ĐỀ CƯƠNG HÓA HỌC ĐẤT ỨNG DỤNG

HÓA HỌC ĐẤT ỨNG DỤNG
A.
•






•





•

Lý thuyết
Câu 1: Chu trình vận chuyển các nguyên tố trong tự nhiên
Đặc điểm thành phần nguyên tố của đất:
Sinh vật được tạo thành từ các nguyên tố chủ yếu: C, N, H, P, S. Đá và
khoáng vật chứa ít nhất 2 nguyên tố. Đất chứa tất cả các nguyên tố tự
nhiên theo bảng hệ thống tuần hoàn của Mendeleev.
Hàm lượng cao của C và Si trong đất phản ánh tác động đồng thời của
cả 2 nhân tố sinh vật và đá mẹ.
Khoảng dao dộng của hàm lượng các nguyên tố trong đất khá rộng
Thành phần nguyên tố của đất phụ thuộc vào loại đất, thành phần cấp
hạt, độ sâu tầng đất, các đặc tính đặc biệt của các nguyên tố hóa học.
Vai trò của thành phần nguyên tố:
Dùng để đánh giá chiều hướng và kết quả của quá trình hình thành
đất, dựa vào thành phần nguyên tố người ta có thể chia đất thành các

tầng phát sinh khác nhau
Dùng để đánh giá độ phì tiềm tàng của đất.
Nghiên cứu và chọn lựa các phương pháp phân tích: mỗi loại đất có
chứa 1 tập hợp các nguyên tố, thêm vào đó hàm lượng của chúng dao
động rất lớn.
Vẽ sơ đồ chu trình vận chuyển của nguyên tố và giải thích:

KHÍ QUYỂN
AL
LA

OA

AO

ĐẤT ĐAI

ĐẠI DƯƠNG

LR

RO

SÓNG

1

1

-



•







•






Giải thích sơ lược:
Vũ trụ gồm các nguyên tố đất đai, khí quyển, đại dương và sông. Sự
vận chuyển vật chất của 4 nguyên tố này trên phạm vi toàn cầu được
thể hiện bằng các đường mũi tên như sau:
+ AL: Khí quyển đến đất đai
+ LR: Đất đai đến sông
+ AO: Khí quyển đến đại dương
+ OA: Đại dương đến khí quyển
+ LA: Đất đai đến khí quyển
Đất là hệ sinh địa hóa mở đa thành phần gồm các chất rắn lỏng khí bởi
đất trao đổi vật chất và năng lượng với khí quyển, sinh quyển và thủy

quyển xung quanh, tạo nên quy luật trao đổi như chu trình trên dẫn
đến sự phát triển của các phẫu diện đất và chi phối độ phì nhiêu của
đất.
Câu 2: Những cách phân loại nguyên tố hóa học trong đất:
Phân loại theo 4 cách:
Dựa vào hàm lượng tuyệt đối của các nguyên tố:
Nhóm 1: gồm Si và O2 chiếm hàm lượng cao nhất, có thể tới vài chục
phần trăm.
Nhóm 2: bao gồm các nguyên tố có hàm lượng ở trong đất dao động
từ 0,1 đến vài phần trăm như các nguyên tố: Al, Fe, Ca, Mg, K, Na, C.
Nhóm 3: bao gồm các nguyên tố có hàm lượng trong đất dao động từ
vài phần trăm đến vài phần nghìn như: Ti, Mn, P, S, H.
Nhóm 4: bao gồm các nguyên tố có hàm lượng trong đất dao động từ
n x 10-10 đến n x 10 -3 % như: Ba, Sr, B, Rb, Cu, Co, Ni......
Phân loại địa hóa: chia các nguyên tố của vỏ trái đất thành 4 nhóm
chính
Litophyl: bao gồm các nguyên tố có ái lực hóa học mạnh với oxy hình
thành các khoáng vật loại oxit và hydroxit hoặc muối của các axit vô
cơ như: Si, Ti, S, P, F,...
Khancophyl: bao gồm các nguyên tố có khả năng kết hợp với S để tạo
thành các hợp chất khác nhau như: Cu, Zn, Pb, Cd, Ag, Mn,...
Xiderophyl: bao gồm những nguyên tố có khả năng hòa tan trong sắt
và tạo thành hợp kim với sắt như: Pt, Sn, Mo,...
2

