Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

TOPRAK KOLLOİDLERİ Toprak Bilimi Dersi Prof. Dr. Günay Erpul

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "TOPRAK KOLLOİDLERİ Toprak Bilimi Dersi Prof. Dr. Günay Erpul"— Sunum transkripti:

1 TOPRAK KOLLOİDLERİ Toprak Bilimi Dersi Prof. Dr. Günay Erpul

2 Toprak kil mineralojisi ve kimyası

3 Yerkabuğu Elementleri km çap 8-35 km kabuk yeryüzü kabuğundaki atom ağırlık %’leri O= 49.2 Si= 25.7 Al= 7.5 Fe= 4.7 Ca= 3.4 Na= 2.6 K= 2.4 Mg= 1.9 diğer= %

4

5 Toprak Kolloidleri l Toprağın kimyasal, fiziksel ve fiziko- kimyasal yönden en etkin ve en önemli yapı maddeleri mineral ve organik kolloidlerdir. l Mineral kolloidler = kil tipleri l Organik kolloidler = humus

6 Toprak Kolloidleri = “Kil”ler l İkincil silikat killeri l Fe – Al Oksi-hidrat killeri

7 Phyllosilicate Minerals = Philosilikat Mineralleri = İnce- levhalı Silikat Mineralleri Silikat Killerinin Yapıları Phyllo- (ince levhalı)

8 Silikat killeri, “silis tetra-ederleri”nin yan yana dizilip bağlanması ile oluşan silis levhaları ile “aluminyum okta-ederleri”nin yan yana dizilip bağlanması ile oluşan aluminyum levhalarının 1:1 (Si-Al) ve 2:1 (Si-Al-Si) oranlarında bağlanmaları sonucunda oluşan kristal ünitelerinin, kitap sayfaları gibi üst-üste dizilmeleri ile meydana gelmektedirler. Silikat Killerinin Yapıları

9 tet oct tet oct tet oct tet oct tet oct trioctahedral = üçoktaederdioctahedral = ikioktaeder oktahedra 1:1 2:1 T:O (sınıf) brucite = brusit gibbsite = jipsit serpentine = serpentin kaolinite = kaolinit pyrophyllite = pirofillit talc = talk Philosilikatlar, katman yükü yoktur

10 Tetra-eder Levhaların İnşası SiO 4 tetra-eder Tetra- (four = 4)

11 SiO 4 Tetra-eder Silisyum (Si) atomları, “tetra-eder” şeklinde dizilmiş 4 oksijen (O) atomu içerisindeki boşluğa yerleşmiştir

12 0.26 nm oksijen silisyum Silisyum tetra-eder nanometer (nm = m x ) Temel Yapısal Birim

13 x y z

14 Si 6 O 18

15 Tetra-eder Levhalarının Oluşumunda Halkaların Biraraya- gelmesi

16 Tetra-eder Levha Si:O 2:5

17 Tetra-eder Levha Birçok tetra-eder biraraya gelerek bir tetra- eder levhası oluşturur Tetra-eder hekzagonal boşluk

18 Okta-eder Levhaların İnşası Ochta- (six = 6)

19 Al(OH) 6 veya Mg (OH) 6 Okta-eder OH Aluminyum (Al) atomları, “okta-eder” şeklinde dizilmiş 6 hidroksid (OH) atomu içerisindeki boşluğa yerleşmiştir

20 0.29 nm aluminyum veya magnezyum hidroksil veya oksijen Aluminyum Okta-eder Temel Yapısal Birim

21

22 Okta-eder Levha OH

23 Oktaeder – Tetraeder Bağlantıları

24 Daha kolay anlaşılır olması için, silisyum “tetra-eder levhası”: Si ile ve aluminyum “okta-eder levhası” da: Al “Oktaeder – Tetraeder” Bağlantıları ile gösterelebilir

25 tet oct “Blok” notasyonu “trapez” ve “dikdörtgen” bloklar Kolay-çizim Simgeleri = Bloklar

26 “Tetra-eder Levhası” Uç-noktalarındaki Oksijenler İle “Okta-eder Levhası” Hidroksillerinin Ortak Kullanımı Serpentin (1:1 üçokta-eder mineral) tet oct

27 tet oct tet Talk (2:1 üçokta-eder mineral) “Tetra-eder Levhası” Uç-noktalarındaki Oksijenler İle iki “Okta-eder Levhası” Hidroksillerinin Ortak Kullanımı

28 tet oct tet oct tet oct tet oct tet oct trioctahedral = üçoktaederdioctahedral = ikioktaeder oktahedra 1:1 2:1 T:O (sınıf) brucite = brusit gibbsite = jipsit serpentine = serpentin kaolinite = kaolinit pyrophyllite = pirofillit talc = talk Philosilikatlar, katman yükü yoktur

29 Farklı Kil Mineralleri “Tetra-eder Levhaları” ve “Okta-eder Levhaları” nın farklı kombinasyonları farklı kil minerallerini meydana getirir: 1:1 Kil Minerali (örneğin, kaolinit, halloysit): Tetra-eder Levha Okta-eder Levha

30 2:1 Kil Minerali (örneğin, montmorillonit, illit) Farklı Kil Mineralleri “Tetra-eder Levhaları” ve “Okta-eder Levhaları” nın farklı kombinasyonları farklı kil minerallerini meydana getirir: Tetra-eder Levha Okta-eder Levha Tetra-eder Levha

