Разделение почвенных коллоидов

По отношению к воде почвенные коллоиды делят на гидрофильные и гидрофобные. Гидрофильные коллоиды сильно гидратируются и набухают в воде. Они прочно удерживают вокруг себя несколько слоев ориентированных молекул воды. К гидрофильным относятся коллоиды органических веществ (в том числе и гумусовых кислот) и вторичных глинистых минералов. Эти коллоиды остаются более устойчивыми в коллоидном растворе. Гидрофобные коллоиды характеризуются слабой гидратированностью. Они слабо набухают в воде, способны свертываться и быстро выпадать в осадок. К гидрофобным относятся многие коллоиды минерального происхождения.

Коллоиды могут находиться в двух состояниях: золя (взвеси или коллоидного раствора) и геля (студенистого, хлопьевидного или аморфного коллоидного осадка). Возможен переход коллоида из состояния золя в состояние геля путем сцепления частиц (коагуляции). Обратный процесс, т. е. переход геля в золь при механическом воздействии, называется тиксотропией, а при вымывании водой — пептизацией. Состояние коллоидной системы зависит от электрического потенциала двойного электрического слоя коллоидных частиц и от степени их гидратированности. При повышении потенциала и увеличении заряда частиц, а также при насыщении почвы высокогидратированными катионами происходит пептизация почвенных коллоидов, т. е. переход во взвешенное состояние (в золь). При этом коллоидные частицы находятся в состоянии броуновского движения, отталкиваются друг от друга (одноименно заряженные частицы), создается устойчивая коллоидная система.

При понижении дзета-потенциала и гидратированности частиц состояние золя становится неустойчивым. И как только коллоид теряет заряд или он уменьшается настолько, что силы притяжения становятся больше сил отталкивания, коллоидные частицы начинают сцепляться, образуя хлопья, и выпадать в осадок, т. е. происходит процесс свертывания коллоидов, или коагуляция. Коагуляция коллоидов происходит главным образом при взаимодействии с электролитами (растворами солей, кислот и щелочей.) В растворе молекулы электролитов диссоциируют на катионы и анионы. Эти ионы, встречаясь в растворе с почвенными коллоидами, нейтрализуют заряд коллоидных частиц. Анионы нейтрализуют заряд базоидов, катионы — ацидоидов. Следовательно, ацидоиды коагулируют под влиянием катионов электролита, базоиды — при действии анионов. По коагулирующей способности и энергии их поглощения (трудности вытеснения) катионы располагаются в следующий ряд, названный К. К. Гедройцем лиотропным: Li+

Коагуляция почвенных коллоидов может осуществляться и в результате их старения, дегидратации (обезвоживания) при иссушении и замораживании почвы, а также вследствие электрических сил притяжения разноименно заряженных частиц. В последнем случае частицы, взаимно притягиваясь и соединяясь друг с другом, образуют агрегаты, называемые коагелями. Скоагулированные коллоиды могут переходить из состояния геля в золь, поэтому их называют обратимыми коллоидами. Обычно обратимыми являются все гидрофильные коллоиды, насыщенные одновалентными катионами (Na + , К+, Н + , NH4, Li + ). Поэтому свертывание коллоидов, вызванное этими катионами, неустойчиво, а структура почвы не будет водопрочной.

Если после коагуляции и высушивания коллоид вновь не пептизируется, т. е. переход геля в золь затруднен или невозможен, такие коллоиды называют необратимыми. К ним относятся преимущественно гидрофобные коллоиды, насыщенные двух- и трехвалентными катионами (Са2+, Mg2+, А13+, Fe3 + ). Эти коллоиды после коагуляции почти не пептизируют, а следовательно, обусловливают большую устойчивость и водопрочность структурных агрегатов почвы (например, в черноземах). Следовательно, эти катионы способствуют закреплению в почве гумусовых веществ.

Почвенные коллоиды благодаря их электрокинетическим свойствам играют большую роль в почвообразовании. Они способны. поглощать и обменивать ионы диффузного слоя мицеллы на ионы окружающего ее раствора. На этой способности основаны методы химической мелиорации почв и внесения удобрений.