Материал: GOSY-1_vmeste

в центре октаэдров- двухвалентные катионы—Mg2+ в изоморфной смеси с Fe2+.

Кристаллические решетки многих глинистых минералов несут отрицательный заряд, возникающий за счет гетеровалентного изоморфизма в тетраэдрах и (или) октаэдрах. Заряд компенсируется катионами в межпакетных позициях.

Класс двухслойных силикатов:

Диоктаэдрические минералы (2/3 октаэдрических позиций-Al,1/3 вакантна).

Каолинит(Al4(OH)8[Si4O10] )-2хслойный слоистый силикат,1:1.На 1 сетку тетраэдров- одна сетка октаэдров, кот. сочленяются через общие вершины, где нах-ся 02.

А1 расположен в центре октаэдра, OH группы -вершины октаэдров, а выражение в [..] – хим. состав тетраэдрической сетки.. Каолинит не способен к межпакетной сорбции вещества, воды, тк в нем водородные связи между гидроксильными группами октаэдрической сетки одного пакета и кислородами тетраэдрической сетки соседнего пакета обеспечивают очень прочное взаимодействие. Образуются как продукты выветривания широко распространенных минералов — полевых шпатов, слюд, хлоритов и

др.алюмосиликатов.Обр-ся в кислой среде. Значительно содержится в почвах тропич. и субтропич.зонах.

• Низкая удельная поверхность,

• низкое ЕКО=1.5-20 мг-экв/100г,

• жесткая стр-ра.

• низкая набухаемость и водоудерживающая способность,

• заряд отриц. (ибо ОН гр на пов-ти пакетов),

• но хор. водопроницаемость и небольшая липкость

• нет гетеровалентного изоморфного замещения,

• нет постоянного заряда кр. решетки.

• составе илистой фракции представлен преимущественно наиболее крупными частицами (>1 мк), предколлоидной фракции.

• Высокое содержание минералов группы каолинита в составе тонкодисперсных фракций не оказывает благоприятного влияния на плодородие почв, тк кристаллическая решетка каолинита не

содержит важных для растений элементов питания.

• в каолинитовых почвах- пониженной буферная способность в отношении большинства элементов питания,

Галаузит (Al4(OH)g[Si4O10]4Н20. )-относится к группе каолинита, содержит межслоевую воду.

• слабые Н-связи->

• межпакетной сорбции веществ

• большая ЕКО (40-60 мг-экв/100г).

• удельная пов-ть больше.

Боковые сколы частиц каолинита и галлуазита -носителями звисимого от рН заряда; в кислой реакции они имеют небольшой + заряд за счет присоединения протона к ионам кислорода и образования на поверхности гидроксильных групп. На боковых гранях каолинитовых частиц может происходить поглощение сульфат- и фосфат-ионов по типу лигандного обмена с образованием монодентатных и бидентатных поверхностных комплексов.

Класс трехслойных силикатов:

Гр.Монтмориллонита- Диоктаэдрический, 3хслойный силикат 2:1, 2 тетраэдрические сетки вершинами др к др, между ними слой октаэдров, сочленяются через общие вершины (02).

(Са, Mg, ...)(Al,Fe3+,Mg,)2(OH)2[(Si, Al)4O,0] nH20)-> катионы находятся в межпакетных пространствах и нейтрализуют отрицательный заряд трехслойного пакета, возникающий при гетеровалентном изоморфизме в тетраэдрических и (или) октаэдрических позициях. На втором месте в формуле -катионы, расположенные в октаэдрах, на третьем месте — гидроксильные группы в вершинах октаэдрической сетки.[cостав тетраэд. сетки], Н20-нах-ся в межпакетных промежутках в виде гидратных оболочек межпакетных катионов.

Минералы монтмориллонитовой группы с зарядом в тетраэдриче-ской сетке, кот возникает за счет изоморфного замещения Si4+ на А13+, называются бейделлитами. Монтмориллонитовые минералы с зарядом в октаэдрической сетке, кот возникает за счет изоморфного замещения А13+ на Mg2+ собственно монтмориллонит.

• низкая величина заряда за счет невысокой степени изоморфного замещения ионов в тетраэдрических или октаэдрических позициях-> слабое электростатическое взаимодействию

между отрицательно заряженными трехслойными пакетами и межпакетными катионами.

