0 ‘zbekist0n respublikasi oliy va

M exan ik singdirish q o b iliya ti

bet	12/59
Sana	11.11.2017
Hajmi	5.63 Mb.
	#19860

1 ... 8 9 10 11 12 13 14 15 ... 59

M exan ik singdirish q o b iliya ti s i n g d ir i s h n in g n i s b a t a n s o d d a

tu rlarida n biri bo'lib, tuproqda m a y d a g'o vaklar va nozik k a p illa r-

larning mavjudligi sababli sodir b o 'la d i . T u proq b a rc h a g ‘o v ak jin sla r

kabi

‘zidan shimilib o'tadigan suv tarkibidagi m ayda q a ttiq za rra -

chalarni tutib qolish xususiyatiga ega. M asalan, t u p ro q o rqali o 't k a -

zilgan loyqa suv tiniqlashadi, b u n d a ilsim on z a rra ch alar t u p r o q t o

m o n id a n mexanikaviy y o ‘l bilan singdiriladi.

M exanik singdirish tu p ro q d a e n g z a ru r va m u h im kalloid fraksiya-

n ing sa q la n ib qolishiga y o r d a m b e r a d i. T u p r o q n i n g m e x a n ik a v iy

singdirish qobiliyati o 'g 'itlard a n foyd a la n ish d a h a m o ‘ziga x o s a h a -

m iyatga ega. Tuproqqa kiritiladigan, suvda erim aydigan kukunsim on

o 'g 'i t l a r (masalan, k u k u n s im o n superfosfat, fosforit talqoni) m exani-

kaviy singdirish tufayli tu p r o q n i n g yuza qatlamlarida ushlab qolinadi

va pastki qatlamlarga yuvilishining oldi olinadi.

Fizik singdirish qobiliyati. Fizik singdirish — tu p ro q zarrachalari

t o m o n i d a n erigan m o d d a la r n in g butun-butun m olekulalarini ijobiy

yoki salbiy adsorbsiya qilinishidir.

F izik singdirish faolligi a so s a n tuproq zarrachalari yuzalarining

yig'indisiga bog‘liq. M a ’lu m k i, jism zarrachalarining o 'lc h a m i q an-

c h a li k m aydalashib borsa, y u zalarining yig'indisi s h u n c h a ortadi.

M a s a la n , hajmi 1 sm 3 b o ‘lgan m odd an in g yuzasi 6 s m 2 ga teng bo'lsin.

U n i tom onlarining o i c h a m i 0,001 va 0,000001 sm bo'lgan kubchalarga

ajratsak, ularning u m u m iy soni mos ravishda 109 va 1018 donaga,

yuzalari esa 6000 va 6000000 s m 2 ga yetadi. Shu sababdan tuproqda

m a y d a dispers z a r ra c h a la r s o n i q an c h a k o 'p b o ‘lsa, yuzalarining

y ig'indisi h am shuncha katta b o 'lad i. Agar tuproq zarrachalari t o m o

n i d a n erigan m odda inolekulalari suvga qaraganda kuchliroq tortilsa,

ijobiy m olekular adsorbsiya so d ir bo'ladi. Ijobiy fizikaviy singdirilish

y o 'li bilan spirt, organik k islota la r va yuqori molekular birikmalarning

m olekulalari singdirilishi m u m k in . K.K. Gedroysning fikricha, mineral

b irik m a la rd a n faqat ishq o rlarg in a ijobiy fizik yo'l bilan singdiriladi.

A g a r yu q o rid a ay tilg a n g a teskari hoi yuz bersa, y a ’ni tu p ro q

z a rra c h a la ri to m o n id a n suv m olekulalari erigan m o d d a molekulalariga

n is b a ta n kuchliroq tortilsa, salbiy fizikaviy singdirilish sodir bo'ladi.

