Д.С. Орлов - Химия почв (1114534), страница 43
Текст из файла (страница 43)
37 приведены максимумы важнейших полос в ИК-спектрахдля различных групп минералов.Другие методы. Среди других методов широко применяются способы изучения минералогического состава почв методами просвечивающей и растровой электронной микроскопии. С помощью электронноймикроскопии можно определить присутствующие в образце минералыпо характерной форме их кристаллов или агрегатов.160ТаблицаВолновые числа максимумов полос поглощения встречающихся в почвахминералов и солейМинерал, сольБиотитВермикулитГлауконитИллитКаолинитКварцМикроклинМонтмориллонитМусковитНонтронитОпалХлоритК?С03, Na 2 C0 3MgC0 3КальцитАрагонитДоломитСидерит37Волновые числа, с м - 1Силикаты1615 (ср), 1020—960 (с), 720 (ср), 680 (ср)1615 (ел), 1040—1000 (с), 825 (ел.), 795 (ел), 750 (ср)1615 (ел), 1070—990 (с), 820 (ел), 670 (ср)1635 (ел), 1410 (ел), 1060—1000 (с), 910 (ел), 825 (ел),740 (ел)1620 (ел), 1420 (ел), 1090 (с), 1015 (с), 935—910 (с)750 (ср), 790 (ср), 695 (ср)1170 (с), 1090 (с), 795 и 770 (с), 695 (ср)1620 (ср), ИЗО (с), 980 (с), 770 (с), 720 (с)1635 (ср), 1410 (ср), 1030 (с), 915 (ел), 840 (ел), 795 (ел)1620 (ср), 1070—970 (с), 830 (ел), 750 (с)1620 (ср), 1020 (с), 920 (ел), 875 (ел), 820 (ел)1615 (ср), 1080 (с), 795 (ср)1630 (ел), 1430 (ср), 1010—960 (с), 650 (ср)Карбонаты1450 (с), 1375 (с), 880 (с), 700—705 (ср)1640 (ел), 1520 (с), 1420 (с), 855 (с), 705 (ел)1790 (ел), 1425 (с), 875 (с), 715 (ср)1780 (ел), 1430 (с), 880 (с), 715 (ср)1620 (ел), 1420 (ср), 1065 (с), 1020 (с), 930 (с), 905 (с),690 (ср)1430 (ср), 1170 (ср), 1115 (ср), 1050 (ср), 895 (ср),795 (ср)ТенардитМирабилитCaS0 4ГипсБикарбонаты1850 (с), 1640 (ср), 1400 (с), 1370 (с), 1000 (с), 980 (с),840 (с), 705 (с)1765 (ел), 1374 (с), 835 (с), 715 (ел)Сульфаты1620 (ел), И З О (с), 795 (ел)1620 (ср), И З О (с), 780 (ел)1625 (ср), 1150 (с), 1015 (ел), 670 (с)1690 (ср), 1615 (с), 1140—1115 (с), 780 (ел)СаНР0 4 -2Н 2 0Фосфаты1645 (с), 1380 (ср), 1125 (с), 1060 (с), 895 (с).
870 (с)АпатитВивианит1620 (ср), 1095 (с), 1045 (с) 740 (ел)1615 (ср), 1040—940 (с), 790 (ср)KNC-зNH 4 N0 3Нитраты1820 (ел), 1440 (с), 890 (с)1760 (ср), 1365 (с), 935 (ел), 835 (с), 715 (ср)КНС0 3КаНСОзП р и м е ч а н и е . Интенсивность полос указана в скобках: с — сильная, ср —•средняя, ел — слабая.Растровый (сканирующий) электронный микроскоп обладает значительно большей глубиной резкости, чем просвечивающий, и получаемые с его помощью изображения выглядят как трехмерные, напоминаяобычный фотографический снимок.
На растровых микрофотографияхотчетливо видны детали строения поверхности кристаллов или агрега6Д- С. Орлов161тов, наличие на их поверхности механических повреждений, натеков,,каверн и др. Это позволяет не только идентифицировать минералы, нои составить представление о протекающих в почвах процессах.Кристаллы каолинита имеют в электронном микроскопе вид шестигранных пластинок. Монтмориллониты выглядят или как крупные агрегатыпри насыщении их катионами щелочноземельных металлов, или какмелкие прозрачные, сливающиеся в сплошную массу частицы, если онинасыщены ионами натрия. Галлуазит чаще всего образует кристаллытрубчатой, палочкообразной формы.Г.
В. Добровольский и С. А. Шоба показали широкие возможностирастровой электронной микроскопии при микроморфологических исследованиях. Этим методом можно непосредственно наблюдать микростроение глинистого вещества почв, характер порозности почв, изучатьпроцессы выветривания и формирования новообразований. Очень эффективен этот метод при идентификации биогенных образований в почвах (примеры использования растровой электронной микроскопии см.в гл.
