Sorpční charakteristiky půdy – stanovení KVK podle Bowera, stanovení hydrolytické acidity, výpočet S,V
Sorpční vlastnosti půdy sorpce půdy – schopnost půdy zadržovat ve svém sorpčním komplexu prvky a živiny, tzn. zvýší se koncentrace látky na fázovém rozhraní ve srovnání s okolním prostředím
sorbent – látka, na které dochází k poutání (půda) sorbát – látka, která se na povrchu hromadí (ionty) sorpční komplex – soubor minerálních koloidů (jílových minerálů) a organických sloučenin (humus)
Sorpční vlastnosti půdy Disperze – rozptýlení částic Soustavy tvořené minimálně dvěma různými látkami se nazývají disperzní soustavy Polydisperzní soustava je směs částeček různého tvaru a velikosti s příměsí organických látek V soustavě jsou zastoupeny částečky (disperzní podíl) a póry vyplněny vodnými roztoky a vzduchem (disperzní prostředí) Hrubé disperze Koloidní disperze < 1m (< 10-6m)
1m – 1nm (10-6 – 10-9m)
Molekulární disperze > 1nm > 10-9m
Dělení podle skupenství disperzního prostředí a disperzního podílu Disperzní prostředí plynné
kapalné
tuhé
Disperze Disperzní podíl koloidní hrubé plynný --------------kapalný aerosoly (mlhy) déšť, mlhy tuhý aerosoly (dýmy) prach, dýmy plynný pěny bubliny, pěny kapalný emulze emulze tuhý lyosoly suspenze plynný tuhé pěny tuhé pěny kapalný tuhé emulze tuhé emulze tuhý tuhé soly tuhé směsi
Půdní koloidy Minerální - jílové minerály - primární silikáty - nerozpustné Al, Fe fosfáty - polymerní kys. křemičitá (H2SiO3) - hydratované oxidy (Al, Fe, Mn) seskvioxidy
Organické - humusové látky - bílkoviny, lignin
Kombinované - organominerální komplex
Půdní koloidy Elektronegativní – ACIDOIDY - negativně nabité, při disociaci uvolňují X-H………H+ - adsorbují kationty - jíl. min, hum. látky, H2SiO3 → většina půdních koloidů
Elektropozitivní – BAZOIDY - kladně nabité, při disociaci uvolňují X-OH………OH- adsorbují anionty - hydráty seskvioxidů
Půdní koloidy Amfoterní – AMFOLYTOIDY - koloidy, které v důsledku změny pH různě disociují X – O – H - H+ zásaditá reakce (chovají se jako acidoidy)
- OH- kyselá reakce (chovají se jako bazoidy) - polymerní hydratované seskvioxidy
X–O–H
H+ zásaditá reakce OH- kyselá reakce
Původ náboje Konstituční (permanentní) - způsobuje isomorfní substituce na jílových minerálech - oktaedr : Al3+ → Fe2+, tetraedr: Si4+ → Al3+
Variabilní - na pH závislý náboj - záporný náboj roste se stoupajícím pH - disociace hydroxylových skupin - povrch alumosilikátů - hrany krystalů vrstevnatých silikátů - organická hmota: fenyl-, karboxyl-
Sorpční komplex KVK – Kationtová výměnná kapacita - množství kationtů, která je půda schopna poutat při pH 7, nebo jiném vhodném pH - Efektivní - kolik je v daném pH vazebných míst
- Potenciální - nejvyšší hodnota jakou můžeme dosáhnout při zvýšení pH, většinou 7 a více
Sorpční komplex KVK – (T)
(mmol (+) / 100 g)
obsah kationtu v mg /100 g zeminy mmol ekvivaletní váha kationtu
atomová váha prvku ekvivalentní váha kationtu mocenství
Sorpční komplex Kyselé kationty
Ca2
H+
+
- - --
H+ H+
K+ Na+
Mg2+
Bazické kationty
Metody stanovení KVK Metoda indexového iontu – celý sorpční komplex nasytíme 1 kationtem, vytěsníme ho a stanovíme jeho množství
– sycení iontem – vymytí přebytku iontu – vytěsnění index. Iontu
Mehlichova metoda
Bowerova metoda
Mehlich Indexový iont Ba Na sloupci zeminy, v koloně, - Sycení BaCl2
(6 hod.)
- Promývání H2O
(2 hod.)
