6.1.2. Потенційна (пасивна) кислотність.

Потенційна (потенціальна) кислотність – це здатність ґрунту (твердої фази) при взаємодії з розчинами солей проявляти свої властивості як слабкої кислоти. Потенціальна кислотність визначається властивостями твердої фази ґрунту, що зумовлює появу додаткової кількості протонів у розчині при взаємодії з добривами або хімікатами. Кисла реакція сольових витяжок з ґрунтів пояснюється появою у розчині іонів Н⁺ (гідроксонію Н₃О) в результаті витіснення їх з ҐВК, а також взаємодією з водою молекулярних кислот і гідратованих катіонів. Гідратовані катіони розглядають як кислоти (згідно з теорією Бренстеда-Лоурі, кислотами є речовини, здатні виділяти протони). Найсильніші кислотні властивості у воді виявляють дво- і тризарядні катіони металів: АІ³⁺, Fe³⁺, Cr3^+.

Потенційна кислотність є результатом взаємодії ґрунту з розчинами солей або основ. Вона дає змогу одержати уяву про загальний вміст у ґрунтах кислотних компонентів. Безперечно, ця форма ґрунтової кислотності впливає на рівень актуальної кислотності, проте функціональної залежності, яка б дала змогу за потенційною кислотністю обчислити актуальну, не встановлено. Здебільшого виявляється пряма (але не прямо пропорційна) залежність: чим більшою є потенційна кислотність, тим вищою є кислотність актуальна. У межах потенційної кислотності вирізняють два види (форми) ґрунтової кислотності: обмінну та гідролітичну (рН-залежну), які характеризуються як послідовні етапи виділення в розчин додаткових протонів з твердої фази.

Обмінна кислотність. Обмінна кислотність виявляється у процесі взаємодії ґрунту з розчинами нейтральних солей. При цьому відбувається еквівалентний обмін катіона нейтральної солі на іони Гідрогену та Алюмінію, які наявні у ґрунтовому вбирному комплексі. Обмінне витіснення H⁺ і Al³⁺ супроводжується появою у розчині кислоти. Зазвичай, обмінну кислотність визначають, застосовуючи 1 М розчин KCl. Реакція, яка призводить до появи обмінної кислотності, відбувається за схемою:

ҐВК] H⁺ + KCl → ҐВК] K⁺ + HCl,

ҐВК] Al⁺ + 3KCl → ҐВК] K₃ + AlCl₃, AlCl₃ + 3H₂O = Al(OH)₃ + 3HCl.

AlCl₃ – це сіль слабкої основи і сильної кислоти, гідролітично розщеплюється, утворюючи хлоридну кислоту і гідроксид Алюмінію.

Ступінь кислотності оцінюють за величиною рН сольової (1 М KCl) витяжки або суспензії. Для визначення кількості кислотності сольову витяжку титрують розчином лугу, за схемою:

HCl + NaOH → NaCl + H₂O

AlCl₃ + 3NaOH → 3NaCl + Al(OH)_3.

Витіснений із ҐВК йон Al³⁺ впливає не тільки на кількість кислотності, але й на ступінь кислотності, оскільки у водних розчинах він утворює Al(OH)₃, Al(OH)²⁺ і Al(OH)₂⁺. Реакція відбувається за таким рівнянням:

[Al(H₂O)₆] + H₂O →[Al(H₂O)₅OH]²⁺ +H₃O⁺

За величиною рН сольового розчину (за величиною обмінної кислотності) можна орієнтовно визначити роль різних іонів в утворенні кислотності. При рН менше 4,0 кислотність зумовлена головно обмінним Гідрогеном, при рН 4,0-5,5 – обмінним Алюмінієм. У кислих ґрунтах (підзолисті, сірі лісові, червоноземи) рН сольового завжди менше, ніж рН водного, оскільки у цих ґрунтах має місце обмінний Гідроген і (або) Алюміній. Для насичених основами ґрунтів рН сольового не визначають.

Гідролітична кислотність. Гідролітична кислотність проявляється унаслідок взаємодії ґрунту з розчином гідролітично-лужної солі сильної основи і слабкої кислоти, коли відбувається більш повне витіснення ввібраного Гідрогену та інших кислотних іонів. Зазвичай, для цього використовують 1М розчин CH₃COONa. Реакція протікає аналогічно до тієї, яку розглянуто для обмінної кислотності:

ҐВК]H⁺ + CH₃COONa → ҐВК]Na⁺ + CH₃COOH,

однак унаслідок дії ацетату Натрію величина кислотності є значно вищою, ніж унаслідок дії хлориду Калію.

Свого часу було запропоноване таке визначення гідролітичної кислотності:“…це та кількість кислоти, яку ґрунт має здатність вивільнити із солей слабких кислот і сильних основ” (К. К. Гедройц, 1955).

Деякі автори трактують гідролітичну кислотність (тобто її перевищення над обмінною) як наслідок дещо вищого значення рівноважного розчину. Дійсно, розчин CH₃COONa перед аналізом доводять до рН 8,2, водночас розчин KCl при визначенні обмінної кислотності доводять тільки до рН 5,6−6,0. Проте лужне середовище не є причиною перевищення гідролітичної кислотності над обмінною. Фактична причина виявляється, якщо написати обидві реакції разом:

ҐВК] H⁺ + KCl → ҐВК] K⁺ + H⁺ + Cl⁻,

ҐВК]H⁺ + CH₃COONa → ҐВК]Na⁺ + CH₃COOH.

Продуктом першої реакції є сильна кислота HCl, яка дисоціює практично на 100 %. Унаслідок другої утворюється слабка кислота CH₃COOH, і це надзвичайно важливо. Оскільки у другій реакції H⁺ йон зв’язується у формі слабодисоційованої кислоти, то реакція відбувається більш повно, ніж у першому випадку. Іншими словами, оскільки нейтральна сіль витісняє лише частину ввібраного Гідрогену, а гідролітично лужна сіль – майже весь Гідроген, то гідролітична кислотність більша за обмінну.

Наявність потенційної кислотності характерна для ґрунтів, збіднених на основи (Са²⁺, Mg²⁺ та ін.). Чим більше ґрунт збіднений на основи, тим різкіше проявляються його кислотні властивості.

Отже, загальноприйнятими показниками потенційної кислотності є:

▪ обмінна кислотність − характеризує кількість найсильніших кислотних компонентів, які компенсують перманентні від’ємні заряди ҐВК і витісняються із ҐВК при значеннях рН, властивих реальним кислим ґрунтам;

▪ гідролітична кислотність (рН-залежна) − характеризує загальну кількість кислотних компонентів, включаючи компоненти, які зумовлюють обмінну кислотність, і ті, які витісняються із рН-залежних позицій ҐВК; ця кислотність проявляється при значно вищих, ніж обмінна, значеннях рН.