Тапсырма.

1. Топырақ колллоидтарының құрылысы мен қасиеттеріне сипаттама беру.

2. Топырақтан минералды коллоидтарды алып, қасиеттерін зерттеу.

3. Топырақтан органикалық коллоидтарды бөліп алу.

4. Әртүрлі электролиттердің әсерімен коллоидтардың пептизация, коагуляция құбылыстарын зерттеу.

Қажетті құралдар мен материалдар:Қара топырақ, алюминий стакан, диаметрі 1мм торкөздер, 250 мл колбалар, воронкалар, қағаз сүзгі, электр плитка, дистилденген су, 0,1 H NaOH, 0,1 H H₂SO₄

Тапсырмаға түсініктеме.

Топырақ күрделі табиғи дене, бір—бірімен тығыз байланысқан қатты, сұйық және газ тәрізді фазалардан құралған, топырақтың қатты фазасы электронды микроскоп арқылы ғана көрінетін бөлшектерден құралған. Бөлшектердің жеке топтары минералдық, химиялық құрамы және физикалық қасиеттерімен ерекшеленеді. Күлдік қоректің көпшілік маңызды элементтері ұсақ фракцияларда шоғырланған. Майда фракциялар маңызды дәрежеде топырақтың басты қасиеттерін анықтайды. Бұлардың ішінде коллоид бөлшектер маңызды орын алады, бұлардың мөлшері (Гедройц К.К. бойынша) 0,2 микроннан ұсақ (0,0002 мм).

Топырақ коллоидтары органикалық, минералдық және органо-минералдық болуы мүмкін. Органикалық коллоидтарға гумин қышқылдары және фульвоқышқылдары жатады. Минералдық коллоидтарға—балшықтық минералдар (гидрослюда, каолинит, монтмориолинит және т.б.) темір гидрототығы және алюминий гидрототығы жатады.

Топырақта коллоидтар ірі бөлшектердің ұсақталуы немесе молекулярлық деңгейде ұсақталған заттардың қосылуы нәтижесінде пайда болады.

Ұсақталған дене дисперсиялық орта құрады (бөлшектерден жиналған сұйық, газ тәрізді немесе қатты заттар). Топырақ ерітіндісі топырақта дисперсиялық орта болып табылады. Ұсақталған коллоид бөлшектер электрлік зарядқа ие. Негізінен барлық топырақ коллоидтары теріс зарядты, тек темір және алюминий гидрототықтары оң немесе теріс зарядты болулары мүмкін.

Егер коллоид бөлшектер үлкен көлемде (топырақ ерітіндісі) біркелкі таралып бір—бірінен дараланып тұрса, онда коллоидтардың мұндай күйі золь деп аталады. Бұл мысалда су дисперсиялық орта деп, ал онда таралған қатты бөлшектер—дисперсиялық фаза деп аталынады.

Коллоид бөлшектердің дараналып тұруы электрлік зарядтың және бөлшектер бетіндегі су қабыршағының болуына байланысты. Электрлік заряд олардын тебілуіне, ал су қабыршағы жабысып қалуына кедергі жасайды.

Кептіру, тұздар қосу, қыздыру нәтижесінде коллоид бөлшектердің заряды және су қабыршағы кішірейеді, олар бірігіп үлпілдек тұнба түзуі мүмкін. Коллоид жүйе золь күйінен келесі күй гель-ге ауысады. Коллоид бөлшектердің бірігу коагуляция деп, ал оның соңынан жүретін тұну—седиментация деп аталынады.

Коагуляция жүретін тұздардың ең төмен концентрациясы коагуляция шекарасы деп аталынады, катиондар әртүрлі коагуляциялық қасиетке ие, ол валенттілікпен атомдық салмақтың жоғарылауымен артады. Коагуляциялық қасиетіне қарай катиондарды мынадай қатар түрінде көрсетуге болады: Na⁺, K⁺, NH₄⁺, Mg⁺, Ca⁺, H⁺, Ge⁺⁺⁺, Al⁺⁺⁺, мұнда Na ең әлсіз, ал алюминий ең күшті коагулятор болып табылады. Гель—ден зольға айналу қайтарма процесі пептизация деп аталынады.

Егер коллоидтар гель күйінен золь күйіне айнала алмаса коагуляция қайтарымсыз деп аталынады. Егер коллоидтар золь-дан гель-ге айналып қайтадан бастапқы күйіне келе алатын болса, онда мұндай коагуляция қайтарымды деп аталынады.

Коллоид бойындағы су мөлшеріне қарай оларды екі топқа бөледі: гидрофильді және гидрофобты.

Гидрофильді коллоидтарда су мөлшері көп, сондықтан олардың коагуляциясы үшін коллоидтардағы су мөлшерін азайту қажет.