• лабильная решетка.

• межпакетное расстояние зав-то от влажности.

• высокая набухаемость и водоудерживающая способность.

• высокая ЕКО-100-130 мг(экв) на 100г.

• высокая тонкодисперстность, состоит из частиц коллоидных размеров.

• Значительная часть ЕКО монтмориллонитов обусловлена изоморфными замещениями в решетке и поэтому не зависит от рН, но на боковых гранях монтмориллонитовых частиц присутствуют гидро- ксильные группы, которые могут быть источником зависящих от рН ЕКО и кислотности.

• огромной удельной поверхностью.

• В обменной форме в этих минералах могут присутствовать многие необходимые для растений

макро- и микроэлементы. В составе кристаллической решетки монтмориллонита обычно –Mg.

• высоко зарядные монтмор-ты способны к необменному поглощению (фиксации) ионов К+ и NH4+.

• высокая вязкость и очень плотные образования масс во влажных почвах- слитогенеза (плохие физ. св-ва), трещины в сухих почвах.

• благодаря высокой ЕКО присутствие минералов монтмориллонитовой группы в составе илистых фракций почв повышает буферность почв к воздействию кислых осадков, особенно, если буферные реакции протекают в интервале значений рН 4,2-5,0, т. е. в пределах катионно-обменной буферной зоны.

Минералы группы монтм. свой-нны нейтральным и слабощелочным почвам-черноземного, каштанового типов, солонцам.

Гр.Вермикулита-3хслойный силикат 2:1, (Са, Mg,...)(Mg, Fe)3(OH)2[(Si, Al)4O10]4H2O. Заряд локализован в тетраэдрической сетке и образует ся за счет изоморфного замещения Si на А1. Величина q< чем в слюдах и ллитах, но> чем в монмор-х. Бывают триоктаэдрические (вместо Mg, Fe)3, стоит Al2+)и диоэкаэдрические.

• лабильная решетка.

• межпакетное расстояние меняется.

• отличие от минералов монтмориллонитовой группы вермикулиты не обладают способностью к неограниченному набуханию, и количество воды в межпакетных промежутках ограничено 4мол. на элементарную ячейку.

• способны к межпакетной сорбции материала.

• высок ЕКО-100-140 мг-экв на 100г.

• представлены > крупными частицами.

• поглощает орг в-во слабее монтмор-та.

• Специфическими сорбционными свойствами вермикулита-высокая селективность и способность к необменному поглощению (фиксации) крупных слабо гидратиро- ванных катионов — К+, NH4+, Rb+, Cs+, кот. вытесняют из межпакетных позиций Са2+, Mg2*.

• ЕКО вермикулитов обусловлена изоморфными замещениями в решетке и не зависит от рН. На боковых сколах глинистых кристаллитов находятся гидроксильные группы, которые могут быть источником зависящих от рН ЕКО и кислотности.

• За счет высокой ЕКО вермикулит обеспечивает высокую буферность почв к протону при взаимодействии почв с кислыми осадками, если буферные реакции происходят в пределах катионно-обменной буферной зоны.

• Благодаря способности фиксировать Cs и высокой ЕКО вермикулиты мб использовать для очистки воды и других природных сред от загрязнения 137Cs и многими ТМ.

Вермикулиты чаще всего образуются в результате трансформационных изменений слюд, иллитов или хлоритов.

Гр. гидрослюды-иллитов.-3хслойный силикат, 2:1

В близких к слюдам минералах группы иллитов заряд ниже за счет меньшей степени изоморфного замещения, В иллитах, в отличие от собственно слюд, некоторое количество К в межпакетных промежутках обычно замещено какими-либо гидратированными катионами. Иллиты присутствуют обычно в составе илистой и тонкопылеватой фракций и часто образуют неправильной формы микроагрегаты.

• не выражено набухание

• образование корки при высыхании.

• иллитов межпакетная сорбция весьма ограничена

• ЕКО=20-30

• Специфической особенностью иллитов- высокая селективность обменных позиций на боковых сколах кристаллитов к поглощению К+, NH4+, Rb+ и Cs+, т. е. крупных слабо гидратированных катионов.

