguyên tố có hàm lượng đất dao động từ vài phần trăm đến vài phần nghìn như: Ti, Mn, P, S, H  nhóm nguyên tố chuyển tiếp + Nhóm 4: bao gồm nguyên tố có hàm lượng đất dao động từ n x 10-10 đến n x 10-3 % như: Ba, Sr, B, Rb, Cu, Co, Ni  nhóm nguyên tố vi lượng siêu vi lượng Sự phân chia thành đa lượng hay vi lượng đất hay thể sinh vật mang tương đối ( nguyên tố vi lượng thể sinh vật chiếm hàm lượng nhỏ thực chức sinh lí quan trọng) • Phân loại địa hóa: chia ngun tố vỏ trái đất thành nhóm chính: + Litophyl: bao gồm ngun tố có lực hố học mạnh với oxy hình thành khống vật loại oxyt hydroxit muối a xít vơ như: Si, Ti, S, P, F, Cl, + Khancophyl: bao gồm nguyên tố có khả kết hợp với lưu huỳnh để tạo thành hợp chất khác như: Cu, Zn, Pb, Cd, Ag, Mn, + Xiderophyl: bao gồm nguyên tố có khả hoà tan sắt tạo thành hợp kim với sắt như: Pt, Sn, Mo, + Atmophyl: gồm ngun tố có khí như: H, N, O, He * Phân loại nguyên tố theo conđường di động chúng tự nhiên A.I Perelmanđã chia ngun tố thành nhóm: nhóm di động khí nhóm di động nước + Nhóm di động khí: gồm nguyên tố thụ động (khí trơ) như: He, Ne, Ar, Kr, Xe, nguyên tố chủ động ngun tố có khả hình thành hợp chất hoá học điều kiện sinh như: O, H, C, I + Nhóm nguyên tố di động theo nước: chia thành nhóm phụ theo tính di động tự nhiên theo ảnh hưởng điều kiện oxy hố khử đến tính di động nguyên tố: - Các nguyên tố di động mạnh mạnh: Cl, Br, S, Ca, Na, Mg, F, - Các nguyên tố di động yếu: K, Ba, Rb, Li, Be, Cs, Si, P, Sn, - Các nguyên tố di động môi trường glây, khử: Fe, Mn, Co - Các nguyên tố di động di động yếu mơi trường glây oxy hố trơ môi trường H2S khử: Zn, Cu, Ni, Cd, Pb - Các ngun tố nhóm lantan di động tự nhiên: Al, Ti, Cr, Bi * Phân nhóm theo mức độ sinh vật sử dụng: + Nguyên tố sinh vật sử dụng cực đại: C + Nguyên tố sinh vật sử dụng cao: N, H + Nguyên tố sinh vật sử dụng trung bình: O, S, P, B, + Nguyên tố sinh vật sử dụng ít: Fe, Al Câu 4: Định nghĩa thành phần pha đất Đặc điểm pha rắn đất? Định nghĩa: Tập hợp phần đồng thể hệ dị thể có thành phần đặc tính động thái nhiệt giống khơng phụ thuộc vào khối lượng gọi pha Đất coi hệ thống ba pha: pha rắn, pha lỏng pha khí Đặc điểm pha rắn: + Vật chất rắn chiếm khoảng 1/2 đến 2/3 khối lượng đất Trong vật chất rắn có 90 % hợp chất vô cơ, trừ đất than bùn đất bón nhiều phân chuồng, số lượng chất hữu chiếm > 50 % khối lượng chất rắn + Các pha rắn vô đất thường xuyên trạng thái biếnđổi từ cấu trúc nguyên tử không đều, không đồng sang cấu trúc đều, đồng kết q trình phong hố Một số pha rắn có thành phần đồng (các khoáng vật) đất nhận dạng: hai nguyên tố có nhiều đất oxi silic, chúng kết hợp với để hình thành 15 silicat phổ biến, liên kết Si-O khống vật cộng hóa trị nhiều mạnh liên kết kim loại – oxi điển hình Độ bền vững khống vật q trình phong hóa phụ thuộc vào tỷ số mol Si/O cấu trúc khoáng vật: tỷ số lớn khả chống chịu với mơi trường khống vật lớn khống vật epidot, zircon, rutin có khả chống chịu đói với phong hóa mơi trường đất Các khống vật từ kaolinit đến thạch cao gọi khoáng vật thứ sinh, chúng kết trình phong hoá khoáng vật nguyên sinh + Các chất hữu đặc biệt hợp chất mùn thành phần quan trọng pha rắn đất Các chất mùn có cấu tạo phức tạp, có màu đen, hình thành chuyển hố chất hữu vi sinh vật Hai hợp chất mùn nghiên cứu nhiều a xít humic a xít fulvic + Các nguyên tố vết đất thành phần quan trọng pha rắn Nguyên tố vết nguyên tố hố học có nồng độ pha rắn < =100 mg/kg Các khống vật đất giải phóng ngun tố vết cách từ từ vào dung dịchđất diễn q trình phong hố khống vật Q trình giải phóng nguyên tố vết dung dịch đất phụ thuộc nhiều vào đặc