Режа: Тупроқ коллоидлари, унинг пайдо бўлиши ва таркиби,тупроқ коллоидларининг тузилиши,тупроқ коллоидларининг ҳолатлари

18-расм. Мицелланинг тузилиши. (Н.И. Горбунов буйича)
Кимёвий таркибидан қатъий назар коллоид мицелла асосан уч қаватдан - ядро, ички қават ва сиртқи қаватдан иборат. Коллоид мицелла асосини унинг ядроси ташкил этади. Ядро кимёвий жиҳатдан мураккаб бирикма бўлиб, аморф ёки кристалик тузилишлидир. Минерал коллоидлар ядроси асосан алюмокислоталар ҳамда баъзан кремний кислота, темир ва алюминий оксидларидан ташкил топган. Органик коллоидлар ядроси асосан гумин кислотаси, фульвокислоталари, протеин, клетчатка ва бошқа мураккаб органик моддалардан иборат. Ядро устида иккита қарама-қарши зарядланган ионли қатлам жойлашган. Бевосита ядро устида жойлашган ионларга потенциалларни аниқловчи (потенциалловчи) ионлар, ташқи қатламдаги ионларга компенсирловчи ёки ҳаракатсиз ионлар қатлами дейилади.
Потенциалларни аниқловчи ионлар қатлами кўпинча манфий зарядланган бўлиб, компенсирловчи қатлам эса, шу манфий зарядларга тенг келадиган миқдордаги мусбат ионлари зарядларидан иборат. Компенсирловчи ионлар тупроқшуносликда алмашинувчи ёки сингдирилувчи катионлар ҳам дейилади. Кўпчилик сингдирилган катионлар потенциалларни аниқловчи ионлар ёнида жойлашган бўлиб, ҳаракатсиз ионлар қатламини ташкил этади. Сингдирилган катионларнинг оз қисми потенциалларни аниқловчи ионлар қатламидан анча узоқроқ масофада жойлашиб, диффузия қатламини ҳосил қилади.
Мицелла ядроси потенциалларни аниқловчи ионлар қатлами билан бирга гранула дейилади. Гранула компенсирловчи ионларнинг ҳаракатсиз қатлами билан бирга коллиод заррача деб аталади.
Зарядланишига кўра тупроқ коллоидлари уч группага ажратилади.
Ацидоидлар - заррача манфий зарядланган бўлиб алмашинувчи ионлар водород ва бошқа катионлар ҳисобланади.
Базоидлар - заррача мусбат зарядланган бўлиб, алмашинувчи ионлар гидроксил ва бошқа ионлардан ташкил топган.
Амфолитоидлар - заррача мусбат ёки манфий зарядланган бўлиши мумкин. Эритмадаги водород ионларининг концентрациясига кўра амфолитоидларда алмашинувчи водород ёки гидроксил ионлари мавжуд бўлади.
Шунинг учун улар муҳит реакциясига қараб ацидоид ёки базоидларга ўхшайди.
Амфолитоидларга темир ва алюминий гидроксидларининг коллоидлари киради.
Коллоид заррачалар электр зарядига эга бўлганлиги сабабли сув молекулаларини тортиб олиб гидратланади ва ўз юзасида сув пардасини ҳосил қилади. Сув пардасининг қалинлиги коллоидларнинг таркиби, табиати ва зарядлари миқдорига кўра ҳар хилдир.
Қалин сув пардаси билан ўралган коллоидларга гидрофиль ва яхши гидратланмаган коллоидларга гидрофоб коллоидлар дейилади. Тупроқдаги гумус кислоталари, оқсиллар ва кремний кислотасининг коллоидлари гидрофиль бўлиб, темир ва алюминий гидрати оксидлари ва каолинит группаси минералларининг коллоидлари гидрофобдир. Сув пардаси коллоид заррачаларнинг бир-бирига таъсир кучини пасайтиради, уларнинг бирикиши камайиб, қийин коагулланади.
3. Тупроқ коллоидлари ҳам бошқа коллоидлар каби икки, яъни золь ва гель ҳолида бўлади. Золь ҳолидаги коллоид суюқ муҳитда эриган ва тарқоқ ҳолатда бўлиб, бир хил зарядли (кўпинча манфий) бўлганида тўхтовсиз ҳаракат қилиб туради. Гель ҳолидаги коллоид аксинча ҳар хил зарядли бир қанча коллоид заррачалар йиғиндисидан иборат, ёпишқоқ қуйқа шаклда бўлиб, суюқ муҳитда осонлик билан чўкиш хусусиятига эга. Золь ҳолидаги коллоидларнинг турли омиллар таъсирида бир-бири билан ёпишиб, тупланиб чўкма ҳосил қилиши, яъни гель ҳолатига ўтишига коагуляция, аксинча, гель ҳолатидаги коллоидларнинг яна қайта тарқалиб золь ҳосил бўлишига пептизация жараёни дейилади.
Коагуляция асосан турли электролитлар таъсирида золдаги зарядларнинг йўқолиб, нейтралланиш натижасида юзага келади. Шунингдек, табиатда коагулланиш тупроқнинг қуриши ёки музлаши натижасида ҳам рўй беради. Бундай шароитда электролитларнинг золларга таъсир кучи юқори бўлади.