Salbiy fizik singdirilish tu p ro q n in g xlorid va nitrat eritm alar bilan

o 'z a r o t a ’sirlashishida kuzatiladi va bunda ular (nitrat va xlor ionlari)

t u p r o q n i n g quyi qatlam lariga yuvilib ketishi m um kin. O 'g 'it qo'llashda

x lo r ionlarining bunday yuvilishi ijobiy ahamiyatga ega, chunki xlorning

o r t i q c h a m iqdori o 'sim lik la r u c h u n nihoyatda zararlidir. Shu bois

tarkibida xlor tutgan mineral o'g'itlarning asosiy qismini kuzda, shudgor

ostiga kiritish maqsadga m uvofiq. Lekin nitrat ionlarni bu yo'l bilan

yuvilishi talabga javob b e rm a y d i, shu sababdan tarkibida nitrat shak-

lidagi azot tutgan o 'g 'itla rn i k u z d a qo'llash tavsiya etilmaydi.

K im yoviy singdirish q o b ily a ti. Kimyoviy sin g d iris h d e g a n d a ,

t u p r o q n i n g ayrim ionlarini su v d a qiyin eridigan yoki u m u m a n erim ay

d i g a n b i rik m a la r hosil qilish y o 'l i bilan tutib qolishi tushiniladi.

M a s a la n , suvda oson eriydigan a m m o n iy fosfatni kalsiy bikarbonat

b i la n reaksiyasi natijasida k a m eriydigan kalsiy difosfat hosil bo'ladi

(fosfat kislota anionlari t u p r o q n i n g qattiq fazasi tarkibiga o'tadi):

U yoki bu ionning kimyoviy singdirilishi ularning tu proq ta rkibidagi

ionlar bilan kam eriydigan yoki suvda u in u m a n e r im a y d ig a n tu z la r

hosil qila olishiga bog'liq. N itra t va xlorid kislotalarning

a n io n la r i

( N O , - va C I - ) tuproqdagi m av ju d biro n ta kation bilan h a m ( C a 21,

Mg2f, K \ Fe-+, N H 4+) erim aydigan birikm alar hosil q ilm a ydi, d e m a k ,

ular kimyoviy yo'l bilan singdirilm aydi. Bu xlorid va n i t r a t l a r n i n g

o ‘ta harakatchanligiga bogMiq.

K arbonat va sulfat kislota a n io n la r i ( C O ^ ‘ va SO

' ) b i r valentli

k ationlar bilan eruvchan, t u p r o q d a k o 'p uchraydigan ikki v alen tli

kationlar bilan (C a 2+ va Mg2+ ) qiyin eriydigan birikm alar hosil qiladi.

Shuning u c h u n m azkur a n i o n la r n in g asosiy qismi kalsiy v a m a g n iy

kationlari t o in o n id a n ushlab qolin ad i.

Fosfat kislota anionlari

(FI

P 0 4_ , H P O ^ . P O ^ " ) b i r v a le n t l i

kationlar bilan suvda yaxshi eriydigan tuzlar ( K H

P 0 4, N a

H P 0

N H

P 0

va boshqalar), kalsiy va m agniy kationlari bilan e s a bitta,

ikkita va u c h t a vodorodga a lm a s h g a n tuzlarni hosil qilad i. F o sfa t

kislotadagi bitta vodorod o ‘rnini k a tio n egallashidan hosil b o ‘ladigan

tuzlar ( m asalan, C a ( H

P 0 4)2) su v d a yaxshi eriydi, ikkita y o k i u c h t a

v o d o r o d

‘rn in i k atio n e g a ll a s h i d a n hosil boM adigan t u z l a r esa

|( C a H P 0 4, C a , ( P 0 4)2] kam eriydi. A lum iniy va tem irning u c h valentli

kationlari bilan ham fosfat kislota suvda qiyin eriydigan b i r i k m a l a r

hosil qiladi.

Fosfat kislotaning Ca, M g, Al va Fe bilan qiyin e r iy d i g a n va

erim aydigan birikmalar hosil qilishi suvda eruvchan fosforli o ‘g ‘itlarni

tu p ro q d a o'z garishga uchrashida m u h i m roi o ‘ynaydi.

T u p ro q eritm asid a a lm a sh in ib yutilgan kalsiy tu tg a n , m o 't a d i l

yoki kuchsiz ishqoriy m uhitga ega tu p ro q la rd a ( b o ‘z va q o r a t u p -

roqlar) fosfat kislota va b irik m a la rin in g singdirilishi kalsiy v a m a g -

niyning suvda kam eriydigan fosfa tla rin in g hosil boMishi b ila n b o ra d i.