tính lý hố học đất như: pH, ơxi hố khử, hàm lượng nước Một số nguyên tố vết nguyên tố dinh dưỡng vi lượng cây: Cu, Mo ; số khác nguyên tố độc: Cd, Pb Câu Định nghĩa phần pha đất Đặc điểm pha khí pha lỏng đất? Định nghĩa: Tập hợp phần đồng thể hệ dị thể có thành phần đặc tính động thái nhiệt giống không phụ thuộc vào khối lượng gọi pha Đất coi hệ thống ba pha: pha rắn, pha lỏng pha khí Đặc điểm pha khí pha lỏng: + Các pha lỏng đất chiếm đến phần thể tích đất Pha lỏng chứa khí (khơng khíđất) chủ yếu hỗn hợp khí giống khơng khí khí +Do hoạt động sinh học đất, tỷ lệ thành phần khơng khí đất khác đáng kể so với thành phần khơng khí khí + Nước tìm thấy đất chủ yếu dạng ngưng tụ, hàm lượng nước khơng khí đất đạt 30 ml/lit đất ẩm Nước đất kho chứa chất rắn chất khí hồ tan, gọi dung dịch đất Các chất rắn hồ tan có khả phân ly thành ion dung dịch đất đóng vai trị quan trọng hố học đất Những ngun tố hố học hình thành ion mà nồng độ dung dịch đất khơng bị nhiễm nhỏ 1.0 mmol/m3 gọi nguyên tố vi lượng, nguyên tố khác gọi nguyên tố đa lượng + Sự hoà tan khí từ khơng khí đất vào dung dịch đất q trình quan trọng góp phần vào chu trình ngun tố hố học mơi trường đất Khi cân tồn khơng khí nước đất loại khí hai pha nồng độ khí dung dịchđất thấp, cân mơ tả dạng định luật Henry KH = A(dd)/PA KH số Henry(mol/m3atm), A(dd) nồng độ khí A dung dịch đất(mol/m3) PAlà áp suất riêng phần khí A khơng khíđất (atm) Câu 6: Sự biến đổi khoáng vật đất -đất hệ thống mở, thay đổi thường xuyên nước, sinh khối lượng mặt trời đất làm cho đất thay đổi theo thời gian, thay đổi phản ánh cách rõ nét qua sự phát triển bề mặt hình thái tầng đất chúng biểu rõ rang mặt khoáng vật học nhóm hạt sét đất: Theo giai đoạn phong hóa Jackson_sherman khống vật đất biến đổi qua giai đoạn Giai đoạn đầu,Giai đoạn trung gian,Giai đoạn cuối: Các giai đoạn nhận biết thơng qua khống vật đất +Gd đầu:các nhận biết nhờ sunfat,cacbon,silicat nguyên sinh, khoáng vật tồn đk đất khô, lạnh ẩm +Gd trung gian: đtr cho thạch anh, muscovite, aluminsilicat thứ sinh chiếm ưu nhóm hạt sét, khống vật tồn đất tác động điều điện rửa trôi mà ko làm thay đổi thành phần nguyên tố đa lượng, ko làm suy kiệt silic dioxit ko dẫn đến oxh hoàn tonaf ion sắt +Gd cuối: điều kiện rửa trôi mãnh liệt oxh mạnh, phong hóa xảy cịn oxit ngậm nước nhơm, ion sắ titan lại cuối Các phản ứng phong hóa diễn đất: phản ứng thủy phân, tạo phức, hịa tan, hidrat hóa có loại pu đinẻ hình: phản ứng thủy phân, phản ứng tạp phức anion với khoáng vật, phản ứng trao đổi cation, pu oxh khử, pư hydrat hóa khử - hydrat hóa +phản ứng thủy phân: NaAlSi3O8(rắn)+8H2O(lỏng) = (albit) Na+(dd) + Al(OH)2+(dd) + 3Si(OH)4o(dd) + 2OH-(dd) (1.2) hòa tan tương hợp NaAlSi3O8(rắn) + 8H2O(lỏng) = + o Al(OH)3(rắn) + (dd) + (albit) Na 3Si(OH)4 + OH (dd) (1.3) (gipxit) Sự hòa tan ko tương hợp +phản ứng tạo phức anion với khoáng vật đất: K2[Si6Al2]Al4O20(OH)4(rắn) + 6C2O4H2(dd) + 4H2O (lỏng) = (muscovit) 2K+(dd) + 6C2O4Al+(dd) + 6Si(OH)4o(dd) + 8OH-(dd) + trao đổi cation Sự trao đổi cation phản ứng phong hóa kết hợp với hòa tan ko tương hợp muscovite để hình thành vecmiculit đất, phản ứng giữ lại Ca2+ Si(OH)4 K2[Si6Al2]Al4O20(OH)4 (rắn) + 0,8Ca2+(dd) + 1,3Si(OH)4o(dd) = (muscovit) 1,1Ca0,7[Si6,6Al1,4]Al4O20(OH)4 (rắn) + 2K+(dd) + 0,4OH-(dd) + 1,6H2O(lỏng) (vecmiculit) (1.4) + phản ứng oxh khử: hòa tan ko tương hợp thường kèm theo oxh khử sắt hoạc nguyên tố oxh khử có lien quan q trình phong hóa Vd: phản ứng hịa tan ko tương hợp biotit (có chứa sắt 2) để hình thành vecmiculit (có chứa sắt lẫn sắt 3) gotit(chỉ chứa sắt 3) + phản ứng hidrat hóa khử- hidrat