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

Тупроқдаги кремний ва углеродли бирикмалар


Тупроқдаги кремний бирикмалари. Уларнинг тупроқдаги аҳамияти, роли. Кремний катионлари, оксидлари. Алюмосиликатлар. Углероднинг тупроқдаги минерал ва органик бирикмалари.
Углероднинг тупроқдаги минерал ва органик бирикмалари. Калий, кальций, магний, ва натрий карбонатлари уларнинг эрувчанлиги, тупроқ эритмаси реакциясига таъсири ва тупроқдаги аккумилияция шакиллари.

Углерод ва кремний макроэлементлар бўлиб, биосферада ва тупроқ ҳосил бўлиш жараёнида алоҳида роль ўйнайди. IV гуруҳ элементларининг қолганлари микроэлементлар қаторидан жой олади. Виноградов маълумотларига кўра бу гуруҳ элементлари тупроқ ўсимлик ва литосферада қуйидаги миқдорларда тарқалган.

29-жадвал
IV гуруҳ элементларнинг миқдори,%

Элемент	Литос фера	Тупроқ	Ўсим лик кули	Эле мент	Литос фера	Тупроқ	Ўсим лик кули
С Si Ge	0,023 29,5 1,5.10^-4	1,40 33,0 1.10^-4	- 15,0 -	Sn Pb -	2,5 10^-4 2,6 10^-3 -	110^-3 1 10^-3 -	5 10-4 110^-3 -

Германий ўзининг баъзи хоссаларига кўра кремнийни эслатади.
Унинг тузлари ўсимлик ва инсон учун унчалик заҳарли эмас. Бу гуруҳ элементларидан қўрғошин нисбатан заҳарли, яъни кучли заҳар хусусиятига эга.
Қўрғошин тупроқда, ўсимликда, инсон ва ҳайвон организмида тўпланиши мумкин. Бунда у одатда Ca₃(PO₄)₂ даги кальций ўрнини эгаллайди, бу ҳодиса инсон ва ҳайвон организмидаги суякда ҳам содир бўлади, яъни суякдаги кальций ўрнини Рb эгаллайди. Натижада суяклар мўртлашади ва синишга мойиллиги ортади.
Қалай чўкинди жинслар ва гранит қатламига хос элемент бўлиб, унинг кларки 2,5  10^-4 %. Гранитлар, пегматитлар қалайга бой бўлади. Бу элемент гидротерма тизимларда концентрацияланади. Қалайни барча минераллари А.И. Перельман (1990) маълумотларига кўра юқори ҳароратда ва босимда пайдо бўлади. Қалайли минераллар сони 24 тани ташкил қилади. Энг кўп тарқалган қалайли минерал касситерит (SrO₂) ҳисобланади.
Биосферада айниқса тупроқда қалай жуда кам ўрганилган бўлиб, унинг кучсиз концентрацияланиши гилларда кузатилади. Сувда ўсувчи қалайни тўпловчи ўсимликлар аниқланган.
Германий ХV асрда Норвегиялик олим Фохт баҳосига кўра нодир элемент ҳисобланган бўлиб, унинг ер пўстидаги кларки
n  10^-10%, бўлишига қарамасдан асосий диққат эътиборда бўлган. Кейинчалик бу элементни кларк миқдори анча катта эканлиги, ҳозирда эса 1,5  10^-4 % лиги исбот қилинган.
Германий ўзининг кўпчилик бирикмаларида кремний каби 4 валентли бўлиб, типик литофил элемент. Германий сульфидлар билан бирга, торфларда тўпланади. Аммо германий кўмирли қазилма бойликлар ичидан олинади.
Кремний билан углерод даврий системада яқин туради, шунинг учун уларнинг кўпчилик хоссалари ҳам яқин. Улардаги электронлар тақсимоти ҳам ўзаро яқин.