M asalan, b o 'z tuproqlarga s u p e rfo s fa t kiritilganda, quyidagi re a k s iy a

sodir b o 'ladi:

C a ( H

2

P 0

4) 2

+ Ca ( H C 0

3) 2

= 2 C a H P 0

+ 2 H

C 0

C a ( H

P 0 4), + 2 Ca ( H C 0

3) 2

= C a ( P 0

4) 2

+ 4 H

C 0

F osfat k islo ta n in g suvda e r iy d ig a n tuzlari t u p r o q d a a l m a s h i n i b

yutilgan kalsiy bilan t a ’sirlashishi natijasida ham singdirilishi m u m k i n : .

(T u p ro q ) C a +2 + C a ( H 2P 0 4)2 = (Tuproq) 2 H + + 2 C a H P 0 4;

C a +2

2 H 1

(Tuproq) + C a ( H 2P 0 4) 2 = Tuproq +

C a 3( P 0 4) 2

C a +2

2 H +

T u p ro q d a g i alm ashinib yutilgan kalsiy miqdoriga b o g ‘liq ravishda

C a H P 0 4 yoki C a , ( P 0 4) liosil b o ‘ladi. C a H P 0 4 — kuchsiz kislotalarda

o s o n eriydi, shu bois o 's im lik la r tom onida n yaxshi o ‘zlashtiriladi.

C a 3( P 0 4) 2 nisbatan kam eriydi: bu tuz hosil b o 'lg an d a , o'sim liklar

t o m o n id a n fosfat kislotaning o'zlashtirilishi qiyinlashadi. T u p ro q erit-

m asin in g muhiti nordonlashib borgani sari qiyin eriydigan fosfatlarning

e r u v c h a n l i g i o r t a d i . C h u n o n c h i , C a 3( P 0 4) 2 n i n g t u p r o q d a g i

nitrifikatsiya jarayonida hosil b o ia d i g a n nitrat kislota bilan t a ’sirlashishi

n atijasid a oson eriydigan C a ( H 2P 0 4)2 hosil b o ‘ladi:

C a 3( P 0 4) 2 + 4 H N 0 3 = 2 C a ( N 0 3)2 + C a ( H 2P 0 4)2

T arkibida k o ‘p m iq d o rd a erkin biryarim oksidlarni tutgan, nordon

m u h itli chim li podzol va qizil tuproqlarda alum iniy h a m d a ternir

fosfatlar hosil bo'ladi:

A I( O H )3 + H 3P 0 4 = A1P04 + 3 H , 0

F e ( O H ) , + H , P 0 4 = F e P 0 4 + 3 H 2Ü

Y a n g i hosil boMgan a l u m i n i y va ternir f o s f a tla r o 's i m l i k l a r

t o m o n i d a n qisnian o ‘zlashtirilishi mumkin, lekin vaqt o ‘tishi bilan

u l a r d a kristallanish sodir b o 'la d i, qiyin eriydigan holatga o ‘tadi va

o ‘sim liklar tom o n id a n j u d a kam o ‘zlashtiriladi. Shu sababli ham chimli

p o d z o l va qizil tuproqlarda fosfat kislota b o ‘z tuproqlardagiga nisbatan

a n c h a b arq aro r birikm alar hosil qiladi.

K u c h li kim yoviy sing d irilish fosfat kislotaning h a r a k a tc h a n lig in i

c h e k la y d i va o ‘sim liklar t o m o n i d a n o'z lashtirilishini qiyinlashtiradi.