2



•





•












•

Atmophyl: gồm các nguyên tố có trong khí quyển như: H, N, O, He..
Phân loại cho con đường di động:
Nhóm di động khí: gồm các nguyên tố thụ động như: He, Ne, Ar, Kr,
Se,... và các nguyên tố chủ động là những nguyên tố hình thành các
hợp chất hóa học trong điều kiện sinh quyển như: O, C, H, I,...
Nhóm các nguyên tố di động theo nước: được chia thành những nhóm
phụ theo tính di động trong tự nhiên và theo ảnh hưởng của điều kiện
oxy hóa khử đến tính di động của các nguyên tố.
Phân loại theo mức độ sinh vật sử dụng:
-Nguyên tố được sinh vật sử dụng cực đại :C
-Nguyên tố được sinh vật sử dụng cao :N,H

-Nguyên tố được sinh vật sử dụng trung bình:O,S,P,B
-Nguyên tố được sinh vật sử dụng ít:Fe,Al
Câu 3:Pha đất
Khái niệm: Là tập hợp các phần đồng thể của 1 hệ dị thể có thành
phần và các đặc tính động thái nhiệt giống nhau không phụ thuộc vào
khối lượng.
Đặc điểm:
+ Pha rắn là pha chiếm thể tích lớn nhất ở trong đất có tính chất quan
trọng bao gồm thành phần khoáng (nguyên sinh- thứ sinh) và thánh
phần hạt (hạt cát- hạt sét- hạt limon => quyết định thành phần cơ giới
của đất) ở trong đất.
+ Pha lỏng:
Nước trong hạt khoáng vật
Nước liên kết nằm trong hạt đất: mạnh: nằm trong hạt đất, không có
khả năng hòa tan muối và khoáng nhưng có thể di chuyển từ hạt đất
này sang hạt đất khác; yếu: nằm ở mặt ngoài hạt đất, có thể tham gia
vào các phản ứng hòa tan muối khoáng, không có khả năng di chuyển.
Nước tự do (mao dẫn): nằm ở khe hở, lỗ hổng trong đất có kết cấu.
+ Pha khí:
Khí kín: khí không có khả năng trao đổi với môi trường bên ngoài
Khí hở: có tính thông khí
Câu 4: Phong hóa
Khái niệm: là quá trình biến đổi đá mẹ, khoáng vật bằng những yếu tố
tự nhiên.
3

3


•







•


•




Phân loại:
Phong hóa vật lý: là quá trình biến đổi đá mẹ và khoáng vật bởi các
yếu tố vật lý. Bản chất: chỉ làm đá mẹ và khoáng vật biến đổi về hình
dạng , kích thước. Vd: nước chảy đá mòn, ...
Các yếu tố ảnh hưởng :
+ Nhiệt độ : đá được cấu tạo từ nhiều khoáng vật khác nhau, các
khoáng vật này có hệ số giãn nở khác nhau . Khi nhiệt độ thay đổi thì
các khoáng vật co giãn không đồng thời, nên đá sẽ bị nứt vỡ
+ Nước : Nước chảy cuốn trôi đá, làm đá va đập vào nhau bị nứt vỡ ,
hoặc do dòng nước chảy làm đá bị bào mòn, nước xâm nhập vào kẽ
nứt của đá, khi nhiệt độ xuống dưới 0 độ C nước sẽ bị đóng bang, thể
tích tang lên làm cho đá nứt to hơn, bị vỡ vụn thêm .
+ Gió : Gió thổi mạnh cuốn bay đá , cuốn các hạt bụi nhỏ va đập vào
đá cũng có tác dụng mòn dần khối đá
Phong hóa hóa học: là quá trình biến đổi đá mẹ và khoáng vật bởi các
yếu tố hóa học. Bản chất: làm đá mẹ và khoáng vật biến đổi về bản