С S² 2s² 2p²

Si S² 2s² 2p⁶ 3s² 3p²

Углерод ва кремний ўзларининг юқори валентликларида, яъни Қ4 валентли бўлади. Улар бир хил типдаги оксидларни СО₂ ва SiO₂ ҳосил қилади. Уларнинг бу оксидлари табиатда кенг тарқалган. Ҳар иккала элемент ҳам галогенлар ва водород билан бирикмалар ҳосил қилади.

Кремний IV оксид хоҳ у аморф ҳолатда, хоҳ алюмосиликатлар таркибида бўлсин HF билан реакцияга киришади.

SiO₂ Қ 6HF  H₂SiF₆ Қ 2H₂O

Кремнийнинг водород билан бирикмалари ҳам углерод бирикмаларига ўхшайди, яъни СН₄ ва SiH₄. Бу бирикмага (SiH₄) силан дейилади.

Бу рангсиз, ҳидсиз, газ бўлиб, ҳавода ўз-ўзидан ёнади.

SiH₄ + O₂  SiO₂ Қ 2H ₂O

Углеводородлардан ўзларининг турғунлиги паст, яъни камлиги билан фарқ қиладиган дисилан Si₂H₆ ва трисилан Si₃H₈ каби кремнийли бирикмалар мавжуд. Агар углеводородларда С-Н боғланишдаги энергия 413 кдж моль.^-1 бўлса, Si-H ҳолатдаги энергия 225 кдж. моль^-1 шунинг учун ҳам силанлар тез ҳатто уй шароитида оксидланади. Кремний углерод каби Si-Si-Si занжир ҳосил қилади, лекин қўш боғ, учламчи боғларни ҳосил қилмайди. Бу кремнийни углероддан кескин фарқларидан бири, бунга сабаб Si даги электронлар сонининг кўплигидир.

Si-Si боғланиш энергияси С-С боғланиш энергиясидан 2 баробар кичик. Лекин Si-O ва С-О боғлардаги энергия ўзаро яқин, яъни 369 ва 351 кдж. моль^-1 ни ташкил қилади. Шу сабабларга кўра Si узун занжирларни ҳосил қилади С-ҳам буни бемалол ҳосил қилаолади.
Si учун кислород кўприги орқали занжир ҳосил қилиш характерли бўлиб, уларга силоксанлар дейилади. Буларга мисол тариқасида метасилоксанни келтиришимиз мумкин.



