- CÁC HỢP CHẤT NHÔM VÀ VẤN ĐỀ ĐỘ CHUA.. - Nhôm tham gia vào việc hình thành độ chua tiềm tàng của đất (độ chua trao đổi và độ chua thuỷ phân).. - Ngoài ra người ta có thể xác định riêng hàm lượng nhôm trao đổi được chiết bằng dung dịch KCl 1N và nhôm chiết được là nhôm được chiết bằng dụng dịch đệm axêtat amôn (pH 4,8).. - Nồng độ và dạng hợp chất phụ thuộc rất lớn vào pH của dung dịch đất.. - Trong khoảng pH bình thường của đất, trong dung dịch đất thường tồn tại các dạng ion nhôm khác nhau: Al3+ (hoặc Al(H2O)63. - Tuỳ thuộc vào pH và lực ion của dung dịch đất có các dạng ion: Al2(OH)24+, Al2(OH)33+, Al3(OH)63+, Al6(OH)153+, Al2(OH)42+, Al4(OH)102+, Al3(OH)8+. - Mối quan hệ giữa nồng độ của các dạng Al monome (Al(OH)3-nn+: Al3+, Al(OH)2+, Al(OH)2+) trong dung dịch và giá trị pH trong trường hợp này có thể viết dưới dạng đơn giản như sau:. - thì mối quan hệ giữa nồng độ của các ion nhôm với pH của dung dịch có thể viết dưới dạng;. - 3OH-, hệ số n = 3 và nồng độ Al3+ trong dung dịch giảm rất nhanh cùng với sự tăng của pH.. - trong khoảng pH 6,5 - 7,5 chính dạng này quyết định hàm lượng Al trong dung dịch. - Nồng độ nhôm trong dung dịch đất được tạo ra do các hợp chất có trong pha rắn của đất. - Khi đó nồng độ Al trong dung dịch sẽ phù hợp với độ hoà tan của Al(OH)3 mới kết tủa. - Bởi vì trong môi trường nước luôn luôn có các ion hydroxyl và giá trị pH của dung dịch đất ít khi gặp nhỏ hơn 4, nên Al(OH)3 là thành. - Nhưng trong trường hợp này nồng độ của nhôm trong dung dịch sẽ phụ thuộc vào đặc điểm của phản ứng trội nhất. - Trong khoảng dao động phổ biến của pH đất từ 4 đến 9, trong dung dịch đất đồng thời tồn tại các ion Al khác nhau (hình 7.2).. - Sự phân ly theo nhiều nấc và sự đa dạng của các ion Al có ý nghĩa lớn không chỉ khi tính toán nồng độ chung của Al trong dung dịch. - Hình 7.3 Sự phân bố của các dạng hợp chất khác nhau của Al trong dung dịch nước phụ thuộc vào pH. - 7.3 Các hợp chất nhôm và độ chua đất. - Một trong những chức năng quan trọng nhất của nhôm trong đất gắn liền với sự hình thành độ chua của đất. - Việc làm sáng tỏ vấn đề về bản chất của độ chua đất và vai trò của nhôm đối với độ chua đã gây ra những tranh luận lâu dài và quyết liệt về vấn đề hoá học đất.. - Độ chua của đất xuất hiện ở các dạng khác nhau, ngoài nhôm nó được gây ra bởi các nguyên tố và hợp chất khác. - Hiện nay người ta chia độ chua thành 2 dạng: độ chua hoạt tính và độ chua tiềm tàng. - Độ chua tiềm tàng bao gồm độ chua trao đổi và độ chua thuỷ phân.. - 7.3.1 Độ chua hoạt tính. - Độ chua hoạt tính là độ chua của dung dịch đất được gây ra bởi các thành phần hoà tan trong đó.. - Độ chua của dung dịch đất được gây ra bởi sự có mặt của các axit hữu cơ tự do, hoặc các hợp chất hữu cơ khác có chứa các nhóm chức có tính axit, hoặc các axit vô cơ tự do (chủ yếu là axit cacbonic) cũng như các thành phần khác có đặc tính axit (chủ yếu là các ion Al và Fe, đặc tính axit của chúng có thể so sánh với đặc tính axit của axit cacbonic và axit axetic).. - Sự kết hợp của các thành phần này trong dung dịch đất tạo nên giá trị pH dao động