chất và tính chất.
Các yếu tố ảnh hưởng :
+ Quá trình oxi hóa
+ Quá trình hòa tan
+ Quá trình hidrat hóa
+ Quá trình sét hóa
Phong hóa sinh học:là quá trình biến đổi đá mẹ và khoáng vật bởi các
yếu tố sinh học. Bản chất: làm biến đổi đá mẹ và khoáng vật về hình
dạng và tính chất => phong hóa tổng hợp.
Yếu tố ảnh hưởng : Rễ cây lớn đâm vào kẽ nứt của đá làm đá vỡ ra
Câu 5: Đặc điểm của 1 số nhóm khoáng vật Silicat trong đất.
Đặc điểm của Silicat:
Là khoáng nguyên sinh được sinh ra từ 1 quá trình vật lý.
Nhân cơ bản là khối tứ diện oxit silic: SO44Phân loại:
Olivin: bao gồm các khối tứ diện oxit silic riêng rẽ được giữ lại liên
kết với nhau bởi các cation kim loại hóa trị II trong khối trí bát diện
+Quá trình phong hóa olivin trong đất khá nhanh
+Rất cứng rắn, trong tự nhiên có rất nhiều màu sắc
Pyroxen và amphibol:
4

4






•
•

•
•
•
•

•

•

+ chứa đựng các mạch đơn và các mạch kép khối tứ diện oxit
silic để hình thành đơn vị lặp lại Si2O64- hoặc Si4O116-.
+ các amphibol đặc trưng bởi sự thay thế đồng hình của Al3+
cho Si4+
+ có nhiều loại cation kim loại hóa trị II cùng với O 2- trong
phối trí bát diện để liên kết các mạch oxit silic với nhau
Mica: + được hình thành từ 2 phiến khối tứ diện oxit silic kết hợp với
1 mặt phẳng của phiến khối bát diện chứa cation kim loại
+ nếu cation kim loại đó có hóa trị III, chỉ 2 trong 3 vị trí cation
trong khối bát diện có thể được lắp đầy để đạt được cân bằng điện
tích: phiến nhị bát diện. Nếu kim loại đó là cation hóa trị II, tất cả 3 vị
trí có thể được lấp đầy: phiến tam bát diện.
Fenspat: + cấu trúc nguyên tử của fenspat là khung 3 chiều liên tục
của các khối tứ diện chung góc như thạch anh, trừ khung khối tứ diện
có chứa Al thay thế cho Si.
+ dung dịch rắn của các khoáng vật này được hình thành
rộng rãi
+ các fenspat có thể bị phong hóa cuối cùng hình thành
kalinit và gipxit nhưng sự phân hủy của chúng ban đầu tạo thành
alophan và smectit.
Câu 6: Khoáng sét trong đất

Đặc điểm của khoáng sét:
Chứa nhiều Al & Si, là khoáng thứ sinh.
Là những khối nhiều lớp của khối tứ diện & phiến khối bát diện.
Có 3 phân lớp khác biệt nhau.
Phân loại:
Loại lớp 1:1 : + cấu trúc 1 tứ diện – 1 bát diện
+ có sự thay thế đồng hình không đáng kể với Si or Al.
+ thường là bát diện đôi
Loại lớp 2:1: + cấu trúc: 2 phiến khối tứ diện – 1 bát diện
+ có xảy ra sự thay thế đồng hình mạnh giữa Al, Fe 2+,
Mg, Si
+ điện tích được cân bằng ở khối tứ diện
Loại lớp 2:1 có chung lớp hydroxit: + cấu trúc: 2 tứ diện – 1 bát diện
(bát diện đôi)
5

