Chương 4. Hóa tính của đất

Chương 4. Hóa tính của đất
4.1. pH đất






pH đất là một đặc tính hóa học quan
trọng nhất của đất (giống như là sa
cấu trong chỉ tiêu vật lý đất)
Hiểu biết về pH đất sẽ cho phép xác
định nhanh chóng đất có phù hợp cho
sự sinh trưởng của cây hay không và
dinh dưỡng nào là giới hạn nhất.
Ion hydro là các proton không tồn tại
đơn lẻ trong dung dịch, thay vào đó
chúng phản ứng với nước H2O để tạo
nên phân tử H3O+


Acid – Bazơ









Acid-bazơ là một phần quan trọng
trong đời sống hằng ngày. Một lượng
ion H3O+ dư thừa dung dịch sẽ tạo ra
một số đặc tính thú vị.
Acid có thể phản ứng với kim loại và
các vật chất khác. Acid đậm đặc HCl
được tạo ra trong bao tử giúp tiêu hóa
thức ăn. Ở nồng độ loãng, acid tạo nên
vị chua của chanh, cam, giấm, và các
chất khác.
Bazơ chẳng hạn NaOH được sử dụng
phổ biến trong các chất có tính tẩy
rửa trong công việc ở nhà như nước
rửa chén, bột giặt, nước lau kiếng…
Làm sao chúng ta có thể đo được tính
đậm đặc của acid hay bazơ?

H3O+ phụ thuộc vào
nồng độ của acid


Đo độ chua











Tính acid (hay tính bazơ) của dung dịch được đo
bằng thang pH.
Thang pH tương ứng với nồng độ của ion H+ trong
dung dịch.
Nếu chúng ta lấy giá trị số mũ (exponent) của nồng
độ của H3O+ sau đó bỏ đi dấu trừ, ta được giá trị
pH của nó.
Ví dụ, nồng độ H3O+ của nước trung tính là
1
x 10-7 M.
Giá trị pH của dung dịch này là 7.
Thang pH thay đổi từ 0 – 14, pH=7 được xem là
trung tính, khi đó ([H3O+ ] = [OH-]),


pH








Dung dịch acid có giá trị pH <
7.0
Dung dịch kiềm có giá trị pH >

7.0
Một acid có thể được định nghĩa
là một chất cho proton, một hóa
chất làm gia tăng nồng độ của
ion H+ trong dung dịch.
Ngược lại, một bazơ được định
nghĩa là chất nhận proton, một
hóa chất làm giảm nồng độ ion
H3O+ (hydronium) trong dung dịch
(và tăng nồng độ hydroxyt OH-)

Ion H3O+
Ion OHH 2O

Dung dịch trung tính

Dung dịch acid yếu


/>

Hầu hết các
dinh dưỡng
đều hữu dụng
cho cây trồng
ở giá trị pH từ
5,5 – 7, và
gây độc cho
cây ở giá trị
thấp hơn

hoặc cao hơn.

/>

pH đất – đo H+ trong dung dịch đất
* pH – dấu âm log của nồng độ ion (H+) trong dung
dịch đất.
pH = - log [ H+]
* thang pH được dùng để xác định tính acid và bazo
trong dung dịch.
Tại điểm trung tính (pH =7) giá trị H+ = OHRemember –
Tại giá trị pH 6, nồng độ ion H+ nhiều gấp 10 lần so
với giá trị pH 7 và 100 lần khi so sách giữa pH 7 và
pH 5
CẦN XEM Khả năng trao đổi Cation trước khi muốn
thảo luận sâu hơn về pH đất.


Các dạng độ chua của đất
1. Độ chua hoạt tính (active acidity) –
phụ thuộc vào hoạt động của ion H+
trong dung dịch đất tại một thời điểm
xác định.

Thường pH của đất biến thiên từ 3-9. Dựa vào pH có th ể
chia đất làm các cấp có phản ứng khác nhau nh ư sau:
Độ pH
Cấp đất












< 4,5
4,6-5,5
5,6-6,5
6,6-7,5
7,6-8,0:
8,0-8,5
> 8,5

đất
đất
đất
đất
đất
đất
đất

rất chua
chua vừa
chua ít
trung tính

kiềm yếu
kiềm vừa
kiềm nhiều

Theo Bộ Nông nghiệp Việt Nam


2. Độ chua trao đổi - được gây ra bở ion
H+ và Al3+ trao đổi bởi các cation khác
(ion mang điện tích dương +)


Đo độ chua hoạt tính

1

7

14

pH

25 ml H2O
10 g Soil

Tỷ lệđất:nước=1:2,5


Các nguồn gốc gây tính chua trong
đất

* Hydrogen và cation nhôm (Aluminum) là tác nhân
gây ra độ chua trong đất

* Hydrogen có thể trao đổi là nguồn gốc chính của ion H+ ở

giá trịat pH 6 và cao hơn. Ở pH dưới 6, nhôm là nguồn gốc
chính của ion H+ dẫn đến sự phân ly của Al trong khoáng sét.
Nhôm sẽ càng dễ hòa tan ở giá trị pH càng thấp

Al3+ + H20 ----> Al(OH)++ + H+
Al(OH)++ + H2O ---> Al(OH)2+ + H+
Al(OH)2+ + H20 ---> Al(OH)3 + H+


Sự thủy phân Al : hình thành ion H+
- Al là một thành phần trong cấu trúc của khoáng sét
- Adsorbed H+ release structural Al3+
-Al3+ có khuynh hướng tách phân tử H2 O thành ion H+ and OH-, phóng
thích thêm H+ vào dung dịch đất.
- Al được xem là một cation tính axit đối với đất chua.
- Al có thể gây độc cho cây ở pH thấp
pH thấp
Al thủy phân H2 O

pH cao

Sự kết tủa tăng dần

Hợp chất
Al ổn định

Sự hòa tan tăng dần
6


Nguồn gốc gây ra
đất chua
1. Sự nitrate hóa: từ amon thành nitrate (oxy
hóa NH4+)

NH4+ + 2O2 ---> NO3- + H2O + 2 H+

2. Sự phân hủy chất hữu cơ:
R-COOH---> R-COO- + H+
Sự hô hấp: CO2 + H2O ---->
H2CO3 = H+ HCO3-


3. Mưa acid










Mưa acid là hiện tượng được

gây ra bởi quá trình đốt cháy
nhiên liệu.
Đốt cháy dầu, gas và than đá
thải ra Sulfuric Dioxide
(SO2) vào khí quyển.
Đốt cháy dầu và xăng
nitrogen oxides (NOX) vào
khí quyển.
Các khí này kết hợp với các
giọt nước trong khí quyển
tạo thành một dung dịch acid
nitric và acid sulfuric yếu.
Sau đó kết tụ lại tạo thành
mấy
Khi mưa xảy ra thì dung dịch
này rơi xuống tạo thành mưa SO2 +OH --> H2SO4 --> SO4- + 2 H+
acid.
NO2 + OH --> HNO3--> NO3- + H+


THIỆT HẠI GÂY RA
BỞI MƯA AXIT


Nguồn gốc của tính acid trong đất (tt)
4. Hấp thu cation cơ
bản bởi cây trồng.
Các cation cơ bản có
gốc OH- trong dung
dịch đất






Ca++, Mg++, K+, =
Các cation cơ bản được
hấp thu vào cây và không
còn góp phần tạo OHtrong dung dịch đất nữa.
Ion H+ được giải phóng
vào trong dung dịch đất.


5. Quá trình lọc của
các cation cơ bản khi các cation cơ bản bị
lọc khỏi đất bởi quá trình
lọc, chúng không còn góp
phần tạo ra OH- nữa để
trung hòa lượng H+ gia tăng.
Ca++ + 2 H20 ---> Ca(OH)2 + 2H+
-----> Ca++ + 2OH-


Tính chua của đất và sự sinh
trưởng của cây










Tính chua của đất là yếu tố tạo
áp lực về môi trường giới hạn sự
sinh trưởng của cây trồng.
Đất chua phâ tán rộng rãi và
chiếm khoảng 40% diện tích đất
trên thế giới.
Ở Việt Nam, diện tích đất chua
khoảng ….., tập trung chủ yếu ở
vùng đồng bằng sông Cửu Long
Thêm vào đó, hiện tượng mưa
acid cũng góp phần làm tăng sự
acid hóa của đất.
Ion nhôm hòa tan trong đất ở
pH thấp. Đây là độc chất đối với
sự sinh trưởng của cây.


Đất chua chứa Acid Sulfate (Đất
 Đất chua chứa Acid
phèn)
Màu đỏ của nước được



sulfate hình thành

khi quặng pyritic*
(khoáng FeS2) xì lên
trên lớp đất mặt,
oxy hóa tạo thành
sulfuric acid.
Một loại khoáng khác
trong đất phản ứng
với acid và giải phóng
nhôm tự do, gây độc
cho cây trồng và vật
nuôi trong nước.

gây ra bởi Sắt bị oxy hóa.

*Pyrite là khoáng Sắt disulphide phổ biến nhất trong đá. Nó đ ược tìm th ấy trong
đá trầm tích (sedimentary) và đá biến tính (metamorphic). Nó hi ện di ện trong
khoáng nguyên sinh và được tìm thấy khi kết hợp với than đá phi ến th ạch sét.






Đất chua chứa Acid
sulfate soils có giá trị
rất thấp (có khi dưới
3.0) đất có chứa nhiều
Sắt sulfide (FeS)
Đất chua chứa Acid
sulfate là đất duy nhất

ảnh hưởng nghiêm trọng
đến các công việc xây
dựng, sản xuất nông
nghiệp, và chất lượng
nước của hệ thống sông
ngòi.










Màu của sắt là dấu hiệu dễ nhận
biết trong trường hợp đất chua
do acid sulfate. Tạo thành một
lớp váng trê bề mặt nước gây
chết cây và sinh vật sống trong
nước.
Khi đất chua do acid sulfate bị
oxy hóa, acid sulfuric tạo ra sắt
di động, nhôm và sự hiện diện
của các kim loại nặng trong đất.
Lượng độc chất sắt này có thể
được giảm bớt bằng cách dùng
nước sạch để rửa (rửa phèn)
Lượng sắt này có thể kết tủa khi

tiếp xúc với acid yếu, như nước
mưa hay nước.


Acid sulfate soils
Dredging waterways,
draining swamps, spoil
piles, mine tailings

/>
/>

Dụng cụ đo pH

/> />

4.2. Sự trao đổi Cation


Trao đổi Cation – khả năng
của đất có thể giữ các dinh
dưỡng và ngăn ngừa chúng
không bị thất thoát ra khỏi
vùng rễ hút của cây.



Cation là các ion mang điện
tích dương (+), ví dụ Ca++, Mg+
+



Sự trao đổi cation giúp giữ lại
các cation cần thiết cho cây
trồng (Ca+2, Mg+2, K+, NH4+
…)



Khả năng trao đổi Cation
trong đất càng cao, đất càng
phì nhiêu màu mỡ.


Khả năng trao đổi Cation


Sự trao đổi giữa một cation trong dung
dịch và một cation khác trên bề mặt của
các vật chất mang điện tích âm, chẳng hạn

sét hay chất hữu cơ.

Đất

Keo đất

H+
Ca++ +2H+

Dung dịch đất

+ Ca++
Keo đất

H+
Dung dịch đất