Keo đất là gì?

Keo đất là tiêu điểm của các phản ứng trao đổi ion, ảnh hưởng rất lớn đến dinh dưỡng cây trồng.

Các tính chất tổng quát của keo đất đất.

– Kích thước. Một hạt có tính keo thường có kích thước rất nhỏ, chỉ có thể quan sát bằng kính hiển vi điện tử. Phần lớn kích thước hạt keo < 002mm.

– Diện tích riêng bề mặt riêng. Do có kích thước rất nhỏ nên hạt keo có diện tích riêng bề mặt ngoài rất lớn. Diện tích riêng bề mặt của 1g hạt sét lớn hơn 1000 lần so với hạt cát. Ngoài diện tích bề mặt ngoài, một số loại sét còn có diện tích bề mặt trong, và diện tích bề mặt trong còn lớn hơn cả diện tích bề mặt ngoài. Tổng diện tích bề mặt của keo đất biến thiên từ 10m²/g của sét chỉ có bề mặt ngoài, đến 800m²/g đối với sét  có cả diện tích bề mặt

– Điện tích bề mặt. Bề mặt trong và bề mặt ngoài của keo đất đều có thể mang điệ tích (-) hoặc (+). Phần lớn điện tích trên bề mặt keo đất là điện tích (-), mặc dù có 1 số loại keo mang điện tích (+) trong điều kiện chua. Mật độ điện tích ảnh hưởng rất lớn đến sự hấp thu, phân tán các hạt keo, nên ảnh hưởng đến cá tính chất vật lý và hóa học đất.

– Khả năng hấp phụ cation và nước. Các hạt keo, còn gọi là micelle (microcell), có thể hấp thu hàng trăm ngàn ion như H+, Al3+, Ca2+, Mg2+ trên bề mặt. Sự hấp thu này hình thành nên tầng bù ion. Tầng ion bề mặt trong là 1 tầng anion khổng lồ, xung quang bề mặt ngoài và trong hạt keo mang điện tích (-). Tầng ion ngoài hình thành từ đám mây cation hấp phụ yếu trên bề mặt điện tích (-). Do đó hạt keo luôn mang theo 1 đám mây cation được hấp phụ trên bề mặt chúng.

Ngoài các cation hấp phụ, keo đất còn hấp phụ 1 lượng lớn các phân tử nước. Nước được hấp phụ bới các cation, hình thành cation ngậm nước, và nước cũng được hấp thụ trên bề mặt keo, do nước cũng có tính phân cực. Nước hấp phụ này có vai trò quan trọng đối với các tính chất vật lý, hóa học đất.

Các loại keo đất.

Có 4 loại keo đất chính

• Phiến sét silicate. Là loại keo vô cơ chiếm tỉ lệ cao nhất trong hầu hết các loại đất. Đặc điểm quan trọng của sét silicate là cấu trúc tinh thể, xếp thành từng phiến/lớp và bề mặt mang điện tích (-). Mỗi hạt keo được hình thành bởi bhie62u lớp như các trang trong quyển sách. Các phiến bao gồm các mặt pha73ng xếp chồng lên nhau, các nguyên tử Oxygen được liên kết với nhau bởi các nguyên tử Al, Mg, H và Fe. Công thức hóa học của sét kaolinite [(Si₂Al₂O₅ (OH)]
• Sét allophane và imogolite. Nhiều loại đất có khoáng sét silicate nhưng có cấu trúc tinh thể không rõ ràng, đó là khoáng allophane và Các khoáng này còn gọi là khoáng alumino-silicate vô định hình, do chúng có thành phần cấu tạo là Al₂O₃.2H₂O, nhưng không có cấu trúc tinh thể rõ ràng. Các khoáng này thường có hàm lượng cao trên đất Andisol. Khả năng hấp phụ ion của keo này phụ thuộc vào pH đất, các cation được hấp phụ ở pH cao, và anion hấp phụ ở pH thấp. Allophane và imogolite hấp phụ lân rất cao khi đất chua.
• Khoáng oxide Fe và Al. Loại khoáng sét hiện diện với hàm lượng cao trên đất phong hóa mạnh (Ultisol, Oxisol) vùng nhiệt đới. Tính chất vàng đỏ của đất chịu ảnh hưởng mạnh bởi khoáng này.Các oxide Fe phổ biến là khoáng geothite (FeOOH), hematite (Fe₂O₃) và oxide Al phổ biến là khoáng gibbsite Al(OH) ₃. Các khoáng này được gọi chung là sesquioxide. Sesquioxide có cấu trúc vô định hình, không dính, không dẽo khi ướt như phiến sét silicate. Điện tích bề mặt thay đổi theo pH
• Mùn-keo hữu cơ. Phân tử mùn không có cấu trúc tinh thể nhưng bề mặt có mật độ điện tích cao như sét silicate. Chúng tạo thành chuổi các nối hóa học giữa C với O, H, và N. Điện tích của keo mùn hình thành do sự phân ly của các gốc enolic (-OH), carboxyl (-COOH), phenolic. Điện tích (-) trên keo mùn liên kết với sesquioxide, phụ thuộc vào pH đất, khi pH thấp

Cation hấp phụ trên bề mặt hạt keo.

Các cation hấp phụ trên bề mặt keo đất chủ yếu là H, Al, Ca, Mg, K, Na và 1 số cation có hàm lượng thấp khác.

Trong vùng khí hậu ẩm các cation chiếm ưu thế trên bề mặt hấp phụ: Ca, Mg, H và Al. Ngược lại vùng khô hạn các cation chiếm ưu thế: Ca, Mg, K, Na.

a. Tỉ lệ các cation hấp phụ. Tỉ lệ các cation hấp phụ phụ thuộc vào các yếu tố:

• Lực hấp phụ ion. Mức độ giữ chặt các ion trên bề mặt keo phụ thuộc vào lực Lực ion theo thứ tự: H⁺=Al³⁺>Ca²⁺>Mg²⁺>K⁺ = NH₄⁺>Na⁺.
• Nồng độ tương đối của cation trong dung dịch. Nồng độ càng cao, tỉ lệ hấp phụ càng cao. Vì vậy, khi đất chua, nồng độ H⁺ ,Al³⁺ cao, nên chúng chiếm tỉ lệ cao trên keo đất, và trên đất trung tính, Ca²⁺, Mg²⁺ chiếm tỉ lệ cao. Trên đất mặn tỉ lệ Na⁺ cao so với Ca²⁺, Mg²⁺ .

b. Trao đổi cation. Là phản ứng của các cation hấp phụ trên bề mặt keo đất được trao đổi với các cation khác hiện diện trong dung dịch đất. Ví dụ, 1 ion Ca hấp phụ trên keo đất sẽ được trao đổi với 2 ion H trong dung dịch đất.

Keo đất-Ca²⁺ +2H⁺ ↔ Keo đất-2H⁺ + Ca²⁺ .

Vì vậy keo đất chính là tiêu điểm của các phản ứng trao đổi ion, ảnh hưởng rất lớn đến dinh dưỡng cây trồng.