2; см. рис. 6).ГЛАВА 8МИНЕРАЛЬНЫЕ И ОРГАНИЧЕСКИЕСОЕДИНЕНИЯ УГЛЕРОДАВ ПОЧВООБРАЗОВАНИИИ ПЛОДОРОДИИ ПОЧВЗначение и функции соединений углерода в почвообразованииобусловлены многообразием образуемых им соединений и их особойролью в процессах жизнедеятельности.О разнообразии органических соединений можно судить хотя быпо тому, что в 1978 г. было известно более 4 млн. соединений, построенных на углеродной основе.
Это в 30 раз больше, чем известное числонеорганических веществ. Причина уникального многообразия органических соединений заключается в способности углерода образовыватьлинейные, циклические или разветвленные цепочки углеродных атомов,причем длина таких цепей практически неограничена. Некоторые нолимеры содержат тысячи и десятки тысяч углеродных атомов в однойцепи; так, цепочка полиэтилена может содержать до 50 000 метиленовыхединиц —СН2—.Углерод расположен в середине второго периода, атом его имеет4 внешних электрона, и поэтому углерод легко образует соединения какс кислородом, так и с водородом.
Энергия этих связей высока—дляС—О она равна 351 кДж-моль -1 , для С—Н — 413 кДж-моль -1 . Энергия связи С—С почти столь же высока, как и связи С—О, и составляет 348 кДж-моль-'. Для соединений углерода характерно перекрывание'р-орбиталей с образованием двойных связей. Образованию двойных итройных связей благоприятствует небольшое число электронов в атоме, позволяющее атомам углерода сближаться достаточно сильно.Наконец, важная особенность углерода состоит в его способности образовывать циклические молекулы с делокализованными электронами,получившие название ароматических соединений. Одна из особенностейароматических соединений, по сравнению с ненасыщенными алифатическими соединениями, заключается в том, что для ароматических веществ типичны не реакции присоединения, а реакции замещения.162Делокализацию электронов условно обозначают символом:•и она распространяется и на конденсированные ароматические системы.Но даже в простейших из них — нафталине — распределение я-электронов осуществляется уже не так равномерно, как в бензоле.
Поэтомунафталин менее ароматичем, чем бензол.В состав органического вещества почв входят различные соединения, являющиеся производными ароматических конденсированных систем— нафталина, антрацена, фенантрена, пирена, периленаи коронена:антраценнафталинперил енкороненВ качестве варианта конденсированной ароматической системыможно рассматривать графит, в котором конденсированные гексагональные циклы образуют серию бесконечных параллельных плоскостей(рис. 31). Расстояние между атомами углерода в плоскости равно1,42 А; расстояние между плоскостями — 3,35 А. Плоскости, илислои гексагональных циклов взаимно расположены таким образом, чтоатом углерода каждого слоя находится против центра шестиугольника соседнего слоя. Таким образом,положение слоев чередуется черезодин слой.
Соседние слои связаныслабо, что объясняет малую мехаРис. 31. Структура графитаническую прочность графита. Химически графит мало активен и термодинамически устойчив в широком интервале температур и давлений. На воздухе графит окисляется только при высоких температурах,сравнительно устойчив к действию горячих концентрированных кислоти щелочей, хотя нагревание графита со смесью концентрированныхHN0 3 и КС103 вызывает его медленное окисление и образование в качестве конечного продукта меллитовой кислоты С6(СООН)б. Промежуточным продуктом окисления являются графитовые кислоты переменного состава.Структуры типа графита и коронена неоднократно использовалисьдля построения гипотетических формул гумусовых кислот почвы.В почвах образуются и встречаются соединения углерода всех степеней окисления — от наиболее восстановленного СН4 до наиболееокисленного С0 2 .~~^^^ЩШ0&«6*163Производные С0 2 — угольную кислоту и карбонаты •—относят к минеральным соединениям углерода, что в известной мере условно.Диоксид углерода, угольная кислота и карбонатыДиоксид углерода С0 2 продуцируется во всех почвах на протяжении всего вегетационного периода.
Для почв со сравнительно стабильным содержанием гумуса количество образующегося и выделяемого ватмосферу СОг примерно соответствует (в пересчете на углерод) количеству поступающих в почву растительных остатков. Если количество'углерода в органических остатках больше количества углерода, выделяемого в виде СОг, то неизбежно прогрессирующее накопление запасов органического вещества в почве; если соотношение обратное, топреобладает минерализация гумуса и его содержание в почве постепенно падает. Поступление углерода в почву с атмосферными осадками ивынос соединений углерода с поверхностным и подземным стоком непревышает 1—2% от общего круговорота углерода и не влияет существенно на его баланс.
Иными словами, именно растительный опад иминерализация органического вещества определяют баланс углерода в;почвах. В природных ландшафтах обычно складывается положительныйбаланс углерода, но в полноразвитых, зрелых, почвах наступает равновесное состояние, при котором уровень содержания углерода в почвахостается практически постоянным.В почвах сельскохозяйственных ландшафтов баланс органическихсоединений углерода складывается отрицательным, если агротехнические приемы не предусматривают специальных мер для пополнения впочвах запасов гумуса. Продуцируемый в сельскохозяйственных почвахС0 2 поступает в почвенный воздух, а из него в атмосферный воздух,обогащая диоксидом углерода приземный слой атмосферы. Это улучшает условия фотосинтеза культурных растений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