Гидрофобты коллоидтардың су қабыршағы жұқа, олардың коагуляциясын әлсіз концентрациядағы тұздармен жүргізуге болады.

Гидрофильді коллоидтарға органикалық коллоидтар жатады, гидрофобты-ға—темір гидрототығы, каолинит тобындағы минералдар жатады.

Топырақта коллоидтар негізінен коагуляцияланған түрде болады. Ылғалды топырақта коллоидтардың тек аз ғана бөлшегі золь күйінде болады. Егер гель суда ерімесе золь күйіне айналмаса, онда оларды ұсақтағандағы құрылымдық бөлшектер суға төзімді деп аталынады. Суға төзімді құрылымға көпшілік қара топырақтар ие. Егер гель суда золь күйіне ауысса, онда топырақ бөлшектері ыдырап өзінің бастапқы формасын жоғалтады.

Лабораториялық жұмысты орындау кезінде студенттер:

1. Минералды коллоидтар алуға.

2. Органикалық және минералды коллоидтардың коагуляция және пептизация құбылыстарымен танысуға және бұл процесстерге әртүрлі катиондардың әсерімен танысуға тиісті.

I тәжірибе.

Минералдық коллоидтарды алу.

Топырақта коллоид күйінде темірдің және алюминийдің гидрототығы болуы мүмкін. Темір гидрототығының коллоид ерітіндісін алу үшін әйнек стаканға (100 мл) 50 мл 0,1Н FеCl₃ ерітіндісін құямыз. Түсін анықтаймыз және лакмус қағазымен орта реакциясын анықтаймыз, содан кейін ерітіндіні электроплиткада қайнағанынша қыздырамыз. Түсінің, мөлдірлігін және орта реакциясының өзгеруін бақылаймыз. Нәтижесін және реакцияны дәптерге жазыңыздар.

II тәжірибе.

Органикалық коллоидтар коагуляциясы.

7 пробиркаға бірдей мөлшерде органикалық коллоид құямыз, барлық пробиркаға 5 мл ден төмендегі электролиттер ерітіндісін құямыз.

NaCl, KCl, NH₄Cl, HCl, MgCl₂, CaCl₂, FeCl₃ (ерітінді концентрациясы 0,1Н). пробиркалардағы ерітінділерді шайқап коагуляцияны бақылап кестеге жазамыз.

16-кесте- Органикалық коллоидтар коагуляциясы

№ пробирка	Коллоидтар	Электролит	Коагуляция
1.	Органикалық коллоидтар	KCl
2.	Органикалық коллоидтар	NaCl
3.	Органикалық коллоидтар	HCl
4.	Органикалық коллоидтар	NH₄Cl
5.	Органикалық коллоидтар	MgCl₂
6.	Органикалық коллоидтар	CaCl₂
7.	Органикалық коллоидтар	FeCl₃

Нәтижесін, әртүрлі катиондардың коагуляциялау қасиетін дәптерге жазыңыз.

III тәжірибе.

Әртүрлі катиондардың топырақ коллоидтарына коагуляциялау және пептизациялау әсері.

Үш стаканға бірдей мөлшерде Са катионды қара топырақ салынған 50 мл ден төмендегі реактивтерді құямыз.

17-кесте- Әртүрлі катиондардың топырақ коллоидтарына коагуляциялау және пептизациялау әсері.

№ стакан	Топырақ	Электролит	Пептизациясы немесе коагуляция
	қара топырақ	H₂O
	қара топырақ	Na₂CO₃
	қара топырақ	CaCl₂+CaSO₄

Келесі үш стаканға сондай мөлшерде кебір топырақ саламыз (топырақ Na катиондарымен қаныққан), сол реактивтерді құямыз.

18-кесте- Әртүрлі катиондардың кебір топырақ коллоидтарына коагуляциялау және пептизациялау әсері.

№ стакана	Топырақ	Электролит	Пептизациясы немесе коагуляция
	кебір топырақ	H₂O
	кебір топырақ	Na₂CO₃
	кебір топырақ	CaCl₂+CaSO₄

Стакандарды жақсылап шайқап бір тәулікке қоямыз. Нәтижесін кестеге толтырып қорытынды шығарамыз.

БАҚЫЛАУ СҰРАҚТАРЫ:

1. Топырақтың қандай қасиеті коллоид бөлшектермен анықталады ?

2. Топырақ коллоидтары қандай жолдармен пайда болады ?

3. Коллоидтардың пептизация және коагуляция құбылыстары қандай жағдайлармен анықталады ?

4. Коагуляция шекарасы дегеніміз не ?

ТОПЫРАҚТЫҢ СІҢІРУ ҚАСИЕТІ

Жұмыс мақсаты: Топырақтың сіңіру қасиеті ілімін, сіңіру қасиеті түрлерін ұғыну.