Шпаргалка по "Геологии"

 

5. Работы по химии почв в России в XVIII—XIX вв.

Быстрым развитием знаний о свойствах почв характеризуется  Россия XVIII в., когда издаются сочинения М. И. Афонина, И. И. Комова, А. Т. Болотова, В. Н. Татищева, А. Н. Радищева и др. Особенная роль в изучении почв принадлежит М. В. Ломоносову (1711—1765), который ввел в научную литературу термин «чернозем». Впервые обрисовал условия накопления перегноя в почве, изучал вопросы накопления солей в полчве.

 В 1755 г. был открыт  Московский университет, созданный по замыслу и плану М. В. Ломоносова;

 В1770 г. был организован первый курс «сельскохозяйственного домоводства», который читал профессор М. И. Афонин (1739—1810).

В 1825 г. профессор Московского университета М. Г. Павлов (1793—1840) издает книгу «Земледельческая химия», а в 1837 г. выходит его «Курс сельского хозяйства».

Московский химик Р. Герман – химия гумуса и химический анализ почв. Определил роль азота гумус  различен по качеству своему ввел в  практику 105 градусов для сушки.

Кафедра агрономической химии в Московском университете которой с 1872 по 1890 г. заведовал профессор Н. Е. Лясковский. В этот период при кафедре была создана почвенно-химическая лаборатория.

Д. И. Менделеев проявлял большой интерес к проблемам с/х тщательный анализ почвы составляет очень сложную процедуру, при которой всегда можно ожидать разнообразных случайностей.

Химический состав почв широки использовали основоположники генетического  почвоведения В. В. Докучаев для решения вопросов происхождения почв, зональностей их географического распространения и правильного использования.

 

6. Кислотно-основная буферность  почв и методы ее определения.

Кислотно-основной буферностью  почвы называют способность жидкой и твердой фаз почвы противостоять  изменению реакции среды при  взаимодействии почвы с ктслотой и щелочью или при разбавлении  почвенной суспензии.

Кривая буферности графически выражает изменение рН почвенной  суспензии при добавлении к почве  кислоты или щелочи. Строится она  в координатах «рН – количество добавленной кислоты (щелочи)».

Свойства буферных систем, содержащих слабую кислоту (основание) и ее соль, количественно могут  быть выражены уравнением Гендерсона –Хассельбаха: рН=рКа+lg(Cs/Ca) 

Ca – концентрация (актовность) слабой кислоты в буферном растворе; Ka – константа ее диссоциации; Cs – концентрация (активность) соли этой кислоты в том же буферном растворе.

Если буферная система  представлена слабым основанием и его  солью, то величина pOH=-lgaoн- вычисляется по аналогичному уравнению, но вместо Са подставляем Сb – концентрацию (активность) основания и константу его диссоциации Kb.  pOH=pKb+lg(Cs/Cb)

В общей форме это уравнение  можно записать так: pH=pKa+lg(непротонированная форма основание/протонированная форма кислота)

Буферные системы обладают способностью поддерживать рН на относительно постоянном уровне; добавление к ним  в известных пределах кислоты  и ли щелочи также мало изменяет рН.

Высокая буферность проявляется  в тех случаях, когда концентрации компонентов буферного раствора значительно превосходят вводимые в раствор количества сильных  кислот и щелочей. Важно, чтобы рН буферного раствора был близок к  рКа. Согласно уравнению Гендерсона – Хассельбаха максимальная буферность проявляется при отношении Cs/Ca=1, тогда

pH=pKa+lg(Cs/Ca)=pKa+lg1=pKa

 

7. Экспериментальные исследования первой половины XX в.

Направления в 20 веке: проблема почвенной кислотности, вопросы  поглотительной способности почв, химии почвенных коллоидов, химические и биохимические основы процесса гумификации.

Начало систематических  исследований природы почвенной  кислотности обычно связывают с  публикациями работ американского  исследователя Т. П. Вейтча (1904) и японского ученого Г. Дайкухара (1914),

Сторонниками гипотезы обменного  водорода в 30—50-е гг. были К. К. Гедройц, С. Н. Алешин, Н. П. Ремезов. Гипотезу обменного алюминия развивали А. В. Соколов, X. Каппен, К- Маршалл и др. Фундаментальное исследование этой проблемы выполнил советский ученый В. А. Чернов. Его книга «О природе почвенной кислотности» (1947)  Д. Л. Аскинази — один из инициаторов работ по известкованию почв и автор первой в нашей стране инструкции по известкованию.

