Azərbaycan Respublikası Təhsil Nazirliyi Lənkəran Dövlət Universiteti

Mübadiləvi udma tutumu. Kation mübadiləsinin izotermləri. Kation mübadiləsi və adsorbsiyası.

Kolloid hissəcikləri torpaqların sorbsion xassəsinin əsas daşıyıcılarıdır. Buna səbəb aşağıdakılardır:
1) torpaq kolloidləri hətta cüzi miqdarda belə torpağın bərk fazasının ümumi səthinin əsas hissəsini təşkil edir;
2) torpaq kolloidlərinin səthinin fiziki və kimyəvi təbiəti onlarda müxtəlif sorbsion proseslərin cərəyan etməsindən ötrü əlverişli şərait yaradır. Miqdarı torpaq kütləsinin 4%-ni təşkil edən kolloid hissəciklərinin səthi torpağın bərk fazasının ümumi səthinin 80%-dən az olmayan hissəsini təşkil edir. Bu hesablamalar hissəciklərin sferik quruluşa malik olması ehtimalı əsasında hesablanmışdır. Müxtəlif ölçülü səth torpaq hissəciklərinin bilavasitə ölçülməsi sübut edir ki, kolloidlərin torpağın ümumi səthinə real töhvəsi daha yüksəkdir, belə ki, torpaqdakı lilin çox hissəsi plastik formaya malikdir ki, bu da onun səthini əhəmiyyətli dərəcədə artırır. Torpaq kolloidlərinin səthinin təbiəti onların tərkibindən və quruluşundan asılıdır.

Torpaqda kation mübadiləsi aşağıdakı sxem üzrə gedir.

Ca
[TUK] Mg + 5KCl ←→ [TUK]5K + CaCl₂ + MgCl₂ +HCl
H
Beləliklə, torpağın fiziki-kimyəvi udma qabiliyyəti adı altında K.K.Hedroys ionmübadiləli sorbsiya və ya torpaqda kationların mübadiləsini başa düşürdü. Bu udma qabiliyyəti üçün ekvivalentlik və tam dönərlilik səciyyəvidir. Lakin torpağın mineral sorbentlərində izomorf əvəzləmə nəticəsində kationların mübadiləsiz udulması (sorbsiyası), həmçinin anioların mübadiləli udulması baş verir ki, o da torpağın fiziki-kimyəvi udma qabiliyyətinə aid edilir. Kationların mübadiləsiz udulması əksər torpaq tiplərində müşahidə edilir və bütün kationlar üçün müəyyən dərəcədə səciyyəvidir. Lakin başqa kationlarla müqayisədə kalium və ammonium kationları yüksək dərəcədə mübadiləsiz sorbsiya olunurlar. Bu ionlar üçün sorbsiya 100 q torpaqda bir neçə m-ekv təşkil edir. Bu zaman elementlərin bir hissəsi bitkilər üçün əlçatmaz olur. Eksperimentlər nəticəsində məlum olmuşdur ki, torpağa az miqdarda daxil olan Sr²⁺ və Cs⁺ kationları, həmçinin kalsium, maqnezium və hidrogen ionları mübadiləsiz udulur. Mineral sorbentlərdə mübadiləsiz udulma izomorf əvəzləmə nəticəsində, məsələn, Al³⁺ -un oktaedr şəbəkəsində Mg²⁺, Fe²⁺, Zn²⁺ və ya Li⁺ əvəzinə və s.
Torpaq polifunksional sorbent kimi qaz fazasından müxtəlif maddələri udma qabiliyyətinə malikdir. Bütün torpaqlar bu və ya digər dərəcədə su buxarını udur. Torpağın çox əhəmiyyətli su-fiziki xassəsi olan – maksimal hiqroskopikliyinin təyini buna əsaslanır. Maksimal hiqroskopiklik torpaq hissəciklərinin səthinin hidrofillik səviyyəsindən və torpağın ümumi səthindən asılıdır. Torpağın müxtəlif toksiki qazları, buxarlanmaya qabil pestisidləri, məsələn, heksaxloran, civə və onun birləşmələrini udması haqqında da məlumat vardır. Bu proseslər torpaqda bir çox toksikantların davranışında əhəmiyətli rol oynayır.
3.Torpaqda mübadilə kationları. Anionların udulması. Kationların mübadiləsiz udulması yüksək humuslu torpaqlarda və ağır qranulometrik tərkibə malik torpaqlarda özünü daha qabarıq göstərir. Anionların mübadilə olunan udulması (sorbsiyası) biryarımoksidlərin kolloid formaları ilə zəngin turş torpaqlarda daha yaxşı ifadə olunmuşdur. Torpaqlarda kimyəvi udma qabiliyyəti (və ya xemosorbsiya), K.K.Hedroysa görə, torpaq məhlulundakı ayrı-ayrı komponentlərin qarşılıqlı təsiri nəticəsində çətin həllolan çöküntülərin yaranmasından ibarətdir. Bu zaman torpağın yeni bərk fazasının yaranması baş verir. Torpağın uduculuq qabiliyyətinin bu növünə torpaq hissəciklərinin səthində qarşılıqlı çökdürmə qabiliyyəti olan ionların qarşılıqlı təsiri nəticəsində yaranmış çöküntüləri də aid etmək məqsədəuyğun olardı. Bu cür sorbsiya çöküntülü sorbsiya adını almışdır. Kimyəvi udma qabiliyyətinə kompleksəmələgətirən sorbsiya da aid edilir. Bu reaksiya zamanı torpaq məhlulundakı polivalent kationların sorbsiya olunan üzvi maddələrlə qarşılıqlı təsirindən koordinasiya əlaqəsinin yaranması hesabına komplekslər formalaşır. Kimyəvi udma prosesləri gil-humus komponentlərinin formalaşmasında və alüminosilikatların humus birləşmələri ilə qarşılıqlı təsirində əhəmiyyətli rol oynayır. Həmin tipdən olan birləşmələrin yaranmasında əhəmiyyətli rol mineral və humus komponentlərinin adgezion qarşılıqlı təsirinə məxsusdur. Adgeziya dedikdə müxtəlif tərkibli və quruluşlu səthlərin müxtəlif qüvvələrin təsiri altında bir-birinə yapışması başa düşülür. Torpaq strukturunun formalaşmasında da adgezion proseslərin rolu böyükdür. Torpaqlarda kimyəvi udma qabiliyyətinin müxtəlif növlərinə dair nümunələri nəzərdən keçirək:
1. Yeni bərk fazanın yaranması, məsələn, torpaq məhlulunda gübrənin tərkibindəki fosfatın iştirakı ilə reaksiya
2Al⁺ + Ca (H ₂PO₄)₂ → 2Al PO₄ + Ca²⁺ + 4H⁺ .

4.