6.3 Основні закономірності сорбційних процесів у ґрунтах

Розгляд можливих типів сорбційних взаємодій у ґрунтах показує, що грунт дуже складний поліфункціональній сорбент, на якому та ж сама речовина або іон може сорбуватися одночасно по декількох типах взаємодії. Це ускладнює як експериментальне дослідження сорбційних процесів у ґрунтах, так і застосування до ґрунтів відомих із фізичної і колоїдної хімії закономірностей для різноманітних видів сорбції. Все ж таки можливо встановлення деяких загальних закономірностей сорбції в ґрунтах, доцільності введення ряду кількісних параметрів, що характеризують сорбційні процеси. Для кількісної характеристики сорбції в ґрунтах використовують ряд показників.

Сорбційна ємність ґрунтів- максимальна кількість речовини,здатнасорбуватисяґрунтом. Черезполіфункціональністьґрунту яксорбентуйогосорбційнаємністьбуде неоднакова до різноманітних речовин, включаючикатіони. Наприклад, К⁺одночасно може поглинатися за обмінним інеобміннимтипом, Nа⁺- переважнообмінно, Zn²⁺ - за обмінним типом, а також за типомкомплексоутворювальноїі осадової сорбції. Тому поняттясорбційноїємностіварто застосовувати до конкретних речовин або іонів.

Сорбційна ємність може досягати величезних значень для речовин, здатних до осадового поглинання за рахунок розчинення ґрунтових сполук і утворення термодинамічно більш стійких осадків з іоном, що надходить у грунт. Наприклад, взаємодія гіпсу з розчинним фосфатом, що йде за схемою

3CaSO₄+ 2HPO₄^2-→ Ca₃(PO₄)₂↓+ 3SO₄^2-+ 2H⁺,

може протікати аж до повного переходу гіпсу у фосфат.

Ємність катіонного обміну(ЄКО) - максимальна кількістькатіонів, утримувана ґрунтом в обмінномустані. Це відносно стабільнавеличинадля кожного ґрунту, проте і вона залежить відрНвнаслідокамфолітоідностідеякої частини ґрунтових поверхонь, а також від природи іонів, що беруть участь в обмінному поглинанні. У зв'язку з цим необхідна стандартизація методу визначенняЄКО. Поширений стандартний метод - визначенняЄКОпо кількості поглиненого іонаВа²⁺ із буферного розчину прирН6,5.

ЄКОзалежить від типу ґрунту,утриманняосновних катіонопоглинаючих компонентів (глинисті мінерали, органічна речовина),гранулометричногоскладуі варіює в дуже широкихграницях. Можна зазначити лише переважні значенняЄКОдля різноманітних ґрунтів.

Селективність іонного обміну. За інших рівних умов (концентрації в еквівалентних одиницях, рН і т.ін.) той самий грунт поглинає з розчинів, що містять суміш різноманітних іонів, неоднакові кількості як катіонів, так і аніонів. В основному витримується закономірність, відповідно до якої велику спорідненість до ґрунту мають іони з більш високим зарядом і з більшою масою. Почасти цю закономірність пояснюють характером гідратації і радіусом гідратованих іонів, хімічною спорідненістю, особливо для аніонів, і іншими причинами. У більшості типів ґрунтів наводять такі ряди катіонів і аніонів по зростанню здатності до обмінного поглинання:

Na⁺< NH⁴⁺K⁺< Mg²⁺Ca²⁺ < H⁺< Al³⁺;

Cl^-NO₃¯ < SO₄^2- < PO₄^3-(HPO₄^2-, H₂PO₄^-).

Проте ці ряди не є універсальні і можуть змінюватися в різноманітних ґрунтах і в залежності від умов - рН, температури, концентрації і т.ін.