5


+ có sự thay thế đồng hình ở

•
-

-

•
-

-

-

•
-

khối tứ diện
Câu 7: Khoáng vật oxit và hydroxit trong đất
Sự hình thành:
Do một lượng lớn trong thạch quyển và sự hòa tan thấp của chúng
trong điều kiện pH đất bình thường, nhôm, sắt và mangan hình thành
các khoáng vật dạng oxit, oxihydroxit và hydroxit quan trọng trong
đất.
Các oxit và hydroxit trong đất có thể được hình thành trực tiếp do sự
phong hóa các silicat nguyên sinh hoặc do sự thủy phân và loại silic
của khoáng vật sét.
Phân loại:
Gơtit: là oxit sắt bền vững với động thái nhiệt nhất, nó là pha rắn cuối
cùng trong sét của đất. Các ion oxy trong gơtit nằm trong các mặt
phẳng, còn các cation Fe3+ được phối trí trong khối bát diện bị bóp
méo do dùng chung các cạnh.Một số các ion ở đỉnh của khối bát diện
là các nhóm hidroxyl, những nhóm này có thể hình thành các liên kết
hidro với các ion oxy bên cạnh.
Gipxit: là khoáng vật chứa nhôm quan trọng nhất. Các phiến khối bát
diện kép được tính đến trong cấu trúc được liên kết với nhau bởi các
liên kết hidro giữa các nhóm hydroxyl đối diện. Liên kết hydro cũng
có thể xuất hiện giữa các nhóm hydroxyl nằm dọc theo các cạnh của
khối bát diện chưa được lấp đầy trong một phiến.
Mangan: khoáng vật chứa mangan phổ biến nhất trong đất là binesit,
còn lithiophorit một oxyhidroxit mangan khác có rất ít ở các đất chua.

Binesit bao gồm các phiến khối phát diện, còn trong lithiophorit các
phiến khối bát diện MnO68- xen kẽ với các phiến chứa khối bát diện
Al0,67Li0,33.
Câu 8 :
Khái niệm :
Tính đệm : là khả năng mà môi trường đất có thể chống lại sự thay đổi
pH đột ngột khi 1 lượng axit hay bazo nhất định (trong giới hạn chịu
đựng) tác động môi trường đất.
- Tính đệm axit-bazo của đất là khả năng các pha lỏng và pha rắn của
đất có thể chống lại sự thay đổi pH khi tương tác đất với axit hoặc
kiềm hoặc khi pha loãng huyền phù đất.
6

6


•

Nguyên nhân :
+ Muối cacbonat, photphat là gốc có khả năng trung hoà axit
CaCO3 + 2HCl  CaCl2 + H2O + CO2
K2CO3 + 2H2SO4  K2SO4 + H2O + CO2
+ Keo đất có khả năng trung hoà cả axit và bazo
[ KĐ]Na+ + H+/Cl-  [KĐ]H+ + NaCl
[KĐ]H+
+ NaOH  [KĐ]Na+ + H2O
+ Tác dụng của axit yếu và muối của chúng
R – CH – COOH +
+ HCl  R – CH – COOH + H2O
OH

Cl
NaOH  R – CH – COONa + H2O
OH

•

+ Tác dụng của Al 3+ linh động
pH = 5,5 : [Al 3+]6H2O trung hoà được cả axit và bazo
( H+ , OH- )
Ảnh hưởng :
+ Trong điều kiện tự nhiên, tính đệm không chỉ phụ thuộc vào các
pha rắn của đất màcòn phụ thuộc vào số lượng sinh vật đất, cường độ
tăng hoặc giảm của độ ẩm thường xuyên làm thay đổi cân bằng hoá
học đất.
 có tính chất động thái và đặc trưng cho khả năng của đất không
chỉ chống lại sự thayđổi của pH khi thêm axit hoặc kiềm, mà còn có
khả năng khôi phục giá trị pH trước đó.
+ Tính đệm axit bazơ là chỉ tiêu quan trọng để tính liều lượng vôi
khi bón vôi vàđánh giá tính chống chịu củađất đối với tác động của
mưa axit.
+ Tính đệm giữ cho pH đất ổn định, thuận lợi cho sinh trưởng, phát
triển của cây trồng và vi sinh vật đất.
Câu 9 : Chất hữu cơ trong đất :
*Khái niệm :Toàn bộ các hợp chất hữu cơ có trong đất được gọi là
chất hữu cơ của đất.
*Nguồn gốc: trong đất tự nhiên thì nguồn cung cấp hữu cơ là tàn tích
sinh vật hay còn gọi là tàn dư hữu cơ, bao gồm xác động vật, thực vật
và vsv
7