trong phạm vi 4,2 – 6,8. - Hàm lượng của chất hữu cơ trong dung dịch đất dao động từ 0 đến 2000-3000 mg/l, khi ở các tầng trên của đất có hàm lượng chất hữu cơ trong dung dịch đất cao nhất thì giá trị pH cũng thấp nhất. - Sự đóng góp của các thành phần khác nhau vào sự hình thành độ chua hoạt tính không giống nhau phụ thuộc vào mức độ thể hiện các đặc tính axit (các hằng số axit) và hàm lượng của mỗi thành phần trong dung dịch.. - Trong số các chất quan trọng gây ra độ chua hoạt tính có axit cacbonic. - Đây là axit khá mạnh với pKa = 3,3 và chỉ nhờ nó cũng có thể hình thành phản ứng chua của dung dịch đất.. - Nhiều thành phần khác sau khi làm thay đổi đồng thời tính đệm axit – bazơ của đất cũng có ảnh hưởng đến giá trị pH của dung dịch đất. - còn khi hàm lượng CO2 bằng 10% (không khí đất) giá trị pH của dung dịch cân bằng giảm xuống chỉ còn 6,7.. - Các axit hữu cơ và muối của chúng có mặt thường xuyên trong dung dịch đất có ảnh hưởng đáng kể đến độ chua hoạt tính. - Để so sánh ảnh hưởng của chúng với ảnh hưởng của axit cacbonic đến độ chua của đất người ta thường dựa vào giá trị hằng số ion hoá. - Nếu các axit hữu cơ có ít trong dung dịch đất, thì khí CO2 và axit cacbonic đóng vai trò chủ yếu trong sự hình thành độ chua hoạt tính của đất.. - Trong thực tế ít khi người ta đo pH của dung dịch đất mà thường đo pH của dịch chiết đất hoặc huyền phù nước của đất. - Mức độ chua của dung dịch đất, dịch chiết và huyền phù đất được đánh giá dựa vào giá trị pH, còn số lượng chua được đánh giá bằng hàm lượng các chất có đặc tính axit được chuẩn độ bằng kiềm.. - Giá trị pH của dịch chiết bằng nước hoàn toàn không trùng với giá trị pH của dung dịch đất. - Teilor đã đề nghị sử dụng dung dịch CaCl2 0,1M để nhận được các chỉ tiêu độ chua ổn định. - Trong phương pháp này đã sử dụng tỷ số hoạt độ của ion H+ và các ion chiếm ưu thế và có ảnh hưởng lớn nhất (đó là Ca2+ và Mg2+) đến các phản ứng phân ly và trao đổi của các ion H+ làm chỉ số biểu thị mức độ chua.. - Có thể mô tả phản ứng trao đổi của các ion H+ và Ca2+ như sau:. - Thế năng vôi cũng như các chỉ tiêu tương tự khác là chỉ tiêu đặc trưng cho hệ thống cân bằng các pha rắn của đất và dung dịch đất. - Không nên tính toán trị số này đối với các dung dịch muối khi các phản ứng trao đổi ion không xảy ra.. - Theo Scophyld thế năng vôi ít phụ thuộc vào tỷ lệ đât : dung dịch và tồn tại khá ổn định khi thay đổi nồng độ muối trong dung dịch đất.. - 7.3.2 Độ chua tiềm tàng. - Độ chua tiềm tàng xuất hiện do kết quả tương tác đất với dung dịch muối trung tính hoặc muối kiềm. - Độ chua tiềm tàng có ảnh hưởng đến độ chua hoạt tính, trong đa số trường hợp, độ chua tiềm tàng của đất càng lớn thì độ chua hoạt tính càng cao. - Người ta chia độ chua tiềm tàng thành 2 loại: độ chua trao đổi và độ chua thuỷ phân.. - Độ chua trao đổi. - Độ chua trao đổi được xác định bằng cách chiết các ion H+ và Al3+ từ phức hệ hấp phụ đất bằng dung dịch muối trung tính. - Người ta thường dùng dung dịch KCl 1N. - (7.18) Mức độ chua được đánh giá theo giá trị pH của dịch chiết bằng muối (KCl 1N) hoặc dung