Силоксан кимёвий жиҳатдан инерт, мураккаб модда. Кремнийни ҳамма валент боғлари кислород билан тўйинган бўлса, у ҳолда кремний-кислородли тетраэдр ҳосил бўлади. Тетраэдрлар силикатларнинг асосини ташкил қилади.
Тупроқ таркибидаги силикатлар миқдори уларни ҳосил қилувчи жинслар билан боғлиқ бўлиб, тупроқни пайдо бўлиши жараёнида трансформацияланади. Бунга қарама-қарши тупроқдаги органик модда манбаи ролини хилма-хил ўсимлик ва ҳайвонат дунёси олами бажаради.
Тупроқдаги Si ва С икки омил, яъни она жинс ҳамда ўсимлик ва ҳайвонот дунёсининг ҳолатини англатади. Яна шуни алоҳида таъкидлаш керакки, тупроқларнинг айрим қатламларида органик моддалар 95-99% гача бўлиши мумкин. Айнан шундай миқдорларда кремнийли моддалар ҳам мавжуд бўла олади.
Масалан, углеродли органик бирикмалар ўрмон тушамаси қатламида 95-99% тупроқ массасини ташкил қилади.
Торфли ва бошқа органоген тупроқларда ҳам бундай ҳолатни кўрсатиш мумкин. Бунинг аксича подзол тупроқларнинг А₂ қатламида эса органик моддалар жуда кам 0,01% гача ҳатто ундан ҳам оз бўлиб, Si-ли бирикмалар миқдори эса кескин ошади. Қумли тупроқларда эса SiO₂ унинг миқдори 99-100% га яқинлашади.
Ўзбекистондаги оч ва тўқ тусли бўз тупроқларда 69,5-74,7 % (Исматов Ж.Р. 1989) миқдорларда SiO₂ тарқалган бўлиб, унинг бу кўрсаткичлари тупроқнинг устки қатламларида нисбатан камроқ бўлиб, ички қатламлар, яъни кейинги генетик қатламлари томон ортиб боради.
Тоғли жигарранг тупроқларда ҳам SiO₂ миқдори кўп бўлиб, 67-74% ни ташкил қилади. Кремний тўрт оксидининг оз қисми, яъни 67% атрофидаги кўрсаткичлари устки қатламларга тўғри келади. Генетик қатламлар ўзгариши билан SiO₂ миқдори чуқурлашган сайин ортиб боради. Кремнийли бирикмалар билан органик моддалар ўртасидаги ўзаро таъсир натижасида янги гилли-гумусли бирикмалар ҳосил бўлади, бу тупроқ ҳосил бўлиш жараёнининг характерли хусусиятлардан бирига тўғри келади.
Шундай қилиб бу икки элемент ўзаро айрим хоссаларига кўра фарқ қилишига қарамай умумий хоссаларга ҳам эга.
Кремний ва унинг бирикмаларининг тупроқдаги ролини унумлаштирадиган бўлсак улар қуйидагиларга тўғри келади.
1. Кремнийли бирикмалар кўпчилик тупроқ қатламларини массаси асосини ташкил қилади ва муҳим кимёвий, физикавий роль ўйнайди.
2. Кремнийнинг тупроқдаги миқдори унда кечадиган алоҳида жараёнларнинг кўрсаткичи бўлиб хизмат қилади. SiO₂ : R₂O₃ ва SiO₂ : AI₂O₃ нисбатлари орқали эса нураш қобиғи, типи аниқланади.
3. Кремний бирикмалари билан тупроқнинг кўпчилик муҳим хоссалари боғлиқ. Алюмосиликатлар миқдорига тупроқларнинг ёпишқоқлиги, бўкиши, катионларнинг сингдириш қобилияти ва бошқалар боғлиқ. Бундан ташқари оғир гранулометрик таркибга эга бўлган тупроқларда SiO₂ ижобий роль ўйнайди, яъни унинг сув ҳаво ўтказувчанлигини яхшилайди. Шунинг учун ҳам мелиорация ишларининг кўпчилигида қумлаш иши бажарилади.
4. Кремний ўсимликлар таркибига киради, баъзи ҳолларда ҳосилга таъсир қилади. Ўсимлик кулида кремний миқдори 0,5 дан 2,5 % гача, баъзи сув ўтлари, замбуруғларида эса 30% гача бўлиши мумкин.
Донли ўсимликлар кулида ҳам кремний нисбатан кўп бўлиб, 18-20% ни ташкил қилади. Кўпчилик организмларда кремний бирикмалари скелет ролини бажаради. Баъзи организмлар учун эса кремний микроэлемент тариқасида керак бўлади.
Ўзлаштириладиган фосфатлар миқдори ҳисобига камбағал тупроқларда кремний ҳосил миқдорини оширади.
Англиядаги тажрибаларда натрий силикати нитратли ўғитларга қўшилганда арпа донининг миқдорини гектарига 3,6 ц/га ошган. Маълумотларга кўра кремнийли кислоталар тупроққа солинганда ундаги фосфорли бирикмаларнинг эриши, ҳаракатчанлиги ошади.
Тупроқларда кремний асосан SiO₂ ва кремний кислоталарининг тузлари ҳамда алюмосиликатлар шаклларида бўлади. Тупроқдаги алюмосиликатларга дала шпатлари, пироксенлар, амфиболлар, оливинлар, гилли минераллар киради ва улар тупроқнинг кўпчилик хоссаларини белгилайди.