Гидрофоб коллоидларнинг электоролитлар таъсирида коагулланиши осон бўлиб, гидрофиль коллоидларда эса фақат юқори концентрацияли электролитлар бўлганда юзага келади. Гидрофиль коллоидлар кўпинча золь ҳосил қилиб, пептизация жараёнларини кучайтиради. Бунда айниқса коллоидларнинг гидроксил (ОН^-) ионлари ва юқори гидратланган катионлар (масалан, Na) билан тўйинганлиги катта роль ўйнайди. Пептизация натижасида тупроқ структураси бузилиб, унинг физикавий ва сув хоссалари ёмонлашади. Коллоидлар коагулланиши асосан коллоидлар билан электролитлар, яъни тупроқнинг суюқ қисмидаги туз, кислоталар ва ишқорларнинг ўзаро таъсири натижасида вужудга келади. Чунки бу электролитлар (СаCl₂, NaOH, HCl) диссоциланиш натижасида мусбат катионлар (Са²⁺, Na⁺, Н⁺) ва манфий зарядли (Cl^-, ОН^-) анионларга ажралади. Ана шу катион ёки анионлар таъсирида коллоид заррачалар нейтралланади ва бошқа коллоид мицелла томонидан тортиб олиниб, коагулланади. Тупроқ коллоидлари кўпинча манфий зарядланганлиги сабабли, бу ҳодиса мусбат зарядли ионлар таъсирида рўй беради.
Коагулланишнинг бориш тезлиги, шу жараёнда иштирок этадиган катион ёки анионларнинг валентлигига, коллоидлар турига ва тупроқнинг механик ҳамда кимёвий таркибига боғлиқ. Минерал коллоидлар органик коллоидларга нисбатан раекцияга тезроқ киришади, шунингдек бир валентли (Na⁺, К⁺) катионлар икки ва уч валентли (Са²⁺, Mg²⁺, Fе³⁺) катионларга нисбатан коагулланишда суст иштирок этади.
К.К.Гедройц коагулланиш қобилиятига кўра барча катионларни қуйидаги лиотроп қаторга жойлаштиради:
Li+< Na⁺ < NH₄⁺ < K⁺ < Mg²⁺ < H⁺ < Ca²⁺ < Ba²⁺ < Al³⁺ < Fe³⁺
Бир валентли катионлар билан тўйинган коллоидлар асосан золь ҳолатда бўлади; бир валентли катионлар икки ва уч валентли катионлар билан алмашганда гель ҳолатига ўтади. Масалан, тупроқ сингдириш комплексининг натрий билан тўйиниши натижасида золь ҳосил бўлиб, тупроқнинг чанг ҳолатга келишига, тупроқ коллиодлари зарядининг ошиши ва гидратланишига сабаб бўлади. Натрийнинг кальций билан алмашиниши эса коагулланишга ва тупроқда сувга чидамли структуранинг юзага келишига олиб келади. Ишқорий реакция турли оксидлар коллоидларининг чўкмага тушиши ва органик ҳамда баъзи минерал коллоидларнинг золь ҳолатига ўтишини кучайтиради. Коллоидлар коагулланиши қайтар ва қайтмас бўлади. Бир валентли катионлар (Na⁺, K⁺, H⁺) таъсирида вужудга келган гель осонлик билан яна золга ўтганлиги учун уни қайтар коагулланиш дейилади. Икки ва уч валентли ( Са²⁺, Mg²⁺, Fe³⁺) катионлар таъсирида пайдо бўлган гель яна қайта зольга ўтмаганлиги учун қайтмас коагулланиш деб аталади. Қайтмас коагулланиш тупроқдаги сувга чидамли структураларни ҳосил қилади ва уни узоқ сақлаб қолади.
Мусбат зарядланган коллиодлар коагулланишида анионлар қатнашади. Лекин кўпчилик тупроқ коллоидлари манфий бўлганидан, бу хилдаги коагулланиш кам учрайди. Тупроқ қатламларида тўпланадиган манфий зарядли органик ва минерал моддаларнинг мусбат коллоидлари бир-бири билан аралашиб, ўзаро таъсирлашувидан электролитсиз коагулланиш вужудга келади. Ана шундай коагулланиш подзол ва шўртоб тупроқларнинг иллювиал горизонтларида кўп учрайди. Нейтрал ва унга яқин реакцияли карбонатли тупроқлар (қора, каштан ва бўз тупроқлар) даги коагулланиш натижасида турли майда заррачалар бирикиб, микроструктурали ва кейинчалик йирик донадор структураларни пайдо қилади. Натижада тупроқларнинг физик-сув, физик-механик хоссалари яхшиланади. Демак тупроқ коллиодлари билан бевосита боғлиқ бўлган коагулланиш ва сингдириш жараёнлари деҳқончиликда муҳим аҳамиятга эга.
2. Тупроқда кечадиган сингдириш жараёнлари ўз табиати билан ниҳоятда мураккаб бўлиб, жумладан, турли моддаларнинг заррачалар юзасида ютилиб, ушланиб қолиниши ёки уларнинг бевосита сингдирилмаслиги каби хилма-хил ҳодисалар йиғиндисини ўз ичига олади. Тупроқнинг сингдириш қобилияти турли кимёвий, физикавий, физик-кимёвий ва биологик жараёнлар таъсирида рўй беради. Академик К.К.Гедройц тупроқда моддаларнинг сингдирилиши (ютилиши) ва бунда юз берадиган турли жараёнларни эътиборга олиб, тупроқнинг сингдириш қобилиятини: механик, биологик, кимёвий, физикавий ва физик-кимёвий каби беш турга ажратади.