dịch huyền phù. - Để xác định số lượng chua của dịch chiết bằng muối (không phải của huyền phù) người ta chuẩn độ bằng dung dịch kiềm:. - Độ chua thủy phân. - Người ta xác định độ chua thuỷ phân bằng cách tác động đất với với dung dịch muối kiềm thuỷ phân, thường sử dụng dung dịch muối CH3COONa 1N. - nhưng do tác động của axetat natri giá trị của độ chua thường cao hơn đáng kể so với tác động của muối KCl.. - Nhiều tác giả cho rằng độ chua thuỷ phân cao có giá trị cao hơn độ chua trao đổi do pH của dung dịch cân bằng có giá trị cao hơn. - Vì dung dịch CH3COONa trước khi phân tích có pH bằng 8,2, trong khi đó dung dịch KCl khi xác định độ chua trao đổi có pH chỉ từ 5,6 đến 6,0, mặc dù khi chuẩn độ dung dịch chiết trong cả 2 trường hợp đều chuẩn độ đến pH bằng 8,2 (khi này phenolphtalein bắt đầu chuyển màu. - Để xem có đúng môi trường kiềm của dung dịch CH3COONa khi xác định độ chua thuỷ phân là nguyên nhân làm cho độ chua thuỷ phân có giá trị cao hơn độ chua trao đổi không, người ta đã thay đổi pH của dung dich KCl khi xác định độ chua trao đổi từ 5,1 đến 7,6. - Kết quả là sự thay đổi của pH của dung dịch KCl không làm thay đổi mức độ chua của dịch chiết (độ chua trao đổi). - Như vậy môi trường kiềm của dung dịch muối tác động vào đất hoàn toàn không phải là nguyên nhân làm cho độ chua thuỷ phân có giá trị cao hơn độ chua trao đổi.. - Kết quả là lượng chua của dịch chiết trong phản ứng thứ hai sẽ cao hơn, độ chua thuỷ phân sẽ có giá trị lớn hơn độ chua trao đổi.. - Bản chất của độ chua tiềm tàng của đất. - Các trang sử rực rỡ của hoá học đất và các cuộc tranh luận kéo dài gắn liền với việc nghiên cứu bản chất của độ chua tiềm tàng. - Trong những năm đầu của thế kỷ 20 người ta đã đưa ra 2 giả thuyết giải thích bản chất của độ chua tiềm tàng: giả thuyết nhôm trao đổi và giả thuyết hydro trao đổi.. - Vấn đề là ở chỗ, khi xác định độ chua trao đổi trong các dịch chiết bằng muối của các đất chua, thực tế luôn luôn tìm thấy một lượng nhôm đáng kể. - Clorua nhôm được chuẩn độ như một axit và tạo ra một ấn tượng về độ chua trao đổi. - trong độ chua tiềm tàng. - Kappen công nhận cả 2 giả thuyết trên, nhưng theo ông, vai trò của Al3+ và H+ trong độ chua trao đổi có thể không giống nhau trong các đất khác nhau. - Đặc biệt những công trình nghiên cứu sau này đã chỉ ra rằng độ chua tiềm tàng của đất được gây ra không chỉ bởi Al3+. - Những số liệu thực nghiệm hiện nay khẳng định rằng ở các tầng ít mùn của các đất chua, độ chua trao đổi hầu như hoàn toàn được gây ra do Al3+ trao đổi. - Ở các tầng mùn, cùng với Al3+, ion H+ tham gia vào việc hình thành độ chua đất. - Giải quyết vấn đề độ chua trao đổi không chỉ có ý nghĩa lý luận mà còn có ý nghĩa thực tiẽn. - Việc lựa chọn các biện pháp thích hợp để cải tạo độ chua đất, xác định liều lượng, thời hạn bón vôi cho đất cũng phụ thuộc vào việc giải quyết vấn đề này.. - Tương tác tiếp theo của các cation loại khác sẽ đẩy ion Al3+ vào dung dịch.. - trong đó Ca: nồng độ (hoạt độ) của axit yếu trong dung dịch đệm, Ka: hằng số phân ly của nó, Cs: nồng độ (hoạt độ) của muối của axit này