Д.С. Орлов - Химия почв (1114534), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Дифрактограмма каолинитаРис. 26. Отражениерентгеновскихлучей от параллельныхплоскостейкристалламум. Условие, при котором интенсивность отраженного луча максимальна, известно как закон Брэгга — Вульфа и выводится из простыхгеометрических соотношений. Для этого разность хода лучей нужновыразить через величину межплоскостного расстояния d и угол скольжения 0. Отрезок IBD— ш_п ; отрезок ED можно найти через длинуsin 9отрезка BD:ED = BD • cos (180°—2b) = —BD cos 2Q-sinG• cos 26.ОтсюдаED + BD =sin6sin 9cos 20sin 9(1—COS 26).Но так как (1—cos20) =2sin 2 0, тоED + BD-sin 0•2 sin2 6 = 2d sin 6.151Согласно условию, максимальная интенсивность отраженного лучавозникает тогда, когда разность хода равна целому числу длин волн п%гт.
е.«A = 2dsin0,где п — целое число. Это выражение называют уравнением (или условием) Брэгга — Вульфа.Если используется монохроматическое рентгеновское излучение сточно известной длиной волны К, то величину искомого межплоскостного расстояния можно найти по формуле:d ^п%2 sin 6где 0 — тот угол, при котором достигается максимальная интенсивность отраженного луча.В почвенных исследованиях рентгеновским методом изучают минералогический состав тонкодисперсных фракций, обычно это частицы сэффективным диаметром меньше 0,001 мм.
Изучить дифракцию рентгеновских лучей на единичном кристалле такого размера очень трудно,,да и .расчленять совокупность частиц, образующих фракции, нецелесообразно. Поэтому минералы тонкодисперсных фракций изучают методом Дебая — Шерера, который был специально разработан для порошкообразных объектов. Сущность метода заключается в том, что дляанализа берут не отдельный кристалл, а пробу почвы (или тонкодисперсной фракции), содержащую совокупность всех присутствующих вэтой почве частиц и минералов. В такой пробе кристаллы расположенынеупорядоченно и всегда найдутся кристаллы, ориентированные такимобразом, что они будут удовлетворять условию Брэгга — Вульфа.
Дляпроведения анализа порошкообразную пробу почвы (фракции) помещают на пути монохроматического рентгеновского луча, а затем измеряют интенсивность излучения, отраженного под различными углами.На дифрактометрах типа ДРОН-2 интенсивность отражения автоматически зписывается на диаграммной ленте в координатах: угол скольжения рентгеновского луча — интенсивность отражения (рис. 27). Затемна записанной дифрактограмме находят максимумы отражений и вычисляют межплоскостные расстояния для каждого из максимумов.Описанный метод позволяет найти серию отражений несколькихпорядков от одной и той же совокупности плоскостей, или величиныdin.
Если га=1, найденная величина характеризует отражение первогопорядка, при я = 2 получают отражение второго порядка и т. д. Этопоказано на рис. 27 для каолинита, где максимум, соответствующий7,13 А, является отражением первого порядка, максимум при 3,56 А —отражение второго порядка.Набор полученных отражений используется для диагностики минералов, присутствующих в пробе почвы или ее гранулометрическойфракции. Диагностика не всегда оказывается простым делом, потомучто отражения, обусловленные разными минералами, могут совпадать.Чтобы повысить надежность определения минералогического состава,пробы тонкодисперсных фракций почв подвергают специальной обработке: удаляют неокристаллизованные полуторные окислы, разрушаюторганические вещества, поглощающий комплекс насыщают ионамиMg^\ Кроме этого, прибегают и к специальной обработке; в частности,образцы перед съемкой рентгенограмм насыщают глицерином, прокаливают при 500—550°С, насыщают ионами калия.152я яя гагаtfвч<ога°Sга чм га>- «к•о <u S-«-оЧЧ ЕГч яга чи иФ гаЯ яяя нSI 3Я2о мо оt^кяяФга=аялчягачоIIгаО.(Яwо— >оsоЧок о"пчЧ ЕГX яЧ «£ гасоCN hoЯ ояи а.га ьsел га „Ч оя ~ <га„рз а) соО) S N *О.
Я |<- Ягао^<х*-Г[о tfоI£ЗЙ—с ОI-о гал а) Дч В" с*Яоо«ча> о&«2 &о га«S „а.ф-g«SкgSg?. 3. <"* е-е-Q.50JT).OIIIга с; с*оо.оe£о<;I§4IросIяuSнФIяо3Ясияel§if2чuф о ^e4о4гасгассконФ«я>•а. Фи aюО.га оHi о5S••я оa raя sгасо ,_о 5я"5га ~В-яЧ о.Я Чи <т>гая*яга «яa tuЙ*sга сисхSя ^m4 £оян чЕ s Ф»яс< га1 6Э х5Ч_- ягаU| - Йто^I„ ю со —s._>•Ч •• соIкгаasо f-октаэне наCDI,*см" —Гдиоктаз [ричесает!яо.ч0 0 00 СО СП —СЛ OJ СО ^z*..
