Giáo trình Khoa học đất - Chương 6: Khoáng sét

Nội dung text: Giáo trình Khoa học đất - Chương 6: Khoáng sét

1. CHƢƠNG 6 Khoáng sét
2. Keo đất Ở trạng thái rắn khi trong dung dịch (lơ lửng) Tham gia hầu hết các phản ứng trong đất Gồm: - Keo vô cơ: Sét - Keo hữu cơ: Mùn
3. Keo sét theo thổ nhƣỡng học, những hạt có đƣờng kính < 1 mm hay 0,001 mm đƣợc gọi là những hạt keo Sét <0,002 mm Các loại keo sét 1. Sét Silicate 2. Sét Hydrous Oxide – Fe, Al
4. KEO ĐẤT PHÂN LOẠI  dựa vào nguồn gốc hình thành: 1. keo vô cơ: đó là các keo có nguồn gốc từ các loại khoáng sét và hydroxit sắt, nhôm như: keo monmorilonite, keo illite, kaolinite, keo setquioxite (R2O3) 2. Keo hữu cơ: các axit mùn: axit humic, axit fuvic, hoặc các chất hữu cơ thông thường: cellulose, protein, lignin. các keo hữu cơ vì có các nhóm định chức (-COOH; -OH; -NH2 ) nên có khả năng phân ly ra H+, do đó nó mang điện tích âm
5. KEO ĐẤT PHÂN LOẠI  dựa vào nguồn gốc hình thành: 3. Keo phức vô cơ-hữu cơ: dạng keo này phổ biến trong đất. dấu điện tích của keo của chúng phụ thuộc vào bản chất vô cơ và hữu cơ, tỷ lệ phối hợp của chúng và phản ứng môi trường
6. KEO ĐẤT PHÂN LOẠI  Dựa vào điện tích: 1. keo âm: keo có lớp điện thế mang điện tích âm: khoáng sét & keo hữu cơ; khi pH càng cao thì phân ly H+ càng nhiều nên lượng điện âm càng lớn và ngược lại 2. keo dƣơng: pH thấp, keo setquioxyte ngậm nước mang điện dương; kaolinite: mang điện dương do phân ly OH- 3. keo lƣỡng tính: hydroxyte Fe & Al
7. Tứ diện silic (SiO4) Bát diện nhôm [Al(OH)6]
8. Sự kết hợp giữa phiến tứ diện và phiến bát diện trong tinh thể sét Khoáng 1:1 Khoáng 2:1
9. Cách liên kết các phiến tứ diện với phiến bát diện
10. Sự thay thế đồng hình
11. Sự thay thế đồng hình Khoáng sét mang điện tích âm
12. Tính trương nở của các khoáng sét
13. Cấu tạo của phiến tứ diện, bát diện và của khoáng sét nhìn trên mặt phẳng
14. Keo sét Sét Silicate Hình dạng – nhiều phiến mỏng chồng lên nhau Diện tích bề mặt: lớn do kích thước hạt nhỏ Điện tích: mang điện tích âm
15. Hấp phụ cation là sự liên kết giữa các cation trên bề mặt keo sét và dung dịch đất chứ không thay thế bên trong nó trong phức hệ keo sét 1. Các hạt keo không bị hòa tan 2. Lực giữ các cation không chặt Trao đổi cation - sự thay thế một cation hấp phụ bằng một cation khác
16. Sự hiện diện của các Cation Các cation ở từng điều kiện khí hậu: Vùng ẩm: H+ Ca2+ Mg2+ Vùng bán ẩm ướt: Ca2+ Mg2+ Na+ K+ H+ Vùng khô hạn: Na+ nhiều hơn Ca2+ Thứ tự liên kết chặt giữa cation với keo đất: 3+ 2+ 2+ + + + Al > Ca > Mg > K = NH4 > Na
