Потенциальная кислотность.

Эта форма кислотности имеет сложную природу. Ее носителями являются обменные катионы Н⁺ и Al³⁺_. Проявляется потенциальная кислотность при взаимодействии почвы с растворами солей, когда катион соли вытесняет ионы Н⁺ и Al ³⁺ из обменно-поглощенного состояния в почвенный раствор. Потенциальная кислотность дает представление о всей совокупности компонентов с кислотными свойствами, находящимися в почвенном растворе и в твердой фазе почвы. Разделение потенциальной кислотности на обменную и гидролитическую в общих чертах характеризует последовательные этапы выделения в раствор дополнительных количеств протонов, связанных с твердой фазой почвы.

Обменная кислотность проявляется при обработке почвы раствором нейтральной соли, обычно 1н КCl, при этом происходит эквивалентный обмен катионов нейтральной соли на катионы водорода и алюминия, находящихся в компенсирующем слое коллоидов:

+ 4КСl  + НСl + AlCl₃

Образующаяся в результате обменных реакций соль AlCl₃ в водном растворе гидролитически расщепляется:

AlCl₃ + 3H₂O  + 3HCl

Таким образом, после обработки почвы, содержащей в обменно–поглощенном состоянии Н⁺ и Al³⁺ , раствором нейтральной соли к ионам водорода почвенного раствора добавляется какое-то количество ионов Н⁺, вытесненных из ППК и образовавшихся в результате гидролитического распада AlCl₃. Следовательно, в кислых почвах рН солевого раствора всегда будет меньше рН водного.

Это общая схема проявления обменной кислотности, реально же она имеет довольно сложную природу.

Важную роль в раскрытии природы обменной кислотности сыграло установление способности самопроизвольного перехода (превращения) почв, насыщенных ионом Н⁺, в почвы, насыщенные Al³⁺, т.е. осуществление самопроизвольной реакции:

H⁺ – почвы  Al³⁺ – почвы

Эту особенность можно объяснить следующим образом на примере трансформации поверхностных слоев кристаллической решетки каолинита (рис. ):

1 2 3 4

Рис. Схема последовательных этапов разрушения решетки алюмосиликатов (Д.С. Орлов, 1985).

На сколе кристалла образуются избыточные отрицательные заряды, удерживающие обменные катионы (1). При действии на почву кислых водных растворов основания вытесняются и замещаются на ионы Н⁺ (2). Однако, вследствие того, что ионы Н⁺ имеют достаточно малый радиус они сравнительно легко мигрируют во внутренние слои решетки, где реагируют с группами ОН^–, образуя молекулы Н₂О, или с кислородом, что приводит к появлению устойчивой группы ОН^–. В результате этого ион Al³⁺, занимавший центральное место в алюмогидроксильном октаэдре, превращается в ион Al(OH)²⁺ или Al(OH)₂⁺, который связан с решеткой только электростатическими силами, т.е. уже не ковалентной, а ионной связью, хотя пространственно и занимает еще прежнее положение (3). Последующее воздействие на почву оснований приводит к вытеснению алюминия в раствор (4).

Реакция самопроизвольного перехода почвы позволяет объяснить развитие подзолообразовательного процесса и разрушение алюмосиликатов даже при слабокислой реакции среды, поскольку в ППК постоянно внедряется некоторое количество ионов Н⁺. Но Н⁺–почвы неустойчивы и переходят в Al³⁺–почвы, из которых ион Al³⁺ вновь затем вытесняется катионами щелочных и щелочноземельных оснований, поступающих в почвенный раствор при разложении растительного опада. Часть кристаллической решетки алюмосиликатов при этом разрушается. Такие циклы превращений (почва – Me  почва – Н – Al  почва – Me) повторяются периодически, что и влечет за собой прогрессирующее разложение алюмосиликатной части почвы и проявление подзолистого процесса.

Таким образом, ППК кислых почв всегда содержит какое-то количество обменных водорода и Al³⁺. Как правило, в малогумусных горизонтах кислых почв (А₂, А₂/В, В₁, В₂) подзолистых, дерново–подзолистых, серых лесных, обменная кислотность в большей степени обусловлена обменными ионами Al³⁺, нежели Н⁺. Наоборот, в гумусовых горизонтах обменный Н⁺ преобладает над обменным Al³⁺, причем здесь обменный Al³⁺ может и отсутствовать, т.е. обменная кислотность будет полностью обусловлена ионами Н⁺.

Гидролитическая кислотность. При обработке почвы раствором нейтральной соли вытесняются не все поглощенные ионы водорода. Более полное вытеснение ионов водорода и других кислотных ионов происходит при взаимодействии почвы с раствором гидролитически щелочной соли, например, СН₃COONa.



Более полное протекание реакции в данном случае обусловлено связыванием водорода в слабодиссоциированную уксусную кислоту и большей степенью гидролиза солей алюминия с образованием Al(OH)₃ и иона Н⁺. Гидролитическая кислотность, как правило, больше обменной и может рассматриваться как суммарная кислотность почвы, состоящая из актуальной и потенциальной кислотности. Выражается она в миллиграмм-эквивалентах на 100 г почвы.

В некоторых случаях гидролитическая кислотность может быть меньше обменной. Это характерно для почв, богатых положительно заряженными коллоидами. В этом случае наблюдается поглощение ими анионов уксусной кислоты в обмен на ион ОН^–, что уменьшает кислотность вытяжек.

По величине гидролитической кислотности находят дозу извести, необходимую для устранения кислотности и рассчитывают степень насыщенности почвы основаниями.