Ўзбекистон республикаси олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги юлдашев г., Абдрахманов т

Кремний оксидлари ва алюмосиликатлар

Кремний диоксиди тупроқларда ҳар хил формаларда бўлиши билан бирга хилма-хил миқдорларни ташкил қилади. Эрувчанлик ва нурашга нисбатан чидамли кремнийли бирикма бу кварц бўлиб, тупроқни йирик фракцияларида 40-90% гача бўлиши мумкин. У сув билан реакцияга кириб янги моддаларни ҳосил қилиши фанда маълум.

SiO₂ Қ 2H₂O  SiO(OH)₄

SiO₂ нинг концентрацияси 140 мг/л дан кам бўлган суюқ эритмаларда ортокремнийли кислота (H₄SiO₄) ёки SiO(OH)₄ мавжуд бўлиб, ундан юқори концентрацияларида эса поликремнийли шаклда бўлади, яъни:

ёки
Ортокремнийли кислота жуда кучсиз ҳисобланиб, унинг диссоциация константаси 9,9-13,7 атрофида бўлади. Шунинг учун бўлса керак ҳатто карбонат кислота ҳам кремний кислотани унинг бирикмаларидан сиқиб чиқаради.
SiO₂ нинг тупроқдаги эрувчанлиги унинг кўп хоссаларига боғлиқ. Сувда SiO₂ эрувчанлиги 210^-4 моль/кг ни ташкил қилади.
Аморф SiO₂ нинг сувда эрувчанлиги қаттиқ SiO₂ га нисбатан 10 баробар кўп бўлади. Кремний бирикмаларининг эрувчанлигига тупроқнинг рН га ҳам таъсир қилади ва баъзи маълумотларга кўра рН ортиши билан унинг бу кўрсаткичи кўпаяди. Масалан: рНқ3 бўлганда SiO₂ 40 мг/л, рНқ5 бўлганда 110 мг/л, рНқ7, 10-11 бўлганда эса 30-400 мг/л га етиш мумкин.
Тупроқнинг қаттиқ фазаси томонидан кремний кислоталарини адсоробцияси ҳам уни эрувчанлигига таъсир қилади. Фрейндлих формаси кремний кислоталарини адсорбциясини тўғри тушунтира олади. У қ аС^п
У-адсорбцияланган кремний кислота миқдори.
С-унинг мувозанатли эритмадаги концентрацияси.
а ва п лар константа
Si кислоталарини адсорбцияси ҳам рН га боғлиқ бўлиб, рНқ6,5-10 гача ошиб боради, сўнг яна камаяди. Шуни алоҳида қайд қилиш керакки, тупроқ билан кремний кислота орасидаги адсорбция механизмининг рН га боғлиқлиги тўла ўрганилмаган.
Масалан, Гендерсон-Хассельбах маълумотига кўра эритмада Н₄SiO₄ билан H₃SiO₄ миқдорлари тенг бўлади. Бу ҳодиса айниқса рНқ9,9 бўлганда кузатилади. Бу ўзгаришлар рН миқдори, адсорбент сифати ва унинг юзаси каби катталикларга ҳам боғлиқ.
Юқори валентли элементларнинг гидроксидлари кремний кислотани актив адсорбциялайди. Кристалли минераллар, темир оксидлар SiО₂ ҳам адсорбциялайди. Бу борада карбонатлар ва гумус бирикмалари нисбатан инерт. О₃ миқдорда SiO(OH)₄ кварц томонидан адсорбцияланади. Адсорбцияга қарама-қарши ҳодисалар ҳам тупроқда кузатилади.
Кремний кислотасининг тупроқ силикатларда ажралиб чиқиши ҳодисасига десиликация дейилади. Бунда ҳосил бўлган кислота алюминий оксидлари билан чўкиб аллофанларни ҳосил қилади. Ювувчи сув режимида, ферралитизация жараёнларида десиликация жараёни тезлашади. Тупроқнинг йирик фракцияларини, ҳамда гилли фракцияларининг кўп қисмини алюмосиликатлар ташкил қилади. Барча силикатларнинг негизини кремний кислородли тетраэдр (SiO₄) ташкил қилади. Силикатларнинг 6 та типи фарқ қилинади: оролли, ҳалқали, занжирли, лентали, қатлам- қатламли ва каркасли.