hóa: Sự biến đổi hematite thành ferihidrit anhydrite thành thạch cao 5Fe2O3(rắn0 + 9H2O(lỏng) = Fe10O15.9H2O(rắn) (hematit) (ferihydrit) (1.6) CaSO4(rắn) + 2H2O(lỏng) = CaSO4.2H2O(rắn) (1.7) (anhydrit) (thạch cao) Câu 7: Trình bày quy tắc Pauling? Qui tắc 1: Một đa diện anion hình thành bao quanh cation Khoảng cách cation – anion xác định tổng số bán kính riêng tương ứng số phối trí xác định bắng tỷ số bán kính cation so với anion Qui tắc 2: Trong cấu trúc tinh thể ổn định, tổng cường độ liên kết từ cation kế cậnđến anion giá trị tuyệt đối hố trị anionđó Qui tắc 3: Các cation trì phân ly lớn có anion nằm rải rác chúng để ngăn ngừa điện tích chúng Bằng thuật ngữ hình học điều có nghĩa đa diện anion có xu hướng không dùng chung cạnh mặt Nếu cạnh bị dùng chung, chúng bị ngắn lại Qui tắc 4: Trong cấu trúc bao gồm loại cation khác nhau, loại có hố trị cao số phối trí nhỏ có xu hướng khơng dùng chung phần đa diện với loại khác Qui tắc 5: Số loại ion khác chất cấu trúc tinh thể có xu hướng trở thành nhỏ Như số loại đa diện phối trí mạng đóng kín anion có xu hướng giảmđến tối thiểu Ý ngĩa quy tắc pauling:????? Câu 8: Các silicat nguyên sinh đất đặc điểm chung q trình phong hố chúng? • Các silicat nguyên sinh đất - Khoáng vật nguyên sinh khống vật hình thành đồng thời với đá mẹ nguyên tố hóa học đất kết hợp với lk (hóa trị ion) q trình địa chất cịn xuất đất phá hủy vật lý đá mẹ Nhưng đá mẹ sau bị phá hủy hóa học dẫn đến khơng cịn khống vật thứ sinh thành phần hóa học nón bị thay đổi - Sự phong hóa hóa học cac silicat nguyên sinh làm tăng them độ phì nhiêu tự nhiên hàm lượng chất điện ly đất - Các cation Na+, Ca2+, Mg2+ giải phóng nhờ phong hoá silicát nguyên sinh cung cấp lượng lớn cho nồng độ chất điện ly dung dịch đất vùng khơ hạn - Trong khống vật ngun sinh silicat chiếm >70% Các silicat nguyên sinh nằm hạt thô, không nằm hạt mịn , hạt nhỏ tiết diện tiếp xúc lớn => bị tác động manh cịn hạt thơ có tiết diện tiếp xúc nhỏ, kích thước hạt lớn => bị tác động - vùng đất có chứa nhiều mica hàm lượng kali tổng số cao kali dễ bị nghèo , mica bị phong hóa bị phong hóa khả giữ kalli không cao =>kali dễ bị tiêu nghèo - dạng cation tự tan dung dịch đất mà cần thiết cho trồng sản phẩm trình phân hủy khống vật - cấu trúc ngun tử khống vật slicat có nhân khối tứ diện oxit silic SiO4.khối tứ diện đứng riêng biệt mạch đơn mạch kép phiến cấu trúc khơng gian chiều • Xét nhóm: nhóm: olivin, pyroxen amphibol, mica, fenspat - Olivin: Gồm khối tứ diện oxit silic riêng rẽ giữ lại với cation kl hóa trị Ca,Mg,Fe,Mn phối trí bát diện +Đặc điểm:olivin có tỉ lệ Si/O2 silicat nguyên sinh Số lượng cộng hóa trị nhỏ lien kết hóa học=> dễ bị phong hóa tồn đất, q trình phong hóa olivine đất nhanh bắt đầu dọc theo vết nứt tren bề mặt tinh thể khống vật để hình thành lớp vỏ phong hóa bao gồm các pha rắn chứa sắt bị oxh smectit Các phản ứng chủ yếu tham gia vào trình biến đổi olivin pu thủy phân phản ứng oxihoa Fe thành Fe3 - Pyroxen Amphibol : chứa đựng mạch đơn mạch kép khối tứ diện oxit silic để hình thành đơn vị lặp lại Si2O6 Si4O11 + Đặc điểm: có tỉ lệ Si/O2 sấp sỉ 0,33-0,36 Bền olivin, có khả thay đồng hình Al3+ cho Si4+ Phản ứng phong hóa hai giống olivine tạo khoáng vật thứ sinh loại hình 1:1 monmosilomit Sản phẩm trình phong hóa silicat tạo smectit giàu Mg với Al cà Silic phối trí tứ diện Fe oxh phối trí bát diện đc tạo thành với oxit sắt vá oxit silic hịa tan, với ion NA, Ca, MG đc giải phngs dung dịch đất - Mica: hình thành từ hai khối tứ diện oxit silic kết hợp với mặt phẳng khối bát diện cation kl(ion Al,Mg,Fe, phối trí với O2 OH) +Đặc