Các quá trình hóa học đặc trưng trong đất

TRƯỜNG THPT NGUYỄN VĂN CỪ CHUYÊN ĐỀ: CÁC QUÁ TRÌNH HĨA HỌC ĐẶC TRƯNG TRONG ĐẤT GV Tơ Ngọc Hân TPHCM, 2021 I Các q trình hóa học đặc trưng đất Q trình chua hóa 1.1 Khái niệm: Chua hóa q trình tự nhiên liên quan đến hình thành đất chua hóa vùng ẩm nơi có lượng mưa lớn gây rửa trơi mạnh Ngồi độ chua đất người gây thông qua hoạt động bón phân, đốt rừng… Đất chua đất có nhiều axit, chứa ion H+ nhiều ion Fe3+ hay Al+ loại ion gây bất lợi cho việc giữ gìn cấp dinh dưỡng trồng, làm cho đất dần đặc tính sinh hóa Căn vào trị số pH để chia đất thành dạng: Đất chua (pH 7,5), sở để xây dựng kế hoạch cải tạo sử dụng đất hiệu 1.2 Nguyên nhân Đất bị chua rửa trôi nước mưa, nước tưới dư thừa Nước mang chất dinh dưỡng hòa tan, có chứa nhiều chất kiềm như: canxi (Ca), Magiê (Mg), Kali (K)… xuống tầng đất sâu, sông suối, ao hồ làm cho đất chất kiềm, trở nên chua Cây trồng hút dinh dưỡng (N,P,K), hút nhiều (Ca, Mg…) trồng nhiều vụ/năm, giống suất cao, lượng Ca Mg đất nhiều Sự phân giải chất hữu thải nhiều loại axit Cacbonic (H2CO3), axit Sunfuric (H2SO4), axit Nitric (HNO3) axit Axetic (CH3COOH)…các axit hịa tan Ca, Mg rửa trơi, làm cho đất chua Mặt khác, bón phân khống mang gốc axit như: Phân Sunfat amôn (SA), Clorua kali (KCl), Sunfat kali (K2SO4), Suppe lân…cũng làm đất bị chua Mưa axit nguyên nhân làm cho đất bị chua: Mưa chứa nhiều loại axit khác nhau, đóng góp H+ vào đất đường đi, hạt mưa hịa tan khí CO2 tạo nên axit cacbonic giảm pH nước mưa trước rơi xuống đất Ngồi ra, mưa xit cịn hịa tan hợp chất lưu huỳnh nito (do núi lửa, sấm sét, cháy rừng, đốt nhiên liệu) tạo nên tính axit cho đất 1.3 Tác hại: - Khi đất chua, khoáng sét đất bị phá vỡ, giải phóng ion Al 3+ tự gây bất lợi cho trồng - Nếu đất chua nhiều, ion Al3+ di động cao gây độc cho hệ rễ cây, làm cho rễ bị bó chùn lại không phát triển - Muốn sản xuất đất cần phải cải thiện độ chua đất trước gieo trồng 1.4 Cách xác định độ chua đất: - Đo trực tiếp đồng ruộng: + Máy đo pH: cần cắm máy đo pH xuống mặt đất cần kiểm tra độ pH, chờ phút kết hiển thị hình +Sử dụng bảng màu để xác định pH Cách làm:  Lấy mẫu đất trồng thuộc tầng lớp canh tác (hay phần đất có nhiều rễ non phát triển nhiều nhất)  Bỏ mẫu đất vào ly có đựng nước cất, khuấy để lắng thời gian từ 15 – 20 phút  Lấy giấy quỳ nhúng vào dung dịch đất đà pha loãng, cho nước thấm hết phần bề mặt giấy quỳ (2/3) Lấy giấy quỳ ra, đợi khoảng phút so sánh màu giấy quỳ chuyển với bảng màu pH - Gửi mẫu đến phịng thí nghiệm để phân tích: phương pháp xác nhất, phục vụ cho việc nghiên cứu Đồng thời, cịn giúp cho việc xác định nồng độ vơi trồng thơng qua việc đo pH xác Q trình oxi hóa khử 2.1 Khái niệm: Trong đất ln tồn chất oxy hóa chất khử, nên q trình oxy hóa- khử xảy phổ biến.chất oxy hóa chất có khả nhận electron, chất khử chất có khả cho electron Mỗi chất oxy hóa sau nhận electron trở thành chất khử gọi chất khử liên hợp với Mỗi cặp oxy hóa - khử liên hợp biểu diễn hệ thức: Ox + ne = Kh - Kh: chất khử liên hợp với chất oxy hóa - Ox: chất oxy hóa - ne: số electron mà Ox nhận để thành Kh Chất oxy hóa Chất khử Fe3+ + 1e Fe2+ Mn4+ + 2e Mn2+ Mn3+ + 1e Mn2+ Cl2 + 2e 2ClNhư phản ứng oxy hóa khử phản ứng chất oxy hóa khử có trao đổi electron hệ thống oxy hóa – khử ký hiệu Redox Trong đất chất oxy hóa O2; NO3-; Fe3+; Mn4+; Cu2+ số sinh vật hiếu khí Chất khử H2, Fe2+, Cu+ vi sinh vật kị khí Q trình oxy hóa - khử đất có thực vật vi sinh vật tham gia trình sinh học Trong điều kiện oxy hóa hay khử, chất hữu bị phân giải, nhiên, cường độ, sản phẩm phân giải có khác Để đặc trưng cho cường độ oxy hóa - khử dung dịch đất thường xác định điện oxy hóa – khử (kí hiệu Eh) 2.2 Các yếu tố ảnh hưởng Trong dung dịch đất có chứa nhiều hệ thống oxy hóa – khử (Redox) với nồng độ khác nồng độ chất oxy hóa khử hệ thống cao định điện oxy hóa – khử (Eh) mơi trường - Nồng độ oxy khơng khí đất, oxy hồ tan trtong dung dịch đất tiết vi sinh vật định Eh dung dịch đất - Độ ẩm thay đổi làm thay đổi Eh đất đất ẩm nhiều q trình khử mạnh, Eh giảm ngược lại đất khơ, q trình oxy hố mạnh, Eh tăng - Phản ứng dung dịch đất dung dịch đất ảnh hưởng đến Eh: Clark đưa số rH2: số phản ánh tương quan Eh pH rH2 = Eh/30+ pH rH2 = 28 – 34: đất thoáng rH2 =22 – 25: đất yếm khí rH2 5,5; >4 4 15