- Vytěsnění Ba pomocí MgCl2 → stanovení KVK
(4 hod.)
Bower Indexový iont Na
Postup • • • • •
Navážka 2g jemnozemě I. 1. krok - sycení (1x) 2. krok - vymytí (1x) • Přidat 10ml 1M CH3COONa (pipetou) •• 3 min. třepat95% 3. krok – vytěsnění index. (1x) Přidat 10ml C2H5iontu OH • 3 min. odstřeďovat • 3 min. třepat • Přidat 10ml CH31M COONH 4. filtrát doplnit po1M rysku CH3COONH 4 4, ••• supernatant slítproměření do výlevkyna AAS 33 min. min. třepat zapsat čísloodstřeďovat baňky, •• supernatant slít do výlevky 3 min. odstřeďovat • supernatant NEVYLÉVAT • filtrovat do 50ml odměrných baněk
Výpočet Změřená koncentrace Na
CNa V KVK 100 n
mmol(+)/100g
CNa……(mmol/ml)
V………objem baňky (ml) n………navážka (2g)
Hodnocení KVK KVK Velmi vysoká
mmol(+)/100g 30
Sorpční komplex
V (%)
Plně nasycený
100 – 90
Vysoká
30 – 25
Nasycený
90 – 75
Vyšší střední
24 – 18
Slabě nasycený
75 – 50
Nižší střední
17 – 13
Nenasycený
50 – 30
Nízká
12 – 8
Extrémně nenasycený
30
Velmi nízká
8
Závislost KVK na půdním druhu
Půdní druh
Sorpční kapacita [mmol / 100 g ]
Písčitá
2 – 10
Hlinitá
20 – 30
Jílovitá
40 – 50
Organická půda
až 150
Hydrolytická acidita Schopnost půdy měnit reakci roztoků hydrolyticky štěpitelných solí CH3COONa
STEJNÝ VZOREK
Typy půdní reakce - Aktuální forma → aktivní reakce - Potenciální forma → výměnná reakce → hydrolytická reakce
pHH2O pHKCl, Va Ha
Postup Ha 40 g zeminy + 100 ml 1M CH3COONa 45 minut protřepávat na třepačce
Suspenzi přefiltrovat Odměřit 50 ml filtrátu !přesně!
Filtrát titrovat na 3 kapky fenolftaleinu (fft) 0,1M NaOH do slabě růžového zabarvení Zapsat spotřebu NaOH.........a Vypočítat Ha
Výpočet Ha Ha = a . F . M . 5 . 1,75 [mmol/100g zeminy]
a
spotřeba NaOH
f M 5
faktor NaOH molarita NaOH přepočet na 100 g (5 x 20g použitých pro analýzu) konstanta na neúplné vytěsnění
1,75
Hodnocení Ha Ha [mmol(+)/100g] > 1,37
Hodnocení Velmi silná
1,37 – 0,92
Silná
0,92 – 0,63
Střední
0,63 – 0,29
Mírná
0,29 – 0,17
Slabá
< 0,17
Velmi slabá
Sorpční komplex Kyselé kationty
Ca2
H+
Ha
+
- - --
H+ H+
Bazické Kationty
K+ Na+
Mg2+
KVK = Ha + S
S
Bazické kationty S – suma bazických kationtů S = KVK – Ha
(mmol/100g)
V – stupeň sorpčního nasycení V = (S * 100) / KVK
(%)
Hodnocení S Sorpční komplex S
V (%)
Plně nasycený
100 – 90
Nasycený
90 – 75
Slabě nasycený
75 – 50
Nenasycený
50 – 30
Extrémně nenasycený
30
Sorpční komplex Stav a vlastnosti sorpčního komplexu ovlivňují Přímo: - Sorpční kapacitu - Reakci půdy a charakter a dynamiku - Pufrovitost půdy
Nepřímo: - Strukturní stav půdy - Obdělavatelnost - Vodní a vzdušný režim - Biologickou aktivitu
Semestrální práce princip stanovení – stanovení KVK (kationtová výměnná kapacita) – stanovení Ha (hydrolitická acidita)
potřeby, činidla postup stanovení výpočty – KVK (kationtová výměnná kapacita) – Ha (hydrolitická acidita), S (suma bazických kationtů), V (stupeň nasycení sorpčního komplexu bazickými kationty)
závěr – hodnocení KVK – Ha, S, V
Děkuji za pozornost.