điểm: bát diện có 3kl hóa trị có vị trí cation khối bát diện lấp đầy để cân diện tích phiến nhị bát diện Nếu cation hóa trị vi trí lấp đầy => phiến tam bát diện có thay đồng hình Al cho Si, Fe cho Al Fe2, Al cho Mg Có dạng chủ yếu muscovit mica trắng nhị bát diện thành phần Al Fe hóa trị 3,bioti mica den tam bát diện có thành phần cation hóa trị - fenspat: ????????????????????? • Các đặc điểm q trình phong hóa silicat ngun sinh Mất Al phối trí khối tứ diện Sự oxihoa Fe II Sự tiêu thụ protovi Sự giải phóng Si cation kl: Na,K,Ca,Mg Trong trường hợp silicat dạng phiến (mica) cyngx có giảm quan trọng điện tích lớp với đặc điểm Al phối trí khối tứ diện oxh FeII Đọc lại lần câu Câu 9: Các khoáng vật sét đất đặc điểm chúng? - Khống vật sét aluminsilicat thành phần gồm có Al Si, chiếm ưu hạt sét đất gd trung gian đến gd nâng cao đỉnh phong hóa( chủ yếu gd trung gian) - Có cấu trúc giống mica lk phiến khối tứ diện phiến khối bát diện với + khối tứ diện : oxit silic SiO4 +khối bát diện gipxit Al(OH)6 - Các khối bát diện lk với khối tứ diện thông qua ionoxy đỉnh phiến diện khối tứ diện tạo nên lệch - Sự gắn kết khối tứ diện với khối bát diện tạo khoáng sét chia làm loại + Loại 1:1: Gồm phiến khối tứ diện phiến phối bát diện đại dieenjlaf kaolinit có cơng thức hóa học Si4Al4O10(OH)8.nH2O,khống sét loại ko có thay đồng hình +Loại hình 2:1; tạo từ hai khối tứ diện bên khối bát diện gipxit có loại đại diện ilit(1), smecht(2), vecmiculit(3) Đặc điểm chung: nhóm có điện tích giảm theo thứ tự 1>2>3, khác thay đồng hình +Loại 2:1:1 với lớp chung hidroxit clorit có phiến khối bát diện đơi( nhị bát diện) - Có phản ứng chủ yếu q trình phong hóa khống vật set + phản ứng trao đổi ion +phản ứng hòa tan mơi trường axit Các khống vật sét khống vật thứ sinh chủ yếu hình thành silicat nguyên sinh Câu 10: Các oxyt, hydroxyt đất đặc điểm chúng? Do có lượng lớn đá hòa tan thấp chúng điều kiện PH đất bình thường mà Al,Fe,Mn, hình thành dạng oxit ,oxyhydroxit,hydroxyt khác Được hình thành phong hóa trực tiếp silicat nguyên sinh thủy phân loại Silic khoáng vật Fe, khoáng vật set Smecht,kaolimit + Gơ tit: phổ biến Tuy nhiên điều kiện oxy (nghèo SiO2,giàu P2O3=> Secquioxit) có mật phối tử Fe dạng phức hạn chế kết tinh hóa Gơ tit bền với động thái nhiệt độ nhất=> pha rắn cuối set đất, có thay đồng hình Al cho Fe xảy thường xuyên , đặc biệt mơi trường PH thấp, đất chua, Al di động + Khoáng vật Al Gipxit khoáng vật chứa Al quan trọng dạng chủ yếu Al(OH)3 Các phiến khối bát diện kép tính đến cấu trúc liên kết với liên kết hyđro nhóm hydroxyl đối diện Liên kết hydro xuất nhóm hydroxyl nằm dọc theo cạnh của khối bát diện chưa lấp đầy phiến, làm cho bóp méo khối bát diện nhơm tăng lên vượt xa bóp méo gây dùng chung cạnh +Khoáng vật mangan,binesit Khoáng vật chứa mangan phổ biến đất binesit, cịn Lithiophorit oxyhydroxit mangan khác có đất chua Binesit bao gồm phiến khối bát diện 8- MnO6 liên kết kiểu định với ion Mn(III), Mn(II), Na(I) Ca(II) phối trí với nhóm hydroxyl phân tử nước Trong Lithiophorit, phiến khối bát diện MnO6 8- xen kẽ với phiến chứa khối bát diện Al0.67Li0.33 Câu 11 Cacbonat , sunphat đất đặc điểm chúng ? Các khoáng vật cacbonát quan trọng đất bao gồm canxit (CaCO3), dolomit [CaMg(CO3)2], nacolit (NaHCO3), trona [Na3H(CO3)2] soda (Na2CO3.10H2O) Trong đất, dolomit khoáng vật ngun sinh, canxit khống vật ngun sinh, khống vật thứ sinh Canxit thứ sinh giảm từ dd đất giàu Mg hòa tan thường giảm với MgCo3 để hòa tan canxit chứa Mg, cacbonnat Ca/Mg thứ sinh tạo thành lớp phủ khoáng vật khác Canxit đất sản phẩm phong hóa thong thường silicat nguyên