Agyag ásványi anyagok, szerkezetük, tulajdonságaik és jelentősége a talaj tudományában
Több mint kilencven százaléka ásványi összetevőkből áll, és tartalmazza a növények tápanyagainak fő állományát. A talaj egy polidiszperz rendszer, és meglehetősen összetett mechanikai, ásványi-logikai és kémiai összetételű. Példa a táblázatban. Az 1.1. Ábra mutatja a talaj szilárd fázisának átlagos kémiai összetételét (AP Vinogradov szerint).
Amint az táblázatból látható, a talaj szilárd fázisának csaknem fele oxigénben, egyharmad szilíciumban, több mint 10% alumíniumban és vasban, és csak 7% az összes többi elemben. Az összes felsorolt elem közül csak a nitrogén (és részben a szén, a hidrogén, az oxigén, a foszfor és a kén is) található a talaj szerves részében. Minden más elem a talaj ásványi részébe esik, amely nagyszámú különböző ásványi anyagból áll, részecskék formájában, 10 -9 és 10 -3 m közötti méretűek.
A talajban található összes ásványi anyagot elsődleges és másodlagos eredetre osztják. Az ásványi anyagok elsősorban magmatikus eredetűek. Ezek közül a kvarc (szilícium-dioxid), a felszipálok, amfibolok, piroxének és micák a leggyakoribbak a talajban, azaz az ásványi anyagok,
1.1. Táblázat A talaj szilárd fázisának átlagos kémiai összetétele
szilícium oxigénvegyületek. Ezek az ásványok alkotják a magmás és talajképző kőzetek nagy részét. A talajokban az elsődleges ásványi anyagok általában többé-kevésbé nagy méretű 10-3 és 10 -6 m méretű részecskék formájában vannak jelen, és csak nagyon kis részük nagyobb diszperziót mutat.
Az elsődleges ásványok instabilak a Föld felszínének körülményei között, és az időjárási erők hatására stabilabb vegyületek - másodlagos ásványok. Az időjárási folyamatot tisztán fizikai (hőmérsékleti ingadozások, szél, víz hajtóereje), valamint kémiai és biológiai tényezők hatása alatt végezzük. Ennek eredményeként egyszerű összetételű ásványi anyagok keletkezhetnek primer ásványi anyagokból: vas (II) és (III) hidroxidokból, alumíniumból, szilícium-hidroxidból és néhány egyéb vegyületből.
Ezenkívül az időjárási folyamat során összetettebb szerkezetű (alumínium- és ferrisilikátok) másodlagos ásványi anyagok is keletkeznek. Ezek az utóbbiak sokkal inkább kodifikáltak, mint az elsődlegesek, és rendkívüli jelentőséggel bírnak a talaj alapvető tulajdonságának megteremtésében - termékenységében.
A komplex összetétel összes másodlagos ásványi anyaga lamellás szerkezetű, és kémiailag kötött vizet tartalmaz. Mivel ezek az ásványok a különböző agyagok legfontosabb összetevői, ezek agyag vagy agyag ásványok.
Az agyag-ásványok száma meglehetősen nagy, de a talajban a legelterjedtebb és legfontosabb a termékenységhez alapvetően három ásványi csoport: kaolinit, montmorillonit és hidromikró.
A kaolinit csoport ásványi anyagai közé tartoznak a kaolinit [Al2Si2O5 (OH) 4] és a halloizit [Al2Si2O5 (OH) 4 · 2H2O], valamint néhány más ásványi anyag. A kaolinit agyagok kb. 20-25% -ban tartalmazzák az üreges részecskék (kevesebb, mint 0,001 mm), amelyek közül 5-10% kolloid részecskék (kisebb, mint 0,25 mikron). Ennek a csoportnak az ásványi anyagai gyakran megtalálhatók sokféle talajon. Viszonylag kis duzzanatot és tapadást mutatnak.
Az ásványok a montmorillonit csoport talajok legnagyobb terjedési HN montmorillonit [Al2 Si4 O10 (OH) 2 · NH2 O], beidellit [Al2 Si3 O9 (OH) 3 · NH2 O], nontronit [Fe2 Si4 O10 (OH) 3 · NH2 O ] és mások. A montmorillonit gly-HN rendelkeznek eltérően kaolinit nagy duzzadóképességű, tack és kohéziót. Az ilyen nagyon jellemző a magas fokú diszperzió (80% a részecskék kisebb, mint 0,001 mm, amelynek 40-45% -kal kevesebb, mint 0,25 mikron).