А. Н. Сабанина (1847—1920). Алексей Николаевич Сабанин заведовал кафедрой агрономии Московского университета с 1890 по 1920 г.; он начал читать в 1906 г. самостоятельный курс почвоведения и в 1909 г. выпустил учебник, озаглавленный «Краткий курс почвоведения». Выделил следующие виды поглощения  1) химическое, 2)физико-химическое, 3) физическое

Константин  Каэтанович Гедройц (1872—1932) — выдающийся советский ученый, агрохимик, физико-химик, почвовед, создавший фундаментальные основы химии и химического анализа почв. В 1922 г. вышла книга «Учение о поглотительной способности почв», в 1911 г. он публикует статью «На каких почвах действует фосфорит..Почвы насыщенные и ненасыщенные основаниями», В 1922 году вышла книга «Химический анализ почв»

В этой же области большой  вклад в 1930—1940-е гг. внесли советские ученые Е. Н. Гапон, И. Н. Антипов-Каратаев, Б. П. Никольский.

В 30-х гг. начинает развиваться  учение об окислительно-восстановительных процессах в почвах. Первые экспериментальные работы в этом направлении выполнил Н. П. Ремезов. В 1955 г. он издал «Описание новых методов анализа почв» К- К- Гедройца. В 1957 г. вышла монография «Почвенные коллоиды и поглотительная способность почв», медалью. Золотой медалью Гедройца

К. И. Горбунов «минерология и физическая химия почв» и прод М. Б.Минкин «Актуальные вопросы химии и физико химии почв» Л. А. Воробъева фунд труды по химии почвенных коллоидов.

Вопросы химии и биохимии орг вещества почв. Американские ученые О. Шрейнер и Е. Шори в 1908—1930 гг. идентифицировали в составе почвенного гумуса большой набор индивидуальных органических соединений, в том числе различные углеводы, органические кислоты, альдегиды, жиры и представители других классов веществ.

Изучение колоидно – химических  свойств гумуса – С. Оден 40 – 50-е  годы 20-го века в россии зародилась школа орг. Вещества почв благодаря  И. В. Тюрину и его ученики  (И. В. Тюрин, М. М. Кононова, В. В. Пономарева, Л. Н. Александрова), Тюрин выделил групповой и фракционный состав гумуса и разработал методы по своим учениям.

Проблема изучения микроэлементов В.И. Вернадского и А. П. Виноградов. В 1957 г вышла книга Виноградова «Геохимия редких и рассеянных элементов в почвах»

Ян Вольдемарович  Пейве (1906—1976) — один из основоположников нового направления в советском почвоведении: биохимии микроэлементов. Химическое загрязнение почв  (Г. В. Добровольский, Н. Г. Зырин, М. А. Глазовская, Ф. А. Тихомиров).

 

9.Почвенно-химические процессы и химические особенности почв.

В первом приближении почвенно-химические процессы можно подразделить на следующие  большие группы.

1. Процессы  трансформации органических и минеральных компонентов почвы. химические реакции разложения, синтеза и перестройки различных веществ, входящих в почвообразующую породу, в состав почвы или привносимых в почвы извне. К ним относятся все реакции выветривания (разложения) минералов и горных пород, идущие путем растворения, окисления, восстановления, гидролиза и т. п. Сюда же входят реакции минерализации органического вещества, процессы гумификации, реакции образования и растворения осадков.

2. Процессы  переноса вещества. охватывают как внутрипочвенную миграцию вещества, так я миграцию с переносом вещества через границу почва — сопряженная среда. Частными видами процессов этой группы являются элювирование и иллювирование, аккумуляция, выщелачивание, лессиваж.

3. Специфические сложные процессы формирования отдельных почвенных горизонтов или почвенного профиля, воспринимаются как целостное, специфическое явление, но состоящее из многих частных процессов и реакций. К ним можно отнести оглеение, оподзоливание и т. п.