sinh có chứa Ca cacbonnat nguyên sinh Sự hòa tan canxit từ cacbonnat nguyên sinh xảy thuận lợi có nhiều Co2 ,axit cacbonic hình thành Co2 hịa tan dung dịch đất đóng vai trị nguồn hịa tan Các sunfat Ca,Mg & Na tích lũy sản phẩm phong hóa đất đk khí hậu khơ, khống vật chủ yếu nhóm bao gồm thạch cao,thạch cao khan epsomit , Thenardit, mirabilit đất chua sunfat hình thành oxihoa biết đổi thạch caocos thể phản ứng với Fe Al có nhiều dd đất để giảm lại thành kl vật alunit khống vật hịa tan khơng tương hợp để hình thành gipxit ferihydrit cơng proton có dung dịch đất Câu 12: Các phân tử sinh học đất đặc điểm chúng? Các hợp chất khơng đặc trưng nhóm chất hữu quan trọng; bao gồm nhiều chất phổ biến sinh hoá đưa vào đất từ tàn dư thực vật, động vật bị phân giải, rễ tiết Một phần hợp chất khơng đặc trưng hình thành phân giải chất mùn đặc trưng Ví dụ, axit mùn tác dụng men bị phân giải thành axit amin, đường đơn chuyển vào dung dịch đất Nhóm bao gồm chất như: lignin, xelluloza, protit, đường đơn, sap, axit béo, nghĩa thành phần mô thực vật động vật thành phần chất thải hoạt động sống sinh vật Các hợp chất khơng đặc trưng có mặt đất trạng thái tự liên kết với phần vô đất Phần lớn hợp chất không đặc trưng phản ứng nhanh thay đổi điều kiện ngoại cảnh, nhiều chất dễ dàng vi sinh vật đồng hố phân giải, người ta coi chúng nguồn hoạt tính mùnđất Đất môi trường chứa đầy vi sinh vật 10 g đất phì nhiêu chứa lượng vi khuẩn dân số loài người Một kg đất chứa 500 tỷ vi khuẩn, 10 tỷ xạ khuẩn khoảng tỷ nấm Vi sinh vật đất đóng vai trị xúc tác cho phản ứng oxy hoá khử Các dịch vi sinh vật rễ thực vật tiết đóng vai trị quan trọng đối vớiđộ chua đất chu trình nguyên tố vết đất Trong số dịch này, axit hữu đặc trưng Caau13: Đặc điểm hợp chất mùn đất? Các chất mùn đặc trưng hợp chất cao phân tử có chứa đạm, màu sắc thẫm mức độ đậm nhạt khác Chúng axit mùn (các chất đặc trưng nhất) chất tiền mùn đặc trưng - loại sản phẩm tương tự mùnđặc trưng mớiđược hình thành humin Các chất tiền mùn đặc trưng giống sản phẩm trung gian trình phân giải tàn dư hữu ranh giới chúng không rõ ràng Humin bao gồm axit mùn liên kết chặt chẽ với phần vô đất, chất mùn đặc trưng bị khử cacboxyl khả hoà tan dung dịch kiềm, hợp chất hữu không đặc trưng khơng hồ tan, tàn dư chưa bị phá huỷ hoàn toàn cấu tạo ban đầu Như vậy, humin nhóm hợp chất hữu khác nhau, chúng phân biệt với nhóm khác chủ yếu tính chất khơng hồ tan mơi trường axit lẫn môi trường kiềm Các axit mùn khác hẳn nhóm chất hữu khác đất đặc tính thành phần Chúng oxi axit hữu cao phân tử chứa đạm có mầu nâu thẫm nâu đỏ Các axit mùn tách từ đất dung dịch kiềm (thường dung dịch NaOH 0,1-0,5N), sau theo độ hồ tan người ta tách axit humic, axit hymatomelanic axit fulvic Các phương pháp quang phổ hoá lý sử dụng axit mùn có đặc điểm cấu trúc axit humic fulvic có ảnh hưởng đến khả phản ứng hoá học chúng: - Đa chức: tồn nhiều nhóm chức khác phạm vi khả phản ứng rộng biểu hỗn hợp không đồng polyme tương tác lẫn - Điện tích đại phân tử: xuất đặc tính anion khung đại phân tử có ảnh hưởng đến khả phản ứng nhóm chức cấu tạo phân tử - Tính ưa nước: chiều hướng hình thành liên kết hyđro bền vững với phân tử nước solvat hố nhóm chức phân cực COOH OH - Tính khơng bền cấu trúc: khả phân tử thay đổi cấu hình riêng phân tử cho phù hợp với thay đổi pH, điều kiện oxy hoá khử, nồng độ chất điện phân liên kết nhóm chức Câu 14 Trình bày phản ứng trao đổi cation chất hữu đất ý nghĩa chúng? Chất hữu đất đóng vai trị quan trọng q trình đệm với proton lẫn nồng độ cation kim loại dung dịch đất Cơ sở hoá học khả đệm trao đổi cation Phản ứng trao