A talajban található agyag ásványok között nagy terület van a hidromicikum ásványi anyagainak. Ez a csoport magában foglalja a hidromuszkovit (illit) 2 [(Si, Al) 4 O10] (OH) 2 · NH2 O>, hidrobiotitot 3 [(Al, Si) 4 O10] (OH) 2 · NH2 O> és vermikulit 2 [ (A1, Si) 4O 10] (OH) 2 · 4H20.
Az agyag ásványi anyagok szerkezetben különböznek egymástól.
A különböző agyag ásványi anyagok kristályrácsja ugyanabból az elemi szerkezeti egységből épül fel, amelyek szilícium- és oxigénatomokból, valamint alumíniumból, oxigénből és hidrogénatomokból állnak. A fent felsorolt elemeken kívül agyag ásványi anyagok lehetnek Fe, Mg, K, Mn stb. Az agyag ásványi anyagok túlnyomó többségében réteges szerkezetű és réteges szilikátokhoz tartoznak. A legújabb röntgendiffrakciós és elektrondiffrakciós vizsgálatok szerint agyag ásványi rétegek szilícium-oxigén és oxigén-hidroxil-alumínium vegyületek kombinációjából állnak.
Megállapították, hogy a talajfelszívókapacitás, a hidrofilitás, a kapcsolódás, a tapadás, a környezet és számos egyéb reakció legfontosabb fizikai-kémiai és víz-fizikai tulajdonságai közvetlenül függenek az ásványtani összetételektől. Napjainkban ismeretes, hogy a növények bizonyos tápelemeinek rendelkezésre állása nagymértékben függ a talajban található ásványi anyag típusától és a diszperzió mértékétől.
Az agyag ásványi anyagokat elsősorban az alig (1 μm-nél kisebb) talajfrakcióban koncentrálják. Ennek a frakciónak az összetétele és szerkezete nagymértékben meghatározza a talaj abszorpciós képességét a kationok és anionok vonatkozásában. Minél nagyobb a talaj abszorpciós kapacitása, annál nagyobb a tápanyag-ellátás, ezért jobb termékenységet eredményez.
A kaolinit csoport ásványi anyagai élesen különböznek a montmorillonit tulajdonságaitól. A kaolinit nagyon kis abszorpciós kapacitással rendelkezik (0,07-0,10 μg-ekv / kg); gyakorlatilag nem forog, és nagyon kevés vizet tartalmaz. A talajok, amelyekben ez az ásvány nagyon csekély, az alacsony abszorpciós kapacitás miatt alacsony termékenység jellemzi. A kaolinit magában nem tartalmaz abszorbeált bázisokat, ezért nem táplálkozási forrást jelent a növények számára. Sok kaolinit tartalmazó talaj jól reagál a kálium és más bázisok bevezetésére.
A hydromica csoport ásványi anyagai rendkívül gazdag káliummal ültethetőek (6-7% -ig). A hidromikra abszorpciós kapacitása többszörös, mint a kaolinité, de két vagy háromszor kisebb, mint a montmorillonit. A sok hidromikus ásványt tartalmazó talaj gyakorlatilag nem igényel kálium-trágyát.
Számos tudós munkájában megfigyelhető az agyag ásványi anyagok aktív részvétele a talaj, kálium és nyomelemek foszfáttartalmának növelésében. A sesquioxidok talajában való jelenléte, valamint a mobil alumínium növényekre mérgező hatása nagymértékben diszpergált (agyag) ásványi anyagok összetételének és szerkezetének köszönhető. Így a másodlagos ásványi anyagok minőségi és mennyiségi összetétele az elsődleges értékek egyike a talaj alapvető tulajdonságának megteremtésében - termékenységében.
7.§. A folyékony aggregátum állapot jellemzői.