K o ‘rib o ‘tiigan t u p r o q ti p la r i n i fosfat kislota b ila n b a r q a r o r b irik

m a l a r hosil qilish k u c h i g a k o ‘ra quyidagi t a r t i b d a jo y l a s h t ir is h

m u m k in :

Q o ra tup ro q lar< b o ‘z tu p ro q la r< chim li-p o d zo l tuproqlar

v a sariq tuproqlar

Fizik-kimyoviy singdirish qobiliyati. Fizik-kimyoviy singdirish mayda

d is p e rs kolloidlar (0 ,0 0 0 2 5 m m ) va loyqa zarrachalar (0 ,0 0 1 m m ) ning

e r it m a l a r d a n turli xil katio n larn i o ‘zlashtirish xususiyatidir. Eritm adan

a y r im kationlarni singdirilishi tuproqning qattiq fazasi to m o n id a n a w a l

o ‘zlashtirilgan u n g a ekvivalent m iq d o rd a g i b o s h q a k ationlarning siq ib

chiqarilishi bilan boradi:

K+

(T u p ro q ) Ca + 2KC1

= (T u p r o q )

+ C a C l ,

K +

Tuproqdagi alm ashinadigan k a tio n la rn i singdirishda q a tn a s h a d i g a n

organik (gum us tarkibida) va m inerai (asosan gilli m inerallar ta r k i b i d a )

holatdagi m ayda dispers zarrachalar y ig'indisini K.K. G e droys t u p r o q -

ning singdirish kom pleksi — T S K deb n o m lag an .

Organik va m ineral kolloid z a rra c h a la r n in g kationlarni a l m a s h i b

singdirish xususiyati ularning m anfiy zaryadlanganligi bilan iz o h la n a d i.

T u p ro q d a m u s b a t zaryadlangan ko llo id lar ( p H — 7—8 d a n k i c h i k

boMganda ternir va aluminiy gidrooksidlari) h a m b o ‘lib, o d a td a k o ‘p -

chilik tu p ro q la rd a manfiy zaryadlangan kollo id lar ustunlik qiladi.

T u p ro q la r tabiiy holda d o im o m a ’lurn m iq d o rd a C a 2+, M g 2+, H +,

K +, Al2+, N H 4+ va boshqa singdirilgan k a tio n la rn i tutadi. Bu xildagi

k a tio n la r tu p r o q eritmasidagi b o s h q a k a t i o n l a r bilan a lm a s h i n i s h i

mumkin.

K ationlarning almashinish reaksiyasi j u d a tez sodir b o 'la d i. T u p -

roqga KC1, N H 4C1, N H 4N 0 3 va shu kabi suvda oson eriydigan o ‘g ‘itla r

kiritilganda, ular tezda tuproqning singdirish kompleksi bilan reaksiyaga

kirishadi, tarkibidagi kationlarni tu p r o q eritm asid a ilgaridan m a v j u d

b o i g a n kationlarga almashtiradi.

K ationlarni almashinish reaksiyasi q a y ta r bo'lib, tuproq t o m o n i d a n

singdirilgan k ation yana qaytadan t u p r o q eritm asiga siqib c h iq a r ilis h i

mumkin:

N H 4+

( T u p r o q ) C a 1"2 + 2 N H 4N 0 3 <-> ( T u p r o q )

+ C a ( N 0 3) 2

n h

;

T u p ro q eritm asining konsentratsiyasi, hajm i va a l m a s h in a d i g a n

kationlarning tabiatiga qarab t u p ro q eritm a sin in g kationi b i la n t u p

roqning singdirish kompleksidagi k a t io n la r o ‘rtasida m a ’l u m d a r a j a d a

h ara k a tc h a n m uvozanat yuzaga keladi. T u p r o q eritm asining t a rk ib i

va konsentratsiyasi o ‘zgarganda m u v o z a n a t h a m siljiydi. T u p r o q q a

KC1 kabi suvda o son eriydigan m i n e r a i o ‘g ‘itlar kiritilganda, t u p r o q

e r it m a s i n i n g k o n se n tra ts iy a si o s h a d i , o ' g ' i t ta rk ib id a g i k a t i o n l a r

tup ro q n in g singdirish kompleksidagi kationlar bilan alm ashinish reak-

siyasiga kirishadi, b ir qismi tuproqqa singadi.

0 ‘simlik to m o n id a n bironta kation o'z lashtirilganda. lining tuproq

eritmasidagi konsentratsiyasi kamayadi va bu kation tu proqning sing

dirish kompleksidan boshqa kationga almashgan holda eritmaga o'tadi.