đổi cation proton phân ly mùn đất cation dung dịchđất Ca2+ trình bày sau: SH2(r) + Ca2+(dd) = SCa(r) + 2H+(dd) SH2 biêủ thị số lượng mùn (S) mang mol proton phân ly SCa số lượng mùn tương tự mang mol Ca2+ trao đổ Phản ứng trao đổi H+- Ca2+ xảy sau: 2SH(r) + (dd) = S2Ca(r) + Ca 2+2H +(dd) trường hợp này, SH biểu thị số lượng mùn mang mol proton có khả phân ly S2Ca biểu thị gấp số lượng Dung tích trao đổi cation (CEC) mùn đất số mol tối đa điện tích H + phân ly từ đơn vị khối lượng mùn điều kiện cho nhiệt độ, áp suất, thành phần dung dịchđất hàm lượng mùn Phương pháp sử dụng rộng rãiđể đo CEC cho mùnđòi hỏi xác định số mol ion H+ đã2+ trao đổi phản +ứng: 2SH(r) + Ba (dd) = S2Ba(r) + 2H (dd) Đối với dung dịch axit fulvic chiết từ mùn lấy tầng đất Spodosol Việc thêm KOH đưa dung dịch đến pH 11, sau HCl thêm vào để làm giảm pH tạo phản ứng trao đổi: SK(dd) + H+(dd) = SH(dd) + K+(dd) Ý nghĩa chúng Câu 15: Trình bày phản ứng với phần tử hữu chất hữu đất ý nghĩa chúng? Các hợp chất hữu phản ứng với chất hữu đất chủ yếu có nguồn gốc từ thuốc trừ sâu, phân bón, phân xanh sản phẩm biến đổi của hợp chất Mùn dạng rắn, keo riêng biệt, lớp phủ bề mặt khống vật cố định hợp chất này, số trường hợp khử tác dụng độc chúng đáng kể Mùn dạng hoà tan, axit fulvic hình thành phức chất với hợp chất hữu sau hợp chất di chuyển cách tự với nước thấm sâu theo chiều sâu phẫu diện đất mùn đất mang điện tích âm dải pH chua Đặc điểm làm cho phản ứng chất trao đổi cation với hợp chất hữu có chứa nguyên tử N liên kết phối trí khối tứ diện (tạo thành bazơ bậc 4) mang điện tích dương Những cấu trúc xuất hợp chất dạng chuỗi (hợp chất béo) hợp chất chứa vòng benzen (hợp chất thơm), chất sau thường phổ biến điều chế thuốc trừ sâu sơ đồ phương trình tổng quát SK(dd) + H+(dd) = SH(dd) + K+(dd) Các hợp chất hữu có chứa nhóm chức mang điện tích dương dạng nhận thêm proton phản ứng với hợp chất mùn đất trao đổi cation Các hợp chất mùn chứa nhóm cacboxyl,hydroxyl, cacbonyl amin đa dạng bao quanh phân tử tạo nhiều triển vọng cho hydro liên kết với hợp chất hữu Nhiều khung phân tử chất hữu đất khơng tích điện Tuy cấu trúc khơng tích điện phản ứng mạnh với phần khơng tích điện hợp chất hữu tương tác Van Dec Van Tương tác Van Dec Van bao hàm liên kết yếu đơn vị phâncực liên tục (như OH C=O) gây có mặt phân tử bên cạnh Tương tác Van Dec Van gây kết tương quan trạng thái phân cực thay đổi gây cấu hình điện tử phân tử không phân cực cạnh Tương tác van Dec Van hợp chất không phân ly phần không phân ly hợp chất với chất hữu đất thường mạnh tương tác hợp chất với nước đất Sự tăng của độ hoà tan nước tương ứng với giảm phân bố vào chất hữu đất Phù hợp với quan điểm người ta quan sát thấy rằng, tốc độ phản ứng hợp chất hữu khơng phân ly mùn đất mô tả chế liên quan đến khuếch tán chất hữu vào keo mùn (sự khuếch tán hạt) thay cho chế khuếch tán màng mỏng chế chi phối trao đổi cation Câu 16: ‘Trình bày phản ứng với khống vật chất hữu đất ý nghĩa chúng? Lớp phủ bên ngồi khống vật đất hợp chất mùn đóng vai trị quan trọng chu trình ngun tố hố học hình thành hạt kết đất Mùn liên kết với khoáng vật sét bền chống lại phá hủy sinh học có bề mặt phản ứng với chất hoà tan dung dịch đất Nhưng hoà tan phần lớp màng mùn giải phóng các hợp chất hữu hòa tan hệ động vật thực vật đất cung cấp số anion phản ứng dung dịch đất, ion liên kết với khống vật sét khơng bị phủ lớp màng giúp hoà tan chúng Cơ chế trao đổi cation B+(dd) + M+ = B+ + M+(dd) đó: B đơn vị phân tử có chứa nguyên tử N tạo thành bazơ bậc chuỗi chất béo nhân thơm dị vòng; M + cation kim loại trao đổi hoá trị liên kết từ ban