\о<N 2яч:^нS чi=i->.&- ФЯ Яm5кий,СООТНОШ'ениев, характокта дров, насg1ччг-•якXК Sч <ио XX чSото.о<и3 оmiyCK0ю о о оост> с—' Ю СО_Г-^4(--"со" со"— •Ф Фtrя гахо. >>Ч>очSчяоо —•о.-ям(-153оо,Н CUо в-О SоН О)«я. О)а<=*очСИОСнУса оаса оо.<са оСОо,«очs>>SоччSs aо gй*o*•*2 6 «- ч <о * .-«о—Г осоотн шениев, хар.актерабухочи&<£и О03154°- 2о о ь ю• * (-."•* со".8я5ЯяliООВ"саса са*>>5в 2оя feVOн саSЯяо »я~ч3g^ш ОЧ О м Suсон S о5 ч (Яя и са О. S5 саСО>, о.я я о с ч-ч* t~- ^с о —<О . CUч яа:sчсиЧ»яCU§ S« .я™S ••&<*СПя саа-яЧсо сиса яныоs о3&,яса Чй сам аоя нн сан >>4 га>,*Я —|5 ••CD ^CQсм о.. я<^ яя § Йo Sа >,о.ч "Xсо"?1ВCNt- f,5* чо•5-ояо,0Jя . CоUОо2 В"яt- о.X Чо со0)3Iч S<Мсоямо Чо.1моSсо еелЧтаоосао ^(Яmтаьssо£-4к о.
яago.Яо в12нР-2о»£3СУIS.SсаОч•ч>ооо,ISси ЧазоК« ОЕсо оs с-~са1S зs-§Й§«Яо 8ч °са^хя о сиО.0.0К Чо5SVS*qк о. осчся -(Гк—*ч§2оя CUячо я2 чо О)Я с ята XО В"аетср,<•яЯ нО) СО со ЕЯ © CU я — iса sо. оноо о ^ юК Яо Xо!кя 2* чо.о£Якк а,л оas 5 GSSсаонЯX1»03«tО 5«CO о3Кcuяяcuя<uО3оянооо§3о<D Яft.О ВО согааооS« г-,3Sгао.оЯ"CU f"М CU1°<£2«яЯчоЯSи:н °a- SянO.JSо яооS£-1О10)сосиЯяя<исаВ"оUЛОИсисты• * — *оо.,^ ОаЯюМIСО.£«&£о я оя оя§•8я СисиSч си Я>.яи.яси сиисиси К ЯВЯ о л ооЯ ч ч Ял 3очS яш гая гаmгао.псмеш3ИЯО.ераЯ гая о.СО§ оЧ наегул:а1е.*1<иоt- теtf К1_.оо.га спо,осо га яо нсо о =я1я"3? ЯчСПиО)i||fОгаьор.аГ 32 чиСиct<f>«f <М" О]" ~ TJ<" o f —«" • * СО" *~ -* —^ СО" o f t—" • * СО CN CN —а>§Sр.а.*ч£ка 5§соUга <"о-га fe У3си"*• h - TJ* 00вSg.гаЯиsхчи1ГчосСПа)га рзЕSXгаSSЯ"«S"3SО<ц(Я•*•2 ята нси он гао о.сога он воt". яико.га&в сижСяв•в-а.о3яЯяга25Ч (-чSяо.VOb<яSочо155Совокупность межплоскостных расстояний, найденных для подготовленных различными способами проб, позволяет надежно диагностировать все основные минералы.
Для расшифровки рентгенограмм используются специальные таблицы, одна из которых приведена выше(табл. 35).Рентгеновский метод применяют не только для качественной диагностики, но и для количественного определения минералов в тонкодисперсных фракциях. Для расчета количественного содержания отдельных минералов в смеси используют относительные высоты максимумовили занимаемые ими площади на дифрактограммах.Термический анализ. Методы термического анализа основаны назакономерностях фазовых превращений, происходящих при нагреванииили охлаждении вещества. Фазовые превращения, происходящие принагревании почв или проб почвенных коллоидов, включают потерюгигроскопической и конституционной воды, полиморфные превращенияминералов, плавление, окисление органических веществ и т.
д. Этипревращения сопровождаются или поглощением тепла (эндотермический эффект), или выделением тепла (экзотермический эффект). Одновременно может происходить потеря массы, например вследствие окисления органического вещества и улетучивания С0 2 ; характерно испарение воды, разложение карбонатов: СаСОз-^-СаО + СОг|.Экзотермические и эндотермические реакции, потеря массы происходят в строго определенных температурных интервалах.
Регистрируя происходящие при нагреванииэффекты, получают так называемыетермограммы, по набору и характеруэффектов на которых определяютминералогическийсостав образца.В отличие от рентгеновского анализа,методами термографии можно изучать как хорошо окристаллизованные,так и аморфные минералы.В зависимости от характера измеряемых показателей различают несколько видов термического анализа,среди которых главное значение имеют дифференциальный термическийанализ (ДТА) и термовесовой анализ(ТВ).
При дифференциальном термическом анализе измеряют разностьтемператур между испытуемым веществом и эталоном. Если температураиспытуемого вещества становится выше температуры эталона, это говоритоб экзотермическом эффекте. При»- Температураэндотермическом анализе соотношение меняется на обратное. РезультатыРис.
28. Термограмма каолинитавыражают графически (рис. 28) вкоординатах: разность температур(&Т) — температура (Т) или время (t), поскольку при постоянной скорости нагревания температура эталона прямопропорциональна времени'нагревания. Кривые потери массы (термовесовой анализ) служат важнейшим дополнительным диагностическим признаком и могут быть использованы для количественного определения некоторых минералов.При термовесовом анализе результаты записывают иногда в форме156первой производной изменения массы по времени; соответствующаякривая ДТВ по форме аналогична ДТА (см. рис. 28).Показанная на рис. 28 термограмма каолинита характеризуетсядвумя эффектами на кривой ДТА и одним эффектом на кривой ТВ.Эндотермический эффект при 590° сопровождается значительной потерей веса.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