T u p ro q singdirish kom pleksining shu xil kation bilan to'yinish darajasi

q a n c h a yuqori bo'lsa, tu proq eritmasidan kationlarni s h u n c h a k o ‘p

va tez siqib chiqaradi.

Tuproqning turli kationlarni singdirish xususiyati bir xilda emas.

Kationlarning zaryadi (valentligi) va atom massasi q ancha katta bo'lsa,

u sh u n c h a ko‘p singdiriladi va boshqa kationlar t o m o n id a n qiyinchilik

bilan siqib chiqariladi. Singdirilish xususiyatining ortib borishiga qarab

kationlarni quyidagi ta rtib d a joylashtirish m um kin:

Bir valentli k atio n lar :

7 Li *, 2:iN a +, ISN H 4\ -|I)K +;

Ikki valentli kationlar:

24M g2\ 40C a 2+;

Uch valentli kationlar: 27A1+3 56Fe3i.

Bir valentli katio n lard a n massasi bo'yicha ikkinchi va singdirilish

qobiliyati b o ‘yicha u c h in c h i o 'r in d a turadigan N H 4^ va eng kichik

a to m massasiga ega H + alohida o ‘rin tutib, o ‘zlashtirilgan boshqa

kationlarni siqib ch iqarish xususiyatiga ega.

Tuproqda k ation larn in g alm ashinm asdan singd irilish i. A y rim

k atio n lar tu proqda a l m a s h in m a s d a n ham yutilishi m um kin. B unday

katio n lar jumlasiga kaliy, a m m o n iy , rubidiv va seziylar misol b o ‘la

oladi. Ularni alm ash in m asd an , y a ’ni tuproqning singdirish kompleksiga

k irm asdan, ushlab turilishini bevosita ayrim m inerallarning kristall

panjarasiga kirishi bilan izohlash mumkin. Yutilishning bu turi ken-

g ayuvchan uch qavatli kristall panjaraga ega bo'lgan muskovit, vermi-

k it lit, illit va montmorillonit kabi loyli m inerallarda kuchli nam o y o n

b o i a d i . Kristall panjaralar oralig‘idagi bo'shliqqa kirib qolgan kationlar

q a v a tl a r q is q a rg a n d a ik k ita k re m n iv -k islo ro d li t e t r a e d r q a t la m d a

kislorod atomlari hosil qiladigan yopiq geksagonal m ak o n n in g «iskan-

jasiga» tushadi.

Kaliy va a m m o n iy k ationlarining alm ash in m asd an yutilishi tu p

ro q n in g g ranulom etrik h a m d a mineral tarkibiga b o g ‘liq ravishda kcng

k o i a m d a o ‘zgarib turadi.

K ationlarning a lm a s h in m a s d a n yutilishi tu p ro q n in g c h u q u r qat-

lam larig a q arab o rtib b o ra d i. Ayniqsa, t u p ro q g o h qurib, go h id a

n a m la n ib turadigan sh a ro itla rd a yutilishning b u turi kuchli n a m o y o n

boMadi.

Kaliy va a m m o n iy kationlarining a lm a s h in m a s d a n yutilishida faqat

loyli m i n e r a l l a r e m a s , balki g u m u s h a m f a o l i s h t i r o k e t a d i .

A lm ashinm asdan yutilgan kationlar a lm a s h i n i b yutilgan kationlarga

nisbatan o ‘sim liklar o'zlashtiriladigan s haklga a n c h a qiyin o'tadi. S h u

sababdan h a m alm ash in m asd an yutilish k u c h li ketadigan tupro q lard a

qo'llanilgan azotli va kaliyli o 'g 'itla r tark ib id ag i azot va kaliyni o 's i m -

liklar anc ha sust o ‘zlashtiradi.

M u n ta z a m ravishda azotli, kaliyli va m a h a lliy o 'g ‘itlar kiritilgan

tuproqlarda kaliy va am m oniy kationlarining alm ashinm asidan yutilishi

sezilarli darajada kamayadi.