A folyadékok tulajdonságaikban köztes helyzetben vannak a szilárd anyagok és a gázok között, és mindkettőjükhöz hasonlóak. Egyes tulajdonságok esetében a folyadékok hasonlóak a gázokhoz: folyékonyak, nem rendelkeznek határozott alakkal, amorfak és izotrópok, vagyis homogének a tulajdonságaik bármelyikében. Másrészt a folyadékok volumetrikus rugalmassággal rendelkeznek, mint a szilárd testek. Rugalmasan ellenállnak nemcsak átfogó tömörítésnek, hanem átfogó nyújtásnak is. A molekulák hajlamosak az űrben elrendezett rendezésre, vagyis a folyadékok kristályszerkezetének alapjai.
A folyadékok nagy folyékonyságban különböznek egymástól, és a hajó alakját veszi fel, amelyikben találhatóak.
Egy folyékony molekula átlagos kinetikus energiája elég ahhoz, hogy egy egyensúlyi pozícióból egy másikba ugorjon, de ez az energia nyilvánvalóan nem elegendő ahhoz, hogy teljes mértékben leküzdje a környező molekulák kölcsönhatásának erőit. A folyadékból csak kis számú leggyorsabb molekula tört ki (az elpárolgás folyamata). A folyékony molekulák hőmozgásai nem lépik túl a kohéziós erők határait, ezért a folyadékok állandó térfogatúak.
A folyadékok tulajdonságaiban nagy szerepet játszik a molekulák térfogata, alakja és polaritása. Ha a folyadék molekulái polárisak, akkor a komplex komplexben két vagy több molekula társulása (union) történik (1.5. Ábra). Folyadékok, mint például víz, folyékony ammónia, az úgynevezett hidrogénkötés jelenléte fontos szerepet játszik a molekulák társulásában.
A folyadékok tulajdonságai nagymértékben függenek molekulaszerkezetük mértékétől. A tapasztalatok azt mutatják, hogy a kapcsolódó folyadékok magasabb forrásponttal rendelkeznek, kisebb a volatilitás. Ahogy a hőmérséklet emelkedik, a komplexek bomlanak és erősebbek, annál gyengébbek a komplex molekulák kölcsönhatásának erősségei.
Amint már említettük a fejezet elején, vannak úgynevezett kristályos folyadékok vagy folyadékkristályok is. amelyek folyadékokként, mint kristályos anyagok, anizotróp tulajdonságokkal rendelkeznek. Megkülönböztetni a termotróp és a lyotróp folyadékkristályokat.
Meg kell jegyezni, hogy a részleges rendelési molekulák jellemző egy sor biológiailag fontos anyagok - .. fehérje-lipid rendszerek koleszt-Rina, sói bizonyos zsírsavak, stb A szigorú rendezés, általában ha acteristic biológiai rendszerekre, meghatározva egy speciális típusú szerves a makromolekuláris struktúrák, és lényegében dinamikus. In vivo, a rendelési által fenntartott egyensúly között folyamatosan folyamatban a bomlás és a kialakulása az anyagok és con-kapcsolódó növekedése az entrópia a rendszer, amelyben a szervezetben.
8.§. A folyadékok belső súrlódása (viszkozitása).
Minden test ellenáll a médiumnak, amelyben mozog. Ha vizet, cukorszirupot, glicerint, mézet stb. Összekeverünk egy üvegrúddal, akkor a rúd mozgása ellenáll. A testmozgással ellentétes erő a súrlódás erőnek nevezhető.
Amikor a test a saját részecskéiből való mozgásnak ellenáll, az ellenkező erőt belső súrlódásnak vagy viszkozitásnak nevezik. Így a viszkozitás belső súrlódás, amely a folyadék ko-áram rétegeinek viszonylagos mozgásában nyilvánul meg, és függ a molekulák közötti kohéziótól (kölcsönhatástól). Minden folyadékban, amikor bizonyos rétegek másokhoz képest mozognak, többé-kevésbé jelentős súrlódási erők lépnek fel ezeknek a rétegeknek a felületén. Az F belső súrlódási erő közvetlenül arányos a folyadékrétegek S területével, amelyek dörzsölnek egymással és mozgásuk sebességével, és fordítottan arányosak ezeknek a rétegeknek a távolságához.
(Newton-képlet), hol # 951;) az arányossági együttható.
Ha a terület S = l m 2. dU / dx = 1, akkor F = # 951; és a viszkozitás együtthatója vagy a belső súrlódási tényező. Ez az együttható a folyadék természetétől és hőmérsékletétől függ. Az (I, 30) egyenletből meghatározzuk