trong cùng dung dịch đệm.. - Ở các đất chua, các axit yếu tồn tại trong dung dịch đất (axit hữu cơ yếu, H2CO3) và trong các pha rắn.. - 7.5 Tác hại của độ chua đối với đất và cây trồng. - do sự phân giải chất hữu cơ, đặc biệt xác hữu cơ có chứa S…Độ chua của đất có những ảnh hưởng xấu như sau:. - 7.6 Các phương pháp điều chỉnh độ chua. - Để làm giảm độ chua đất người ta sử dụng những nguyên liệu cải tạo khác nhau;. - Trên quan điểm hóa học caxi cacbonat là nguyên liệu tốt nhất để làm giảm độ chua đất.. - Để làm giảm độ chua của đất, ngoài CaCO3 có thể sử dụng tất cả các chất có khả năng trung hoà độ chua của đất, ví dụ vôi tôi Ca(OH)2 - phế liệu sản xuất clorua vôi. - Tuy nhiên nếu dùng chất kiềm mạnh như Na2CO3 để trung hoà độ chua của đất thì không có lợi vì nó vừa đắt và do kết quả của phản ứng trao đổi đất bão hoà các ion Na+ sẽ có những đặc tính vật lý không tốt.. - Không nên sử dụng các muối của các axit mạnh ví dụ thạch CaSO4.2H2O để cải tạo độ chua của đất. - Số lượng CaCO3 cần thiết để làm giảm độ chua đất có thể tính theo độ chua thuỷ phân hay theo đường cong tính đệm của đất. - Tính theo độ chua thuỷ phân (H): liều lượng vôi được tính theo công thức PCaCO 3 = H x 5 x h x D. - trong đó PCaCO 3 - liều lượng vôi tính bằng tấn/ha, H - độ chua thuỷ phân tính bằng mđ/100g đất, h - chiều dày của lớp đất canh tác tính bằng m, D – dung trọng của đất g/cm3, 5 - hệ số tính số miliđương lượng gam CaCO3 và chuyển tất cả các chỉ tiêu ra tấn/ha.. - Tính liều lượng vôi theo độ chua thỷ phân kèm theo một số nhược điểm:. - Nhược điểm thứ nhất thể hiện ở chỗ: khi xác định nhu cầu bón vôi người ta dựa vào kết quả nhận được khi tương tác đất với dung dịch CH3COONa 1N, trong khi đó để điều chỉnh độ chua người ta lại bón vào đất bột rắn CaCO3. - Nhược điểm thứ hai gắn liền với kỹ thuật xác định độ chua thuỷ phân. - Đôi khi người ta cho rằng giá trị độ chua thuỷ phân cho phép tìm được số lượng CaCO3 cần thiết để đưa pH đến 8,2 bởi vì việc chuẩn độ dịch chiết khi xác định độ chua thuỷ phân với sự tham gia của phenolphtalein (đến pH 8,2). - Quan điểm này không đúng vì giá trị pH của dịch chiết ở trạng thái cân bằng khi xác định độ chua thuỷ phân nằm trong khoảng 6,0 – 7,5 và giá trị của độ chua tìm được tương ứng với chính giá trị pH này, không phải là 8,2. - của đất. - Trong điều kiện đồng ruộng, vôi được sử dụng ở dạng bột khô, đôi khi còn gặp cục lớn (>1mm), kỹ thuật bón vôi có thể không đều trên mặt ruộng, mặt khác chính ruộng được bón vôi có thể có độ chua không đều nhau…Do đó sau khi bón vôi có chỗ độ pH có thể cao hơn hoặc thấp hơn giá trị pH mong muốn.. - Nếu độ chua ban đầu của đất không lớn lắm và pHKCl của đất có giá trị khoảng 5,4 – 5,5 thì liều lượng vôi sẽ giảm 1,5 – 3,0 lần, bằng 0,5 – 0,7 tấn/ha đối với đất cát và khoảng 5,5 tấn/ha đối với đất sét.. - Các dạng độ chua của đất và đặc điểm của chúng.. - Trình bày các giả thuyết về bản chất độ chua tiềm tàng của đất. - Tác hại của độ chua đối với đất và cây trồng và các phương pháp điều chỉnh độ chua đất.
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt