Bài giảng khoa học đất (ngành quản lý đất đai) chương 6 (2) khoáng sét (hóa keo)

CHƢƠNG 6

Khoáng sét


Keo đất
Ở trạng thái rắn khi trong dung dịch (lơ
lửng)
Tham gia hầu hết các phản ứng trong đất
Gồm:
-

Keo vô cơ: Sét

-

Keo hữu cơ: Mùn


Keo sét
theo thổ nhƣỡng học, những hạt có đƣờng
kính < 1 mm hay 0,001 mm đƣợc gọi là những
hạt keo
Sét <0,002 mm

Các loại keo sét
1. Sét Silicate

2. Sét Hydrous Oxide – Fe, Al

KEO ĐẤT
PHÂN LOẠI

dựa vào nguồn gốc hình thành:


1.

2.

keo vô cơ: đó là các keo có nguồn gốc từ các
loại khoáng sét và hydroxit sắt, nhôm như: keo
monmorilonite, keo illite, kaolinite, keo
setquioxite (R2O3)
Keo hữu cơ: các axit mùn: axit humic, axit fuvic,
hoặc các chất hữu cơ thông thường: cellulose,
protein, lignin. các keo hữu cơ vì có các nhóm
định chức (-COOH; -OH; -NH2…) nên có khả
năng phân ly ra H+, do đó nó mang điện tích âm


KEO ĐẤT
PHÂN LOẠI

dựa vào nguồn gốc hình thành:


3.

Keo phức vô cơ-hữu cơ: dạng keo này phổ biến

trong đất. dấu điện tích của keo của chúng phụ
thuộc vào bản chất vô cơ và hữu cơ, tỷ lệ phối
hợp của chúng và phản ứng môi trường


KEO ĐẤT
PHÂN LOẠI

Dựa vào điện tích:


1.

2.

3.

keo âm: keo có lớp điện thế mang điện tích âm:
khoáng sét & keo hữu cơ; khi pH càng cao thì
phân ly H+ càng nhiều nên lượng điện âm càng
lớn và ngược lại
keo dƣơng: pH thấp, keo setquioxyte ngậm
nước mang điện dương; kaolinite: mang điện
dương do phân ly OHkeo lƣỡng tính: hydroxyte Fe & Al


Tứ diện silic (SiO4)

Bát diện nhôm [Al(OH)6]

Sự kết hợp giữa phiến tứ diện và phiến
bát diện trong tinh thể sét

Khoáng 1:1

Khoáng 2:1


Cách liên kết các phiến tứ diện với phiến
bát diện


Sự thay thế đồng hình


Sự thay thế đồng hình

Khoáng sét mang điện tích âm


Tính trương nở của các khoáng sét


Cấu tạo của phiến tứ diện, bát diện và của
khoáng sét nhìn trên mặt phẳng


Keo sét
Sét Silicate

Hình dạng – nhiều phiến mỏng chồng lên
nhau
Diện tích bề mặt: lớn do kích thước hạt nhỏ
Điện tích: mang điện tích âm


Hấp phụ cation
là sự liên kết giữa các cation trên bề mặt
keo sét và dung dịch đất chứ không
thay thế bên trong nó trong phức hệ
keo sét
1. Các hạt keo không bị hòa tan
2. Lực giữ các cation không chặt
Trao đổi cation - sự thay thế một cation hấp
phụ bằng một cation khác


Sự hiện diện của các Cation
Các cation ở từng điều kiện khí hậu:
Vùng ẩm:
Vùng bán ẩm ướt:
Vùng khô hạn:

H+ Ca2+ Mg2+
Ca2+ Mg2+ Na+ K+ H+
Na+ nhiều hơn Ca2+

Thứ tự liên kết chặt giữa cation với keo đất:
Al3+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ = NH4+ > Na+

Tính chất khoáng học của sét silcate
Cấu trúc tinh thể:



Phân tích bằng tia X
Xem dưới kính hiển vi điện tử

Ba nhóm sét Silicate chính:
(Dựa trên cấu trúc tinh thể)
1. Kaolinite
2. Montrmorillonite
3. Illite (Hydrous Micas)


Hấp phụ
ở bề mặt ngoài(1)

Nhóm Kaolinite
Phiến Silic
Phiến Nhôm
Khoảng hở

Phiến Silic
Phiến Nhôm

Đơn vị tinh thể

Ít hoặc không có sự hấp
phụ ở giữa các phiến sét(2)

Đơn vị tinh thể

Tỷ lệ của phiến Si và Al là 1:1
Khoáng không trương nở
(1):

External Adsorptive Surfaces
(2): Internal Adsorptive Surfaces


Nhóm Montmorillonite
Phiến Silic

Phiến Nhôm
Phiến Silic
Khoảng hở

Phiến Silic
Phiến Nhôm
Phiến Silic

Đơn vị tinh thể

Hấp phụ ở giữa
các phiến sét
Đơn vị tinh thể

Tỷ lệ của phiến Si và Al là 2:1
Khoáng trương nở

CEC lớn hơn 0 – 20 lần so với Kaolinite


Phân loại các sét Silicate
Hình thành từ Feldspar - Mica - Amphiboles - Pyrexenes
Chua nhiều
Khí hậu lạnh khô
Khoáng
Mất ít Illite
nguyên
K
sinh chứa
Si
Trung tính
Muscovite
Mont.
hoặckiềm
yếu
2:1
Khí hậu nóng

Khí hậu
nóng ẩm

Chua Kaol. Mất
Si Oxid
nhiều

Nguyên nhân âm điện của sét silicate
1. Do nhóm Hydroxyl (OH-)

Al

O-

H+

Lực liên kết yếu
H trao đổi


Nguyên nhân âm điện của sét silicate
2. Sự thay thế đồng hình:
thay thế của các cation có điện tích nhỏ hơn cho
cation có điện tích lớn hơn ở bên trong tinh thể
sét
Khoáng Montmorillonite
Phiến Nhôm
O = Al - O - H

Mg2+ for Al3+
- O - Mg - O - H

Phiến Silic
O = Si = O

Al3+ for Si4+
- O - Al = O


Thay đổi thành phần hóa học
Kaolinite -

Mg
Al4Si10 (OH)8 [Si2O3OHO2Al2(OH)3]2 1:1

Montmorillite - Al4Si8 (OH)4
Mg
Illite -

2:1
[Si2O3OHO2Al2OH2Si2O3]2
Mg

K Al2Si4O10 (OH)2

Al


Chất mùn (Humus) - Keo hữu cơ
1. Mang điện âm thay đổi

2. Hấp phụ cation trên mạng lưới bề mặt
3. Thành phần: Carbon(C) Hydrogen(H) and
Oxygen(O)
(Khoáng silicate: Aluminum (Al) Silicon (Si) and Oxygen (O))

4. Có CEC cao hơn sét
5. Không bền như sét – luôn hình thành rồi phân
hủy


CEC
CEC = các ion base trao đổi + acid trao đổi (H)
(changeable bases + exchangeable acidity)

Được tính bằng điện tích trao đổi (độ âm điện)
trên tinh thể khoáng sét hoặc trên chất mùn
Đơn vị: meq
Mili đương lượng (Milliequivalent)