Chương 4 tích điện và hấp thụ Nguyễn Kim Thanh 2008 TÍNH HẤP PHỤ (sorbsion) CỦA ĐẤT • Tích điện bề mặt; • Cation trao đổi và khả năng trao đổi cation; • Lớp khuếch tán; • Hấp phụ chọn lọc; tích điện bề mặt 1. Sự tích điện bề mặt vĩnh cửu do khóang 2:1 và khóang 2:2 2. Sự tích điện phụ thuộc pH - Sét 1:1 - Carboxyl và phenolic 3. Tích điện âm và tích điện dương do oxyt Fe và Al Tóm tắt chung - Các micelle Silicate tinh thể - Crystalline Silicates 1:1, 2:1 (expanding and non-expanding), 2:1:1 Silicate không tinh thể - Non-Crystalline Silicates Allophane and Immogolite (sản phẩm của tro núi lửa) Các ôxit: Fe and Al Oxides /Hydroxides/ Oxyhydroxides Geothite, Gibbsite, Hematite, Ferryhydrite, Maghemite Mùn hữu cơ- Organic Matter (humus) High and Low Molecular Weight Acids (Fulvic, Fluvic, Hemic) nguyên lý tích điện Sự thay thế Si bởi Al và thay thế Al bởi Mg - - - - - - - - - O 6 - - - - - - - - - O 6 - - - - K + - - - O 6 Si 4 Si 4 Si 3 Al Tetrahedral O4(OH) 2 O4(OH) 2 O4(OH) 2 Al 4 Al 4 (Al,Mg,Fe) 4 Octohedral (OH) 6 O4(OH) 2 O4(OH) 2 Si 4 (SI 3 Al) Tetrahedral - - - - - - - - O 6 - - - - - - - - - O 6 - - - - K + - - - kaolinite Pyrophylite Thay thế 2:1 Ví dụ thay thế đồng đẳng (Isomorphic Substitution) 1:1 phyllosilicates: kaolinite • 1 lớp Si: tetrahedral • 1 lớp Al: octahedral • Các khoáng liên kết với nhau bằng liên kết Hydro (H bonds) SILICA TETRAHEDRON STRUCTURE siO 4 2:1 Phyllosilicates: di and trioctahedral Dioctahedral (smectites) • Thay thế 3 + bởi 2 + trong lớp octahedral (đồng đẳng) • Tạo 1 lượng tích điện ròng • Tạo ra nhiều lớp mở rộng Trioctahedral (vermiculite) • Thay thế 4 + bởi 3 + trong lớp tetrahedral • Cũng tạo CEC, nhưng không mở rộng lớp • Phyllosilicates: continuous sheet of Tetrahedral, each sharing 3 oxygen (also called sheet structures) 1:1 Layer Silicates Kandite Group: kaolinite, dickite, nacrite Serpentine Group: lizardite 2:1 Layer Silicates Pyrophyllite/Talc Group: pyrophyllite Smectite Group: soil_smectite Vermiculite Group: vermiculite Mica Group: muscovite, biotite, lepidolite, margarite 2:2 or 2:1:1 Layer Silicates: chlorite Interlayered Phyllosilicates [...]... mineral weathers CEC: 200 -4 0 0 mmol(+)kg-1 Surface Area: 70 to 120 x 103 m2kg-1 Tóm tắt cấu trúc của sét Cation cân bằng điện tích (Mol/kg là cmol/kg) khoáng Kaolinite Dt (m2/kg) CEC (mol/kg) Tích điện bề mặt (µmol/m2) Điện âm chính ( 1-2 )x1 04 0.020.06 Phụ thuộc pH Illite 1x105 0.3 Không PT Smectite 8x105 1.0 Không PT Vermiculite 8x105 1 .4 Không PT Oxyt Fe và Al 3x1 04 0.005 Phụ thuộc ( 5-7 )x105 0.8 Phụ thuộc... dicoctahedral verm Exist • C-spacing =1 . 4- 1.5nm • Half unit formula: [Mg(H20)6]n/2 [(Mg, Fe2+)3 (Si4-n, Aln) O10(OH)2] Note that the hydrated Mg cation is the exchangeable cation Layer Charge or CEC= 120 0-1 500 mmol(+)kg-1 Vermiculite swells less than Mont b/c higher charge Structure of vermiculite Vermiculite (Contd.) • Surface Area = 60 0-8 00x103m2kg-1 * Note: If K+ or NH4+-saturated, SA is reduced and... 10100mmol(+)kg-1 -CEC= due to dissociation of OHCEC due mostly to pH-dependent Charge SMECTITES (Montmorillonite) • They are 2:1 layer clays – Examples are Montmorillonite, Beidellite • Half Unit Cell formula: Nax(Al2-XMgx)Si2O10(OH)2 • Layer Charge: 0.2 5-0 .6/formula unit – Low layer charge responsible for high degree of expansion C-spacing= varies with exch Cation & interlayer solvation C-spacing: Dry 9 5-1 nm;... Anion A Khỏang cách từ bề mặt lớp sét Lớp phân tán sét cation anion sét Đặc tính của trao đổi cation - Ví dụ khi cho chảy sulfat amon vào trong cột đất thì dòng chảy ra là Ca2SO4 - Qui luật trao đổi hấp phụ Na+ . Mg - - - - - - - - - O 6 - - - - - - - - - O 6 - - - - K + - - - O 6 Si 4 Si 4 Si 3 Al Tetrahedral O4(OH) 2 O4(OH) 2 O4(OH) 2 Al 4 Al 4 (Al,Mg,Fe) 4 Octohedral (OH) 6 O4(OH) 2 O4(OH) 2 Si 4 (SI 3 Al). Tetrahedral O4(OH) 2 O4(OH) 2 O4(OH) 2 Al 4 Al 4 (Al,Mg,Fe) 4 Octohedral (OH) 6 O4(OH) 2 O4(OH) 2 Si 4 (SI 3 Al) Tetrahedral - - - - - - - - O 6 - - - - - - - - - O 6 - - - - K + - - - kaolinite Pyrophylite