Адсорбционные свойства почвенных коллоидов.

Адсорбция - изменение концентрации вещества на поверхности раздела двух фаз в связи с особыми свойствами поверхностного слоя. В почвах встречаются три типа поверхностей раздела фаз: 1) твердое тело – газ, 2) твердое тело – жидкость и 3) жидкость – газ. Адсорбироваться могут газы, жидкости и вещества, растворенные в жидкости.

У молекул, находящихся на поверхности, не полностью насыщены силы взаимного притяжения, за счет которых притягиваются частицы из газовой или жидкой среды. В жидкой фазе электроотрицательные почвенные коллоиды удерживают вокруг своих молекул катионы, которые сопровождают молекулу при ее движении. Среди катионов встречаются ионы Н⁺, металлические катионы Ca⁺, Mg⁺⁺, K⁺, Na⁺, положительные ионы NН₄⁺, Mn⁺⁺, Cu⁺⁺, Zn⁺⁺, в кислых почвах – Al⁺⁺⁺. Эти ионы называются обменными, так как могут участвовать в процессах обратимого обмена с ионами почвенного раствора. Обмен между поглощенными ионами и ионами почвенного раствора происходит непрерывно, при этом между ними устанавливается кинетическое равновесие. Все ионы поглощаются одинаково интенсивно. Поглощение зависит от валентности, степени гидротации и других причин. Гидротированные ионы поглощаются менее энергично, чем негидротированные. Поливалентные легче, чем одновалентные. По уменьшению активности поглощения ионы располагаются в следующем порядке: Al, Ca, Mg, Н, К, Na.

Вода, адсорбированная на поверхности почвенных частичек, приобретает особые свойства. На поверхности твердых частичек молекулы воды удерживаются под воздействием сил электростатического притяжения между ионами, располагающихся на поверхности твердых частиц, и диполяции воды. Поляризационные силы притягивают несколько слоев диполей воды. По мере удаления слоя диполей воды от почвенной частички, ориентация и сила их притяжения ослабляется. Силы притяжения поверхностного слоя почвенных частиц действуют на расстояние, равное нескольким диаметрам молекул воды. Адсорбированный слой воды на поверхности частичек теряет свою подвижность и сильно уплотняется. Если в обычных условиях плотность воды составляет 1 г/см³, то здесь она достигает 1,7 г/см³, что соответствует давлению в несколько десятков тысяч атмосфер. В результате высокой плотности воды она замерзает при температуре –78⁰С, не обладает электропроводностью, не содержит растворенных веществ, т.е. представляет собой “не растворяющий объем”.

Адсорбция может быть положительной, при которой увеличивается концентрация вещества в поверхностном слое, и отрицательной – уменьшение концентрации вещества в поверхностном слое.

Адсорбционные свойства почв зависят от удельной поверхности почвенных частиц, поэтому, чем тяжелее гранулометрический состав почв, тем большая их поглотительная способность. Адсорбционные свойства наиболее резко выражены у глинистых почв, менее – у суглинистых и песчаных.

Газы могут адсорбироваться сухой почвой. Их адсорбция заключается в конденсации газа вокруг коллоидной частицы. Адсорбция газа сопровождается выделением тепла. Газы, входящие в состав воздуха, поглощаются почвой с различной интенсивностью. Поглощению газов противостоит явление смачивания, т.е. смачивание будет происходить только тогда, когда сконденсированные на поверхности частицы газы будут вытеснены жидкостью.

Из составляющих частей воздуха, наиболее сильно адсорбируются водяные пары. Они, конденсируясь на поверхности частичек, дают начало образования водной пленки, которая называется гигроскопической влагой. Так как в воздухе над почвой и в почве всегда содержится некоторое количество водяных паров, то почва в естественных условиях не пересыхает до потери гигроскопической влаги.