3. éất là cơ sở sinh sống và phỏt triển thực vật, là tư liệu sản xuất cơ bản của nụng
3.1. Keo đất
3.1.2. éặc tớnh cơ bản của keo đất
Khi nghiờn cứu keo đất người ta thấy cú 4 đặc tớnh quyết định nhiều tớnh chất cơ bản của đất, đú là:
a. Keo đất cú tỷ diện lớn
Tỷ diện là tổng số diện tớch bề mặt của một đơn khối lượng (g) hoặc một đơn vị thể tớch (cm3). Diện tớch bề mặt của cỏc hạt cú kớch thước khỏc nhau được thể hiện ở bảng 3.1. Keo đất cú kớch thước rất bộ nờn tỷ diện của nú rất lớn. Theo số liệu ở bảng 3.1, số lượng keo đất chỉ bằng 4% khối lượng pha rắn của đất, nhưng cú diện tớch bề mặt bằng 80% tổng diện tớch bề mặt của đất. Như vậy đất sột cú tỷ diện lớn nhất rồi đến đất thịt và bộ nhất là đất cỏt.
Bảng 3.1. Vai trũ của kớch thước hạt trong sự hỡnh thành diện tớch bề mặt của đất thịt trung bỡnh Kớch thước hạt (mm) Hàm lượng (%) Diện tớch bề mặt (m2/1g đất) % bề mặt tổng số 0,25 - 0,05 17 0,5 0,2 0,05 - 0,01 50 4,1 1,7 0,01 - 0,005 20 9,9 4,1 0,005 - 0,001 6 12,7 5,2 0,001 - 0,0001 3 18,8 7,8 0,0001 4 194,0 81,0 Tổng số 100 240,0 100,0
b. Keo đất cú năng lượng bề mặt
Cỏc phõn tử trong hạt keo chịu những lực tỏc động xung quanh như nhau nờn khụng cú gỡ đặc biệt. Phõn tử trờn bề măt hạt keo chịu cỏc lực tỏc động xung quanh khỏc
nhau vỡ nú tiếp xỳc với thể lỏng hoặc thể khớ bờn ngoài. Do cỏc lực này khụng thể cõn bằng lẫn nhau được, từ đú sinh ra năng lượng tự do, sinh ra năng lượng bề mặt chỗ tiếp xỳc giữa cỏc hạt keo với mụi trường xung quanh. Thành phần cơ giới đất càng nặng thỡ tỷ diện càng lớn và do đú năng lượng bề mặt càng lớn, khả năng hấp phụ vật chất càng cao.
c. Keo đất cú mang điện
éõy là một đặc tớnh rất quan trọng của keo đất mà cỏc hạt đất cú kớch thước lớn khụng cú. Do hạt keo cú kớch thước rất nhỏ nờn hạt nhõn của keo cú thể hấp phụ lờn trờn bề mặt cỏc ion khỏc nhau. Sự hấp phụ này phụ thuộc vào bản chất của keo. Tuỳ thuộc vào cấu trỳc của hạt keo mà keo đất cú thể mang điện õm hoặc điện dương. Trong đất cú keo õm, keo dương và keo lưỡng tớnh. Phần lớn keo đất mang điện õm
d. Keo đất cú tỏc dụng ngưng tụ
Keo đất cú thể tồn tại ở hai trạng thỏi khỏc nhau: trạng thỏi keo tỏn (sol) và trạng thỏi keo tụ (gel). Khi những hạt keo phõn bố trong một thể tớch nước thỡ chỳng nằm xa cỏch nhau, đú là trạng thỏi sol (hay hydrosol). Trong trường hợp này mụi trường phõn tỏn là nước, tướng phõn tỏn là cỏc hạt keo. Như thế sol chỉ keo ở trạng thỏi lơ lửng trong chất lỏng. Hiện tượng này do cỏc nguyờn nhõn: do thế điện động (điện thế zeta) làm cho cỏc hạt keo đẩy nhau khụng tiến lại gần nhau được, hoặc do màng nước bao bọc ngoài keo ngăn cản khụng cho chỳng dớnh liền nhau.
Song trong thiờn nhiờn lại cú cả quỏ trỡnh ngưng tụ, nghĩa là quỏ trỡnh biến sol thành gel. Quỏ trỡnh này chỉ xảy ra khi keo bị trung hoà điện hoặc sức hỳt giữa chỳng lớn hơn sức đẩy. Sự ngưng tụ keo cú thể do những nguyờn nhõn chớnh sau:
+ Keo ngưng tụ do tỏc dụng của chất điện giải: đõy là nguyờn nhõn chủ yếu. Ion chất điện giải tiếp xỳc với hạt keo, điện của keo sẽ bị trung hoà bởi ion mang điện trỏi dấu. Ta biết, đa số keo đất mang điện õm nờn núi chung chỳng bị ngưng tụ do cú cation trong dung dịch đất. Do chất điện giải là một muối, cỏc ion của muối này hydrat hoỏ lấy nước của hạt keo, làm giảm bề dày màng nước giỳp cho chỳng cú thể gần nhau; mặt khỏc ion muối ngăn cản khả năng điện phõn của cỏc cation trao đổi làm giảm điện thế zeta. Cả 2 nguyờn nhõn đú dẫn tới hiện tượng keo đất liờn kết với nhau mà ngưng tụ. Hoỏ trị của cation càng cao thỡ sức ngưng tụ keo càng mạnh. Nghiờn cứu sự ngưng tụ keo sột Gedroiz thấy rằng sức ngưng tụ của cation hoỏ trị 2 lớn gấp 25 lần cation hoỏ trị 1, cation hoỏ trị 3 gấp 10 lần cation hoỏ trị 2 (bảng 3.2). Cỏc cation hoỏ trị 1 như Na+, K+, H+ cú tỏc dụng ngưng tụ nhưng khụng bền, khi chất điện giải trong dung dịch bị rửa trụi thỡ xảy ra hiện tượng tỏn keo.
Bảng 3.2. Sự ngưng tụ keo sột phụ thuộc hoỏ trị chất điện giải
Hoỏ trị Chất điện giải Nồng độ chất điện giải khi keo bắt đầu ngưng tụ (N) 1 1 1 NaCl NH4Cl KCl 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 ghột nước. Keo ưa nước trờn bề mặt cú những phõn tử nước hoặc chất lỏng như dung dịch đất. Những keo ưa nước như gelatin, axit silicic, nhựa cõy, một vài chất hữu cơ trong đất, một số keo sột... Keo ghột nước như hydroxớt sắt, kaolinit... Chỳng khụng cú màng nước xung quanh nờn dễ ngưng tụ, chỉ cần dựng dung dịch muối nồng độ thấp. Trỏi lại cỏc keo ưa nước chỉ ngưng tụ trong trường hợp chất điện giải ở nồng độ cao. Những lỳc thời tiết hanh khụ hoặc hạn hỏn kộo dài làm cho đất khụ thỡ keo ưa nước cũng cú thể ngưng tụ do màng nước quanh nú bị mất.
+ Keo ngưng tụ do sự liờn kết hai hạt keo mang điện trỏi dấu
Như trờn đó núi, đa số keo đất mang điện õm. Tuy nhiờn vẫn gặp một số keo mang điện dương như keo Fe(OH)3, Al(OH)3, khi keo õm và keo dương kết hợp với nhau, sau lỳc trung hoà điện tạo thành gel hỗn hợp. Nếu số lượng keo õm nhiều gấp bội keo dương thỡ cỏc keo õm bao bọc keo dương tạo thành màng bảo vệ mang điện õm, kết quả lại tạo thành sol.