đầu với lớp mặt khống vật sét mơ tả ký hiệu  Ví dụ cụ thể quan trọng B + đơn vị có chứa nhóm amino thu thêm proton NH3+ Cơ chế thu thêm proton có liên quan đến kết hợp nhóm chức hữu mơt proton liên kết bề mặt proton phân tử nước có tính axit solvát hoá cation kim loại trao đổi hoá trị Các bề mặt khống vật đất biểu lộ tính axit theo số cách (sự trao đổi proton, phân ly nhóm hyđrơxyl, thuỷ phân cation kim loại solvat hoá ) Tính axit bề mặt tạo khả cho nhóm chức hữu chọn lọc proton NH2 C=O liên kết nhờ phản ứng thu thêm proton Cơ chế nàyđược xem quan trọng điều kiện pH thấp hàm lượng nước đất thấp mà độ axit bề mặt khoáng vật lớn Cơ chế hấp phụ yếu khác anion nhóm chức phân cực (ví dụ: nhóm cacboxyl nhóm cacbonyl) liên kết cầu nước (water bridging) bao hàm tạo phức với phân tử nước solvát hoá cation trao đổi: B + (H2O)Mm+ = B(H2O)Mm+ đó: B ion đơn vị phân tử phân cực, Mm+ cation trao đổi Liên kết cầu nước xuất M cation solvát hoá mạnh (ví dụ Mg2+) trường hợp B thay phân tử nước Nếu B thay phân tử nước, liên kết trực tiếp tạo thành B Mm+ chế liên kết gọi liên kết cầu cation Rõ ràng là, liên kết cầu nước, liên kết cầu cation xảy phụ thuộc vào chất nhóm chức Sự trao đổi phối tử phản ứng nhóm cacboxyl với oxyt kim loại cạnh khoáng vật sét phong phú không trực tiếp -MOH(r) + H+(dd) = -MOH2+(r) -MOH2(r) + S-COO- = -MOOC-S(r) + H2O(l) đó: -MOH biểu thị molhydroxyl liên kết với kim loại M (M = Al Fe) khoáng vật đất S-COO- mol nhóm cacboxyl hợp chất mùn Câu 17:.Khái niệm dung dịch đất? Phương pháp chiết dung dịch đất? Kn: Dung dịch đất hỗn hợp gồm nước chất hòa tan natri clorua hay khí cacbonic Nói xác hơn, người ta xem dung dịch đất pha lỏng đất mà thành phần chịu ảnh hưởng dịng chảy vật chất lượng với xung quanh với từ trường trái đất Phương pháp chiết dung dịch đất phương pháp hay dùng thu lấy nước rút ra, thay chất lỏng không tan nước chiết trực tiếp hút chân không, áp suất hay li tâm Việc thu thập nước rút từ tầng đất hay phẫu diện có ưu điểm lấy mẫu dung dịch đất ngồi thực địa, dễ thay đổi phá hủy mẫu nước rút tự nhiên phản ứng thành phần hòa tan với thiết bị thu nước Một hạn chế nữa, đất phải bão hòa nước gần thời điểm lấy mẫu Việc thường dẫn tới thay đổi lớn thể tích mẫu ảnh hưởng đến thành phần dung dịch thu Phương pháp thay liên quan đến việc sử dụng chất lỏng hữu đặc, khơng phản ứng, tan (ví dụ triclotrifloetan), li tâm với mẫu đất để đẩy pha lỏng đất dịch lỏng thay có tỷ trọng lớn làm pha lỏng lên ống li tâm Có thể lấy 60% dung dịch đất phụ thuộc vào thành phần giới làm nhiễm bẩn không đáng kể Phương pháp thay có ưu điểm khơng địi hỏi mẫu đất phải bão hòa nước, cần phải phá vỡ (xáo trộn) cấu trúc đất dùng thiết bị phịng thí nghiệm chuyên dụng Trong phương pháp chiết chân không, pha lỏng đất thực địa, hay mẫu đất "bị xáo trộn" bão hòa trước với nước phòng thí nghiệm, lấy cách lọc chân khơng Phương pháp xen lẫn mặt tiêu cực tích cực máy lọc (chủ yếu từ phản ứng hấp phụ - phản hấp phụ với cấu tử hịa tan) dung dịch chiết qua Cũng có thay đổi tác động chiết chân khơng đến kiểu dịng chảy dung dịch đất đến phản ứng hoá học cấu tử hòa tan với pha rắn đất Cuối cùng, mẫu đất bão hòa nước trước chiết thành phần dịch chiết khác xa so với thành phần dung dịch đất "thực" Các khó khăn có phương pháp chiết áp suất phương pháp li tâm, kỹ thuật chiết chân khơng chuẩn hóa thuận tiện cho phân tích thơng thường Nó thường cung cấp dung dịch mà thành phần phản ánh phản ứng thực dung dịchđất phần rắn đất Câu 18: Thành phần phức chất tan dung dịch đất? - Phức chất gồm phần: phần ion trung tâm anion cation phần phối tử lien kết với nhau.