Органические вещества почвы обладают высокой реакционной способностью и активно взаимодействуют с минеральными компонентами почвы. Образование органо-минеральных соединений является характерной и неотъемлемой чертой почвообразовательного процесса.
В реальных природных почвах формирование органо-минеральных соединений происходит с участием различных видов связей. Значительное место в их образовании принадлежит ионной связи. Такая связь возникает между анионами гумусовых кислот и катионами щелочных и щелочно-земельных металлов. Ковалентная связь является основной при построении молекул органических веществ, но в органо-минеральных соединениях она играет подчиненную роль. В формировании органо-минеральных соединений существенную роль играют водородные связи.
На основе экспериментальных исследований Л.Н. Александровой была разработана классификация и номенклатура органо-минеральных веществ, которая характеризует типы органо-минеральных производных, вероятные формы связи, устойчивость и формы нахождения в почвах главнейших представителей этих соединений (таблица 2).
Таблица 2 - Основные компоненты органо-минеральных коллоидов в почвах (по Л.Н. Александровой, 1980)
| Типы органоми-неральных производных | Главнейшие представители | Вероятные формы связи | Устойчивость | Формы нахождения в природе |
| Гетеро-полярные соли | свободные гуматы и фульваты | ионная | легко меняют состав катионов за счет обменных реакций | ассоциаты и микроагрегаты в порах, пленки на поверхности коллоидных и более грубых частиц почвы |
| Ком-плексно-гетеро-полярные соли | алюмо- и железо-гумусовые кислоты и их соли с катионами сильных оснований | координационная | разрушаются при кислой (рН <4,5) и щелочной (рН>10) реакциях | |
| Сорбци- онные комплексы | алюмо- и железо-гумусовые комплексы | хемосорб-ционная | разрушаются при кислой реакции (рН<3) | свободные коллоидные частицы, микроагрегаты в порах, пленки на поверхности грубых частиц почвы |
| кремнегумусовые комплексы | адгезионная (?) | ? | ||
| глиногумусовые комплексы групп монтмориллонита, гидрослюд, каолинита и других алюмосиликатов | хемосорб-ционная адгезионная | разрушаются при длительном воздействии растворов с кислой и щелочной реакцией |
Гуматы калия и натрия хорошо растворимы в воде и используются для извлечения гумусовых кислот из почвы. Гуматы кальция плохо растворимы в воде. Железо, алюминий и некоторые другие металлы образуют с гумусовыми кислотами комплексные соединения. Для изучения их состава широко используются методы ИК-спектроскопии. Гумусовые вещества образуют комплексы с токсичными элементами: медью, свинцом, цинком и др.
Для количественной характеристики органо-минеральных комплексов используют константы устойчивости. Если гумусовую кислоту обозначить символом ГК-Н, металл — М, то реакцию взаимодействия гумусовой кислоты с двухвалентным катионом металла можно записать:
Гумусовая кислота реагирует как одноосновная. Константа равновесия данной реакции
(11)
Если гумусовая кислота и ее соединение с металлом нерастворимы и находятся в виде твердых фаз, то
Это выражение используют для нахождения константы реакции, хотя относительность результатов вытекает из принятых выше допущений. Как и для любого другого комплекса константа устойчивости гумата металла находится по уравнению
Для нахождения константы 
устойчивости может быть использован метод ионного обмена по Шуберту. Этот метод основан на изучении распределения катионов какого-либо металла между раствором гумусовых кислот и катионообменной смолой.
Чем прочнее металл связывается гумусовой кислотой, тем большая его часть останется в растворе и меньше будет поглощено катионитом. Пользуясь этим методом, константу устойчивости рассчитывают по уравнению
где λ0, λ - коэффициенты распределения металла между смолой и раствором в отсутствии гумусовой кислоты (в присутствии гумусовой кислоты); n - число молей лиганда или его донорных групп, взаимодействующих с одним ионом металла. Для нахождения [ГК] кислоту титруют стандартным раствором щелочи.
Для характеристики органо-минеральных соединений используют и другие методы: потенциометрическое титрование, спектрофотометрию, полярографию.
Дата: 2019-02-02, просмотров: 272.