• Преобладающая часть обменных позиций иллитов обусловлена изоморфными замещениями в тетраэдрах и не зависит от рН.

• на боковых сколах иллитовых кристаллитов находятся гидроксильные группы, которые могут быть одним из источников зависимого от рН заряда и зависимой от рН кислотности.

• С точки зрения охраны окружающей среды весьма существенна высокая селективность боковых клинообразных обменных позиций иллитов к поглощению Cs

Образование гидрослюд идет в условиях нейтральной, слабощел. среде. Иллиты часто присут-т в подзолистых п.и сероземах.

Иллитные минералы оказывают очень большое влияние на почвенное плодородие и на процессы взаимодействия почв с некоторыми загрязняющими веществами. Иллиты содержат в кристаллических решетках калий— один из важнейших элементов питания растений. Иллиты бывают диоктаэдрические и триоктаэдрические.

Класс 4-х слойных силикатов:

Гр. Хлоритов- 4х слойный минерал, 2:1:1, трехслойные пакеты2:1 чередуются с еще одним добавочным октаэдрическим слоем.. Состав основного октаэдрического слоя (в трехслойном пакете) всегда отличается от состава добавочного октаэдрического слоя. Бывают диоктаэдрические (в основном и добавочном октаэдрических слоях преобладают трехвалентные катионы — Fe3+ и А13) и триоктаэдрические структуры. Отличие- в вершинах октаэдрического слоя, заключенного между двумя тетраэдрическими сетками в трехслойном пакете, находятся кислород. и гидроксильные группы, а в добавочном октаэдрическом слое все вершины октаэдров заняты гидроксильными группами. Отрицательный заряд в трехслойном пакете возникает за счет изоморфного замещения Si на AI или Fe3+ в тетраэдрах. Он компенсируется положительно заряженным добавочным октаэдрическим слоем, в котором часто есть изоморфное замещение двухвалентных катионов (Fe2+, Mg2+) трехвалентными (Al3+, Fe3+). В кристаллических решетках хлоритов часто присутствуют такие элементы, как Cr, Ni, Mn,V, Си и Li

• Хлориты содержат Mg,Fe,Al.

• жесткая решетка, нелабильная

• оч низкая ЕКО,

• Возможность изоморфного замещения как в тетраэдрических сетках, так и в двух разных октаэдрических слоях.

• неспособны к межпакетной сорбции вещества.

• низкая степень дисперсности.

• малая удельная пов-ть.

Слабо влияют на почвы, но при разрушении, трансформации могут давать Mg и микроэлементы.

Присутствие хлоритов в составе твердой фазы почвы повышает буферность почв к воздействию кислотных реагентов,

Группа смешанослойных минералов- состоят из слоев разных отдельных минералов. Наиболее распространены в почвах умеренного,холодного гумидного климата, в арктических поясах.

Е х: гидрослюда-монтмориллонит, хлорит-вермикулит. Свойства варьируют в очень широких пределах — в зависимости от входящих в смешанослойные образования компонентов, их соотношения и законов чередования в пространстве. Смешанослойные иллит-вермикулитовые и иллит-монтмориллонитовые минералы обычно являются продуктами выветривания слюдистых силикатов

Минералогический состав почв разного гранулометрического состава: а - песчаная почва на дюнных песках б — суглинистая почва на лессе; в — гли¬ нистая почва на аллювии; 1 — каолинит, 2 — монтмориллонит, 3 — иллит и пере¬ ходные минералы; 4 — слюды, 5 — поле¬ вые шпаты; 6 — кварц, 7 прочие ми¬ нералы

Минералы гидроксидов Fe,Al:

Из них наибольшее значение имеют гетит из минералов группы железа, и гиббсит из минералов группы алюминия. Они встречаются в иллювиальных горизонтах подзолистых почв, желтоземах и красноземах; в значительных количествах гетит и гиббсит присутствуют в ферраллитных и железистых почвах, где они образуются из аморфных гидратов оксидов железа и алюминия при их кристаллизации. Обр-т пленки из тонкодисперсных минералов гидроксидов железа на поверхности почвенных агрегатов.

Минералы оксидов:

Аморфные водные окислы марганца, железа, алюминия.