điện tích ion trung tâm phối tử khác dung dịch gọilà phức tan,vì chất tan tồn dạng phức - Khi phối tử phần hữu hay nhiều nhóm chức of phối trí đơn lẻ phối tử với cation kl phức chất => gọi chelat Vd: hợp chất mùn Mg lk với CHC => chelat - Phức cầu nội : Nếu nhóm trung tâm phối tử phức chất tiếp xúc trực tiếp, phức chất - Phức cầu ngoại: hay nhiều phân tử nước xen nhóm trung tâm phối tử - Phức chất solvat : phối tử phân tử nước - Các phức cầu nội bền so với phức cầu ngoại vi phức cầu ngoại dễ dàng sảy lk ion cộng hóa trị cách trực tiếp trung tâm phối tử cịn phức cầu nội ngược lại - Mỗi dung dịch đất bình thường chứa tới 100-200 phức chất tan khác nhau,nhiều phức chất chứa cation kim loại phối tử hữu - PH chi phối tồn phức chất Câu 19 Sự hình thành phức chất sunfat trung tính với cation hố trị hai nhóm trung tâm M2+(dd) + SO42- (dd) = MSO (dd) (trang 67 -68) giào trình Caau20: Giả sử dung dịch đất có pH = 4,6, tổng nồng độ Al 10 mmol/m Dung dich có phối tử: Sunfat, florua, axits fulvic với nồng độ tương ứng là: 50, 10 mmol/m3 Viết phức chất hoà tan Al xuất dung dịch, cân chất Al, số bền điều kiện phức chất Al tạo thành hệ số phân bố cấu tử Giáo trình:trang 70 Câu 21: Định nghĩa nhóm chức bề mặt, phân loại nhóm chức bề mặt -DN: Người ta cho số nhóm chức có hợp chất hữu polyme hố để hình thành mùn đất có vài nhóm tồn bề mặt phân cách chất hữu đất thể rắn dung dịchđất Các đơn vị phân tử nhóm chức bề mặt, chúng thò từ bề mặt thể rắn vào dung dịch đất Trong trường hợp chất hữu đất, nhóm chức bề mặt tất yếu phải đơn vị phân tử hữu Nói chung chúng liên kết với chất rắn hữu cơ, với chất rắn vơ có xếp cấu trúc để liên kết với phân tử nhỏ thay vật liệu polyme mùn đất khoáng vật sét -Phân loại nhóm chức bề mặt: Câu 22: Sự hấp phụ gì? Các chế hấp phụ bề mặt đất Sự hấp phụ tích tụ vật chất bề mặt tiếp xúc pha rắn pha lỏng Vật chất tích tụ bề mặt theo xếp phân tử hai chiều gọi chất bị hấp phụ Bề mặt chất rắn mà tích tụ vật chất gọi chất hấp phụ Một phân tử hay ion dung dịchđất bị hấp phụ gọi chất bị hấp phụ Các chế hấp phụ bề mặt đất(3 chế) Sự hình thành phức cầu nội phức bề mặt cầu ngoại trình bày Nếu ion bị hydrát hố khơng hình thành phức chất với nhóm chức bề mặt tích điện mà trung hồ điện tích bề mặt người ta gọi bị hấp phụ đám ion khuếch tán (hình 5.3) Cơ chế hấp phụ liên quan với ion phân ly hồn tồn từ nhóm chức bề mặt, chúng tự di chuyển khơng xa dung dịchđất Các chế hấp phụ đám ion khuếch tán phức bề mặt cầu ngoại liên quan với liên kết tĩnh điện, ngược lại chế phức bề mặt cầu nội liên quan với liên kết ion liên kết cộng hoá trị Vì liên kết cộng hố trị phụ thuộc nhiều vào cấu hìnhđiện tử đặc trưng (riêng) nhóm chức bề mặt lẫn ion tạo phức nên xem tạo phức bề mặt cầu nội hấp phụ đặc trưng Sự tạo phức theo chế đám ion khuếch tán phức bề mặt cầu ngoại gọi hấp phụ không đặc trưng (nonspecific adsorption) phụ thuộc vào cấu hình điện tử nhóm bề mặt ionđược hấp phụ Câu 23: Định nghĩa điện tích bề mặt, loại điện tích bề mặt ý nghĩa chúng DN: ... quan điểm hoá học, đất hệ sinh địa hoá học mở đa thành phần, bao gồm Đất lớp tơi xốp tạo mặt vỏ trái đất tác động q trình phong hố bắt nguồn từ tượng sinh học, địa chất nước Đất không giống đá... trình địa chất cịn xuất đất phá hủy vật lý đá mẹ Nhưng đá mẹ sau bị phá hủy hóa học dẫn đến khơng cịn khống vật thứ sinh thành phần hóa học nón bị thay đổi - Sự phong hóa hóa học cac silicat nguyên... kl hóa trị Ca,Mg,Fe,Mn phối trí bát diện +Đặc điểm:olivin có tỉ lệ Si/O2 silicat nguyên sinh Số lượng cộng hóa trị nhỏ lien kết hóa học= > dễ bị phong hóa tồn đất, q trình phong hóa olivine đất