Coloizii Solului

În ceea ce priveşte compuşii minerali şi organici socotiţi ca insolubili , se constată că şi aceştia trec în soluţie însă sub forma unor particule foarte fine , fără să se dizolve. Astfel de particule poartă denumirea de coloizi şi alcătuiesc partea coloidală a solului . După natura lor, coloizii pot să fie minerali , organici sau organo-minerali .

Coloizii minerali sunt reprezentaţi în principal prin argilă , silice , oxizi de fier şi aluminiu.

Coloizii organici sunt reprezentaţi în special prin acizi huminici aflaţi în humus şi în general prin resturi organice .

Coloizii organo-minerali iau naştere ca rezultat ala combinării coloizilor minerali cu cei organici , fiind reprezentaţi în principal prin combinaţii ale argilei cu humusul .Întrucât în cadrul complexului coloidal al solului , argila şi humusul au rol preponderent , complexul mai poartă denumirea de complex argilo-humic.

Compuşii minerali din soluţia solului sunt reprezentaţi printr-o serie de săruri uşor solubile ca sulfaţii de sodiu , potasiu şi magneziu, azotaţii , azotiţii , carbonaţii de sodiu şi potasiu , cloruri , fosfaţi monocalcici şi dicalcici , cu o solubilitate mijlocie ca sulfatul de calciu sau greu solubile cum sunt carbonatul de calciu , unii dintre compuşii fierului ,aluminiului şi manganului .

Coloizii îşi datorează proprietăţile active suprafeţei foarte mari în raport cu volumul şi încărcăturile electrice ale particulelor coloidale .

În masa solului , compuşii în stare coloidală deţin între 10-50% din totalul constituenţilor . Datorită ponderii şi stabilităţii lor chimice , însuşirile proprii stării coloidale , coloizii imprimă şi condiţionează cele mai importante însuşiri fizico-chimice şi chimice ale solului .De aceea, complexul stării coloidale –cristaloide , numit şi complex absorbtiv , poartă numele de complex coloidal , însuşirile stării cristaloide nemaifiind abordate separat , ci numai în interacţiunea cu cele ale stării coloidale .

Încărcătura electrică a particulei coloidale provine de la stratul de molecule situate la suprafaţa particulei care posedă ioni cu valenţe libere . Ionii cu valenţă liberă sau nesaturată provin fie datorită disocierii din moleculele superficiale ale particulei se desprind ioni sau grupe de ioni şi se deplasează în soluţie , locul lor rămânând liber , fie ionilor rămaşi cu valenţele libere la limita fragmentului cristalin , fie datorită substituirii izomorfe a ionilor în reţeaua unor minerale .

La mineralele argiloase , formarea sarcinilor electrochimice poate avea loc la disocierea grupelor hidroxil şi prin substituirile de ioni în reţeaua constitutivă .

La descrierea reţelei mineralelor argiloase , grupele hidroxil la suprafaţa particulei minerale sunt legate de ionii de aluminiu. Hidrogenul acestor grupe disociază şi mineralul dobândeşte sarcina electronegativă .

Coloizii solului trec în mediu de dispersie reprezentat prin soluţia solului sub formă de particule cu o anumită alcătuire , cunoscute sub denumirea de micele coloidale .

Micela coloidală este alcătuită dintr-un nucleu înconjurat de diferiţi ioni dispuşi sub formă de straturi . Nucleul este format , fie dintr-o moleculă , fie dintr-un agregat de molecule strâns legate între ele , fie dintr-un fragment al reţelei cristaline.

La suprafaţa nucleului se găseşte un strat de ioni denumit strat intern determinant de potenţial ; dacă ionii din acest strat sunt pozitivi , coloidul este electropozitiv , iar dacă sunt negativi , coloidul este electronegativ.

În continuarea stratului intern se găsesc alţi ioni de semn contrar celor precedenţi , denumiţi din această cauză ioni compensatori . Aceştia sunt dispuşi astfel încât formează două straturi succesive , diferite densitatea şi mobilitatea ionilor respectivi , primul este alcătuit din ioni dispuşi dens , puternic legaţi şi deci , practic , imobili, denumit strat dens de ioni şi următorul , format din ioni dispuşi difuz , slab legaţi şi deci mobili, denumit strat difuz de ioni sau strat adsorbit.

Principalii coloizi din sol sunt humusul şi argila .Ca frecvenţă şi importanţă urmează hidroxizii şi oxizii hidrataţi de fier şi siliciu .

În cazul micelelor coloidale ale mineralelor argiloase , nucleul este reprezentat printr-un fragment sub 1-2 microni al reţelei cristaline respective , stratul intern determinat de potenţial alcătuit din ioni negativi , iar stratul dens şi cel difuz format din ioni pozitivi .

Principalii coloizi din sol sunt coloizi electronegativi . Particulele respective , având sarcina negativă , sunt înconjuraţi de ioni de semn contrar , adică ioni pozitivi , atraşi din mediul de dispersie, care formează stratul dens şi difuz de cationi . Această proprietate a coloizilor de a atrage din soluţie şi a reţine la suprafaţa particulelor respective diferiţi ioni poartă denumirea de absorbţie ionică . Argila şi humusul fiind coloizi electronegativi , atrag din soluţia solului cationi dintre care , mai frecvenţi sunt cei de calciu , magneziu , potasiu , natriu , hidrogenul . Humusul posedă o capacitate de absorbţie a cationilor mult mai mare decât argila .

Coloizii electropozitivi atrag din mediul de dispersie ioni negativi . În afară de coloizii electronegativi şi electropozitivi , sunt şi coloizi care pot absorbi atât ioni cât şi anioni în funcţie de reacţia mediului . O astfel de comportare pot avea în anumite condiţii din sol oxizii hidrataţi de fier şi aluminiu , substanţele proteice din humus .

Argila şi humusul sunt coloizi negativi în condiţiile foarte variate şi complexe din sol , pot absorbi şi anioni , deci prezintă şi caracter amfoter.

Nucleul împreună cu stratul intern şi cu stratul dens de contraioni prezintă un potenţial electric denumit potenţial electrocinetic , care o valoare mai mică decât potenţialul termodinamic . Micela coloidală este electric neutră , deci nu prezintă faţă de lichidul intermicelar potenţial electric .

În legătură cu definirea proprietăţilor electrice ale coloizilor , un rol deosebit îl au ionii care alcătuiesc stratul dens şi difuz de contraioni , adică în cazul argilei şi humusului , cationii absorbiţi . În general gradul de hidratare al ionilor creşte odată cu mărimea valenţei şi cu micşorarea volumului ionic . Gradul de hidratare al ionilor absorbiţi determină mărimea potenţialului electrocinetic .Cationii din primul strat indiferent de potenţialul lor de hidratare , fiind dispuşi dens şi puternic reţinuţi sunt nehidrataţi . Cationii starului difuz se hidratează însă în funcţie de potenţialul lor de hidratare . Cu cât cationii din stratul difuz sunt mai hidrataţi cu atât acţiunea lui de neutralizare electrică va fi mai slabă şi prin urmare , potenţialul electric mai ridicat .