7


- thực vật: là nguồn hữu cơ chủ yếu của đất, chiếm tới 4/5. lượng tàn
dư này là khác nhau ở các vùng khác nhau trong thời gian khác nhau.
Nó phụ thuộc vào thảm thực vật, độ phì nhiêu của đất.
-động vật và vsv: tàn tích này ít hơn tàn tích thực vật nhưng thành
phần và chất lượng hữu cơ lại cao đặc biệt là các hợp chất chứa N,
trong đất trồng trọt ngoài tàn tích hữu cơ tự nhiên thì nó còn có chất
hữu cơ do con người đưa vào
*Cách phân loại: Chất hữu cơ trong đất được chia làm 2 loại là Hợp
chất mùn đặc trưng và hợp chất không đặc trưng:
1-Hợp chất mùn đặc trưng :
+Là các hợp chất cao phân tử chứa đạm, màu sắc thẫm và mức độ
đậm nhạt khác nhau. Chúng là các axit mùn( các chất đặc trưng nhất),
các chất tiền mùn đặc trưng-loại sản phẩm tương tự mùn đặc trưng
mới được hình thành và humin. Humin là nhóm các hợp chất hữu cơ
khác nhau, chúng phân biệt với nhóm khác chủ yếu bởi tính chất
không hòa tan trong môi trường axit lẫn môi trường kiềm.
2-Hợp chất không đặc trưng:
+Là nhóm các chất hữu cơ rất quan trọng; trong đó bao gồm nhiều
chất phổ biến trong sinh hóa được đưa vào đất từ các tàn dư thực vật,
động vật bị phân giải hoặc do rễ cây tiết ra…Một phần các hợp chất
không đặc trưng có thể được hình thành do sự phân giải các chất mùn
đặc trưng.
+Các hợp chất không đặc trưng có mặt trong đất ở trạng thái tự do
hoặc liên kết với các phần vô cơ của đất.
+Phần lớn các hợp chất không đặc trưng phản ứng nhanh nhất ki thay
đổi các điều kiện ngoại cảnh, nhiều chất dễ dàng được vi sin vật đồng
hóa và phân giải, vì thế người ta coi chúng là nguồn hoạt tính của mùn

đất.

•

Câu 10: Mùn trong đất:
Khái Niệm,Nguồn Gốc:
Mùn là sản phẩm hình thành trong đất do quá trình tích lũy và phân
giải không hoàn toàn trong điều kiện yếm khí xác thực vật và các tồn
dư sinh vật khác trong đất do các vi sinh vật đất. Thành phần của mùn
gồm được đặc trưng bởi các hợp chất chính: Axit Humic, Axit Fulvic,
axit ulmic và các muối của chúng, thường gọi là humin, fulvin hay
8

8


•

ulvin. Hiểu theo nghĩa rộng nhất, mùn trong đất bao gồm cả mùn
nhuyễn(mùn theo nghĩa hẹp) và mùn thô (chất hữu cơ trong đất)
Vai Trò:
+Chất mùn có vai trò quan trọng trong sự hình thành cấu trúc và duy
trì độ bền cấu trúc đất. Chất mùn kết gắn các phần tử cơ học với nhau
tạo thành các đoạn lạp có độ bền với xói mòn và các ngoại lực khác
tác động vào đất
+Mùn có vai trò rất to lớn trong quá trình tạo thành đất, hình thành
phẫu diện đất và tạo ra cấu trúc đất. Nhờ tính chất tạo phức của mùn
với các kim loại làm tăng cấu trúc đất ( humat Ca, Mg, Fe, Al), giảm
độc hại của nhiều nguyên tố kim loại nặng. Đất chua nhiều Al trao đổi
độc hại đối với cây trồng, chất mùn đã làm giảm rõ rệt Al linh động do

cơ chế tạo phức.
+Axít mùn còn có tác dụng trực tiếp trong quá trình phong hoá đá,
khoáng và đối với thực vật còn là chất kích thích sinh trưởng.
+Các đất có thành phần cơ giới nhẹ(đất cát, đất xám bạt màu) thì khả
năng trao đổi cation từ 60 - 96% do chất mùn. Do tính chất hấp phụ và
trao đổi cation lớn của chất mùn, mà tính đệm của đất cũng lớn.
+Mùn có vai trò rất toàn diện đối với độ phì đất, ảnh hưởng đến mọi
tính chất lý hóa và sinh học của đất.
+Mùn là hợp chất chứa nguồn dinh dưỡng cho cây trồng khi chúng bị
khoán hoá. Các chất dinh dưỡng trong chất mùn như nitơ, photpho,
lưu huỳnh và các nguyên tố khác sẽ được cung cấp dần cho cây khi bị
khoán hoá chậm. Khi phân giải chất hữu cơ và mùn đất làm tăng
CO2 cho không khí đất và lớp không khí gần mặt đất tạo điều kiện
cho quang hợp cây trồng.