17. Tính chất khoáng học của sét silcate Cấu trúc tinh thể:  Phân tích bằng tia X  Xem dưới kính hiển vi điện tử Ba nhóm sét Silicate chính: (Dựa trên cấu trúc tinh thể) 1. Kaolinite 2. Montrmorillonite 3. Illite (Hydrous Micas)
18. Nhóm Kaolinite (1) Phiến Silic Đơn vị tinh thể Phiến Nhôm Khoảng hở Ít hoặc không có sự hấp Phiến Silic phụ ở giữa các phiến sét(2) Hấp phụ Hấp Đơn vị tinh thể Phiến Nhôm ở bề mặt mặt bề ở ngoài Tỷ lệ của phiến Si và Al là 1:1 Khoáng không trương nở (1): External Adsorptive Surfaces (2): Internal Adsorptive Surfaces
19. Nhóm Montmorillonite Phiến Silic Đơn vị tinh thể Phiến Nhôm Phiến Silic Hấp phụ ở giữa Khoảng hở Phiến Silic các phiến sét Phiến Nhôm Đơn vị tinh thể Phiến Silic Tỷ lệ của phiến Si và Al là 2:1 Khoáng trương nở CEC lớn hơn 0 – 20 lần so với Kaolinite
20. Phân loại các sét Silicate Hình thành từ Feldspar - Mica - Amphiboles - Pyrexenes Chua nhiều Khoáng Khí hậu lạnh khô nguyên Mất ít Illite Khí hậu sinh chứa K nóng ẩm Si Trung tính Mất Muscovite Mont. Chua Kaol. 2:1 hoặckiềm yếu nhiều Si Oxid Khí hậu nóng
21. Nguyên nhân âm điện của sét silicate 1. Do nhóm Hydroxyl (OH-) Al O- H+ Lực liên kết yếu H trao đổi
22. Nguyên nhân âm điện của sét silicate 2. Sự thay thế đồng hình: thay thế của các cation có điện tích nhỏ hơn cho cation có điện tích lớn hơn ở bên trong tinh thể sét Khoáng Montmorillonite Phiến Nhôm Mg2+ for Al3+ O = Al - O - H - O - Mg - O - H Phiến Silic Al3+ for Si4+ O = Si = O - O - Al = O
23. Thay đổi thành phần hóa học Mg Kaolinite - Al4Si10 (OH)8 [Si2O3OHO2Al2(OH)3]2 1:1 Montmorillite - Al4Si8 (OH)4 2:1 [Si2O3OHO2Al2OH2Si2O3]2 Mg Mg Al Illite - K Al2Si4O10 (OH)2
24. Chất mùn (Humus) - Keo hữu cơ 1. Mang điện âm thay đổi 2. Hấp phụ cation trên mạng lưới bề mặt 3. Thành phần: Carbon(C) Hydrogen(H) and Oxygen(O) (Khoáng silicate: Aluminum (Al) Silicon (Si) and Oxygen (O)) 4. Có CEC cao hơn sét 5. Không bền như sét – luôn hình thành rồi phân hủy
25. CEC CEC = các ion base trao đổi + acid trao đổi (H) (changeable bases + exchangeable acidity) Được tính bằng điện tích trao đổi (độ âm điện) trên tinh thể khoáng sét hoặc trên chất mùn Đơn vị: meq Mili đương lượng (Milliequivalent)
26. CEC của chất mùn và khoáng sét Thành phần CEC (meq/100g) Chất mùn 200 Montmorillonite 100 Illite 30 Kaolinite 8
27. Cấu tạo keo vô cơ
28. Cấu tạo keo vô cơ
29. Keo vô cơ Keo lưỡng tính: thường gặp là Fe(OH)3, Al(OH)3, CaCO3
30. Keo vô cơ Keo lưỡng tính
31. Keo mùn  Các keo hữu cơ thường gặp là:  axit humic,  axit fulvic,  lignin,  protit,  cellulose,  nhựa  các hợp chất hữu cơ phức tạp khác
32. Cấu tạo keo mùn