Тупроқларда 6 та типнинг барчасини кузатиш мумкин. Қумли ва йирик фракцияларда қатлам-қатламлидан бошқа барча силикатлар типлари мавжуд бўлади. Буларга дала шпатлари, амфиболлар, оливин, эпидот ва бошқалар киради. Йирик фракциялар таркибидаги минераллар тупроқнинг сингдириш сиғими, потенциал кислоталиги, буферлиги каби хоссаларга кам таъсир қилади. Тупроқнинг ил ва каллоид заррачалари таркибида қатлам-қатламли минераллар кўп бўлиб, улар тупроқни катионлар ва анионларни сингдириш қобилиятига, ёпишқоқлиги бўкиши каби хоссаларига катта таъсир кўрсатади.
Тупроқ таркибидаги алюмосиликатлардан монтмориллонит, вермикулит, каолинит, гидрослюдалар мавжуд бўлиб, улар тупроқнинг қатор кимёвий ва физик-кимёвий хоссаларига таъсир кўрсатади.
Алюмосиликатларнинг асосий гуруҳлари кремний-кислороддан иборат тетраэдар ва октаэдрик кристалл панжараларини ҳосил қилади. Кремний-кислородли тетраэдр марказида Si^Қ4 жойлашади атрофида кислород, шунинг учун бўлса керак кислород валентликларининг ярми Si^Қ4 билан конпенсацияланган холос, бу ўз навбатида тетраэдр формуласини [SiO₄]^-4 ёзишни тақозо қилади.
Одатда Si-O-Si ли боғланиш мустаҳкам боғланиш ҳисобланади ва уларга силикатли боғланиш ҳам дейилади. Шу боғлар орқали тетраэдрлар занжирли боғланиб гексагонал панжарани ҳосил қилади. Бу кўриниш Si₂O₅ фрагментдаги формулага тўғри келади.
Тупроқдаги гилли минераллар ўзларининг хусусиятларига қараб ҳар хил гуруҳларга бўлинади. Масалан, каолинит гуруҳига каолинит, диккит, накрит, галлаузит киради. Каолинит бўкиш ва катионларни сингдириш қобилиятига эга эмас. Унинг солиштирма юзаси катта бўлмасдан 5-7 дан 25-30 м²/г га тўғри келади. Сингдириш сиғими ҳам кичик 10 мг/экв. 100 г атрофида.
Монтмориллонит гуруҳи. Бу гуруҳга смектитлар ҳам дейилади. Буларга бевосита монтмориллонит ва бейделит, нонтронитлар киради. Нонтронитда АI, Fe га изомер алмашиниш хусусиятига эга. Гилли минераллар таркибида монтмориллонит кўп бўлса, уларга бентонитлар дейилади. Монтмориллонит хусусиятлари каолинитдан кескин фарқ қилади. Монтмориллонитнинг юзаси 400-600 м²/г, катионларни сингдириш қобилияти эса 100 мг/экв. гача етади монтмориллонит ҳажми Шишиш даврида монтмориллонит ҳажми 2-2,5 маротоба ошади.
Слюда ва гидрослюдалар кўпинча бирламчи минераллар қаторига киритилади. Баъзи муаллифлар эса иккиламчи минераллар қаторига киритиладилар. Слюда ва гидрослюдалар тупроқ калийсини асосий манбаи саналади. Бунга сабаб эса слюда ва гидрослюдаларда калий миқдори 9-10% гача етади. Вермикуллитлар ҳам слюдасимон қатламлар ҳосил қилади, вермикуллитлар одатда магнийли алюмосиликатлар саналади.
Вермакуллит номи лотинча «Vermicularis» дан олинган бўлиб, чувалчангсимон деган маъно англатади. Бундай номланишига сабаб иситилганда уларнинг ҳажми 20-30 маротаба ортади ва чувалчангсимон букилиб чўзилади.

Силикатларнинг анализ усуллари

Анализ усуллари ичида энг кўп фойдаланиладигани бу термик анализ усулидир.

Термик анализ усулида эндотермик ва экзотермик эффектлар ўрганилиб, шу асосда минерологик таркиби аниқланади. Инфрақизил спектроскопия усулида эса кўпроқ тупроқнинг органик моддалари ўрганилади. Булардан ташқари, электрон микроскоплар ёрдамида ҳам тупроқларнинг минерологик таркиби ўрганилади.