a.
-

Câu 11: Nhôm trong đất.
Hàm lượng
Hàm lượng nhôm trung bình ở vỏ trái đất chiếm khoảng 8% klg . Hàm
lượng nhôm trong đất phụ thuộc lớn vào đá mẹ.
Đất khác nhau chứa lượng nhôm khác nhau.
Hàm lượng nhôm phân bố ở các tầng đất khác nhau là khác nhau.
9

9


b.

-

c.
-

-

-

-

Vai trò
Nhôm có vai trò rất lớn trong quá trình hình thành các đặc tính đất
cũng như độ phì nhiêu của đất.
+ do hàm lượng nhôm trong đất cao và nó tham gia vào thành phần
của các aluminsilicat, cùng vs Si, O và C, nó đóng vai trò quan trọng
trong đất, các aluminsilicat chiếm 85% klg vỏ trái đất.
+ nhôm có khả năng tham gia phản ứng khá cao, di chuyển mạnh,
hình thành các hợp chất # nhau trong đất.
+ nhôm tham gia vào hình thành độ chua tiềm tàng của đất
ảnh hưởng:
Hàm lượng cao của các hợp chất nhôm di động trong đất có ảnh
hưởng không lợi tới sinh trưởng phát triển của cây:
+Nhiều nhôm sẽ cố định lân làm giảm lượng lân hòa tan cung cấp cho
cây.
+Nhôm có tác động độc vs nhiều cây trồng .
Câu 12: Trình bày các dạng tồn tại của nhôm trong đất.
Nhôm trong đất có thể tồn tại ở các dạng khác nhau vs các độ hòa tan
khác nhau.
Nhôm trong đất có thể tồn tại ở dạng oxit và hydroxit:

+ oxit nhôm Al2O3 thường gặp trong các đá ở dạng corundum có độ
cứng cao và bền vững vs axit. Oxit này có thể có màu xám hơi xanh
hoặc ánh vàng, nưng khi có lẫn Cr, Mn, Fe, Ti, thì có màu đỏ xanh
hoặc đen.
+ ở dạng hydroxit, thường gặp nhất trong đất là gipxit hay hidragilit –
Al(OH)3. Gipxit có cấu trúc từ các lớp khối 8 mặt hydroxit nhôm.
Ngoài các oxit và hidroxit nhôm tự do, có thể gặp các dạng nhôm vô
định hình – alophan.
+ các alophan có CT chung là [nSiO2.mAl2O3].H2O.
+ các alophan có tỉ lệ Si/Al = 1/1, có tính chất lưỡng tính, có điện tích
thay đổi phụ thộc vào PH, có khả năng liên kết các ion photphat và
các anion khác.
+ hàm lượng alophan cao ảnh hưởng tới đất: làm giảm dung trọng,
tăng tính tạo hình và khả năng giữ nước của đất.
Trong tự nhiên cũng có thể có các muối nhôm:
+ trong đất các hợp chất này không bền. Đó là các muối phèn
Kal(SO4)2.12H2O, phèn alunit Kal3(SO4)2(OH)6. Ở đá pecmatit, gơnai
10

10


-

tích lũy kryolit Na3AlF6. Hòa tan tốt trong nước nên khi đi vào đất
thường chuyển hóa thành các hidroxit khác nhau.
Các hợp chất đơn giản và phức chất của nhôm với các hợp chất hữu
cơ.
+ Al dễ dàng hình thành các hợp chất đơn giản và phức chất vs phần
hữu cơ của đất.

+ Al3+ hình thành phức chất vs ion oxalat (COO)22-, ion silisilat
[C6H4(COO)O]2-... hình thành các hợp chất phức vs axit uronic
+ Al có thể hình thành các muối phức vs các axit mùn.

11

11