Химические  особенности почв

1.Полихимизм – почва содержит большой набор элементов и веществ причем один и тот же элемент может образовать различные соединения, а одно и то же вещество может быть в различных кристаллических и атомных состояниях.

2.гетерогенность  и полидисперсность почва представляет собой многофазную систему с развитыми и неоднородными поверхностями раздела.

3.органо-минеральные  взаимодействия присущая только почве особенность

4.динамичность почвенных процессов для почв характерны суточная, сезонная, годичная, вековая динамика

5.пространственная  неоднородность обусловлена простой неоднородностью факторов почвообразования неотъемлемое свойство почв.

6.неравномерность  состояний и термодинамическая  необратимость процессов

Понимание всех этих процессов  опирается уже не на элементный состав почвы, а на ее вещественный (молекулярный) состав. В конкретных реакциях участвуют  не атомы, а ионы и молекулы, и  поэтому химия почв реально базируется на свойствах молекул. Характерная  черта любой почвы — ее многофазность, когда молекулы одного типа могут  входить в разные фазы и поэтому  в неодинаковой степени участвовать  в химических реакциях.

 

10. Щелочность почв и ее виды.

Щелочность почв в большинстве  случаев обусловлена присутствующими  в них карбонатами. По способу  проявления можно различить актуальную щелочность и потенциальную щелочность (по аналогии с формами кислотности). Актуальная щелочность характеризует почвенный раствор, потенциальная — проявляется только в результате различных воздействий на почвы.

В практике почвенных исследований определяют величину щелочности водных вытяжек из почв, почвенных растворов  или имитирующих их растворов (пасты  насыщения). При анализе водных вытяжек  принято различать общую щелочность и частную щелочность. Общую щелочность находят путем титрования аликвоты водной вытяжки кислотой в присутствии индикатора метилового оранжевого до рН 4,4; при этом значении рН желтая окраска индикатора переходит в оранжевую.

Чтобы раздельно определить содержание нормальных карбонатов и  гидрокарбонатов, т. е. найти величины частной щелочности, вытяжку титруют  дважды: сначала по фенолфталеину, а  затем уже по метилоранжу.

Раздельное определение  общей и частной щелочности имеет  практически важное значение, поскольку  так называемая щелочность от нормальных карбонатов оказывает интенсивное  воздействие на свойства почв и она  более токсична для растений.

Подразделение щелочности на указанные виды условно, а природа  щелочности может быть несколько  иной, чем это вытекает из изложенных выше традиционных представлений.

 

11. Элементный состав почв и его задачи.

Элементным составом почвы называют набор и количественное соотношение химических элементов в почвенной массе.

Задачи решаемые на основе элементного состава

1. Элементный состав показывает направление и итоги почвообразовательного процесса по элементному составу различают генетические горизонты почв. Элементарный состав является диагностическим признаком при определении вида генетического горизонта, а совокупность элементных составов генетических горизонтов 1-го почвенного профиля служит показателем направления почвообразовательного процесса.
2. Элементный состав дает оценку потенциального плодородия почв. Элементный состав не учитывает в каких формах находятся элементы в почвах, он характеризует запас элементов в почвах
3. Элементный состав обуславливает выбор метода химического анализа. Почва содержит элементы от десятков до 10 в минус 9, когда элементы много применяют процентное разбавление его водой, а когда элемента очень мало применяют метод концентрирования.

Среднее содержание элементов  в почвах (в скобках по красноземам)

Si	26—44% (22)	Ti	0,2 —0,5
Al	1-8(14)	Mn	0,01—0,3
Fe	0,5—6(12)	Copr	0,5 —4
Ca	0,3—5	N	0,05—0,2
К	0.2—3	P	0,02-0,1
Na	0,2—2	S	0,02—0,2
Mg	0,1—2	H	0,04—0,2

 

12. Окислительно-восстановительные процессы в почве.(в учебнике)

13. Группировки элементов в почвах.

14. Влияние окислительно-восстановительных процессов на химический состав почв. (в учебнике)

15. Особенности элементного состава почв.

17. Способы выражения элементного состава почв. Мольные отношения элементов.

18. Обменные  катионы в различных почвах. Степень  поглощенности почв основаниями.

19. Фазовый  состав почв.

20. Специфическая  и неспецифическая адсорбция.