Azotli va kaliyli o 'g 'it l a r n i goh q u r i q , g o h i d a n a m l a n a d ig a n

tuproqlarga kiritishda ular tarkibidagi k a ti o n l a r n i n g alm a sh in m a s d a n

vutilishga  alohida  e ’tibor  berish  lozim.

T U P R O Q N I N G   S 1 N G D I R I S H   S I G ‘ I M I   V A

S I N G D I R I L G A N   K A T I O N L A R   T A R K I B I

T u p ro q d a yutilgan, almashinish xususiyatiga ega b o ‘lgan b a r c h a

kationlarning yig'indisiga tuproqning sin gd irish sigHmi deyiladi. U

100 gr tu p ro q d a m g/ekv birlik bilan ifo d ala n ad i.

Masalan, 100 gr tuproqda 200 mg kalsiy, 36 mg magniy va 9 m g

a m m o n iy singdirilgan b o ‘lsin. U holda t u p r o q n i n g singdirish sig'im i :

200 , 36

, .

. . , , .. .

----- + — + — = 13,5 m g/ekv m tash k il etadi.

Bu yerda 20, 12 va 18 sonlari C a, M g va N H 4 larning ekvivalent

og'irliklarini ifodalaydi.

Singdirish sig‘imi, odatda, tu p ro q n in g alm a sh in u v c h a n singdirish

qobiliyatini ko'rsatadi. Kationlarning singdirilish sig‘imi tu p r o q n i n g

granulom etrik tarkibi va undagi m ay d a d is p e rs fraksiyaning m iq d o ri

ham da tarkibiga bog'liq. O 'lc h am i I m k m d a n yirik z a rra c h a la rd a

kationlarning singdirilish sig‘inii juda kichik b o 'lib , mayda zarrachalarda

keskin oshadi. T u p ro q d a mineral kolloid va ilsim on zarrachalar (0,001

m m dan kichik) k o ‘p bo‘lsa, k a tio n la rn in g singdirilish sig‘imi h a m

katta b o ‘ladi. T arkibida loyli va q u m o q m a y d a dispers za rra c h a la rn i

ko ‘plab tutadigan o g ‘ir granulom etrik tark ib li tu proqlar a n c h a k a tt a

singdirish sig'im iga egadir.

Shu bilan b ir qato rd a tu p r o q n i n g sin g d iris h sig’im ida m a y d a

dispers za rrachalarning mineralogik tarkibi h a m m uhim o ‘rin t u ta d i.

Tuproqning m inera l qism ida m ontm orillonit guruhi yoki gidrosludalar

ko ‘p b o i s a , singdirish s i g i m i katta, a ksincha kaolinit, tem ir yoki

aluminiyning a m o r f holatdagi gidrooksidlari k o ‘p b o i s a , singdirish

s ig im i kichik b o i a d i .

Tuproq tarkibidagi g um us miqdori ham kationlarning singdirilishiga

kuchli ta ’sir k o 'rsa ta d i. T adqiqotlar asosida gum usning ilsim on zar-

rachalarga nisbatan k atta singdirish sig‘imiga ega ekanligi aniqlangan.

Masalan, m o'tadil s h aroitda ajratib olingan gum in kislotaning singdirish

sig'imi 350—500 tn g /e k v ni tashkil qiladi, vaholanki, bu k o ‘rsatkich

m o n tm o rillo n itd a 8 0 — 120, kaolinitda esa 3— 15 mg/ekv ga tengdir

T uproqning m a y d a dispers qismida m ineral kolloidlar ko ‘p, g um us

miqdori ancha kam b o i i s h ig a qaramasdan, kationlarning singdirilishida

tuproqning  organik  qism i  m uhim   ahamiyatga  ega  (24-jadval).

24-jaclval

Tuproq  singdirish  s ig ‘imining  organik  va  mineral  qismlari

o ‘rtasida taqsimlanishi,

%

( M . M   K on n o n o v a )

Tuproq

qismi

B o ‘z

tuproqlar

Sur  tusli

tuproq

Q ora

tuproqlar

Chimli-

podzol

Kashtan

tuproq

Mineral

5 2

39

38

62

65

Organik

4 8

61

6 2

38

35