31 Kaolinit Si Al Si Al Si Al Si Al güçlü bir “H-bağı”  kolaylıkla açılmaz 0.72 nm Genel olarak levha Oksijen paylaşımı Kristal birim

32 Kaolinit  boyalarda, kağıt ve çömlekçilikte ve ilaç endüstrisinde kullanılır Halloysit  kaolinit ailesi; sulu ve çubuk yapılı kil mineralleri  (OH) 8 Al 4 Si 4 O 10.4H 2 O  (OH) 8 Al 4 Si 4 O 10

33 Montmorillonit  smektit olarak da adlandırılır; su ile temasta genişler Si Al Si Al Si Al Si 0.96 nm zayıf van der Waal’s bağı (O – O köprüleri) ile bağlanmıştır  su ile kolaylıkla açılır Kristal birim

34  Yüksek derecede tepkisel (şişebilen) bir kil mineralidir  montmorillonit ailesi  sızıntıları önlemek için, delgi çamuru olarak veya hendek duvar sıvalarında başarıyla kullanılırlar  (OH) 4 Al 4 Si 8 O 20.nH 2 O aşırı su çekim eğilimi Bentonit Su ile temasta şişer-genişler Montmorillonit

35 İllit Si Al Si Al Si Al Si 0.96 nm K + iyonları ile birleşiklerdir K + iyonları büyğklüğü Si-tetra-eder levhalarındaki hekzagonal boşlulara tamamiyle uygundur

36 tet oct tet oct tet K+K+ K+K+ K+K+ İnce-tabakalı silikatlar: yüklü 2:1 levhaları mikalar Her bir formül biriminde 1 birim (-) levha yükü tet oct tet oct tet K+K+ H2OH2O Ca 2+ H2OH2O H2OH2O 2:1 kil mineralleri Her bir formül biriminde < 1 birim (-) levha yükü

37 Diğerleri…  Bir 2:1:1 (???) minerali  montmorillonit ailesi; kristal üniteler arasında 2 molekül su  zincir yapılı (levhasız); iğne benzeri bir görünüm Klorit Vermiculit Attapulgit Si Al Al veya Mg

38 KAOLİNİT İLLİT VERMİKULİT HALLOYSİT SMEKTİT KLORİT Özet

39 Silikat Killerinin Oluşmaları 2KAlSi 3 O 8 + H 2 CO 3 + H 2 O  H 4 Al 2 Si 2 O 9 + K 2 CO 3 + 4SiO 2 Mikroklin Çözünebilir karbonat Hidrate silikat

40 Killerin Ayrışması Birincil Mineraller Artan ayrışma

41 Smektit Toprak Vertisol Oxisol Demir ve Al-oksitçe Zengin Toprak ?

42 Genç, az ayrışmış topraklar = ince-taneli mika, klorit, vermikulit (Entisol, Inceptisol) Orta derecede ayrışma = vermikulit, smektit, kaolinit (Mollisol, Alfisol, Ultisol) Yüksek derecede ayrışma = kaolinit, hidrate oksitler (Ultisol--> Oxisol) Kil mineralojisi ayrışma süreçlerini yansıtır Mikalar  Vermikulit  Smektit  Kaolinit  Al,Fe-Oksitler

43 Kaolin and Oksitçe Zengin Ultisol

44 İyonik (izomorfik) Yer-değiştirme  devamlı (levha) yükler Silikat Killerinin Negatif (-) Yüklerinin Kaynakları

45 Al 3+, Fe 3+ Si 4+ tet oct Mg 2+ Al 3+ İyonik Yer-değiştirme Kristal şebeke içinde, bir iyonun yerini, düşük değerlikli diğer birinin alması ile “-” yük kazanımı

46 İyonik Yer-değiştirme NET Yük 0 -2

47 Uç Bağlar ; Bağlantı Uçları Silikat Killerinin Negatif (-) Yüklerinin Kaynakları  pH bağımlı yükler (iyonlaşabilen fonksiyonel gruplar)

48 Uç bağlar Bağlantı Uçları Kil minerallerinin kırılan kenar ve köşelerinde doymamış “-” elektriksel yük alanları ortaya çıkar

49 Kenar-köşe Bağlantı Uçları: İyonlaşabilen Fonksiyonel Gruplar Al-OH 2 +  Al-OH o + H +  Al-O - + H + Al O Yüksek pH Düşük pH - pH-bağımlı yükler - Philosilikat kenarları; Fe- and Al-oksitlerdeki tüm yüzeyler Hidroksil grupları (OH - ), yüksek pH derecelerinde iyonize olurlar ve kil kenar-köşelerinde oksijene (O) bağlı “-” elektriksel yük alanları ortaya çıkar

50 Katyon Değişim Kapasitesi (KDK)  toprak çözeltisinden katyonları çekme – alma kapasitesi (örneğin, kil mineralleri net negatif yüklerinin bir ölçüsüdür)  meq/100g biriminde ölçülür (100 g kilin içerdiği net negatif yük) milieşdeğerlik sayısı değişebilir katyonlar olarak bilinirler  yüksek değerlikli ve yalın yarı-çapları büyük olan katyonların iyonik yer değiştirme gücü daha fazladır. Al 3+ > Ca 2+ > Mg 2+ >> NH 4 + > K + > H + > Na + > Li +

51 Özgül Yüzey  birim kütlenin yüzey alanı (m 2 /g)  tane büyüklüğü ne kadar küçülürse, özgül yüzeyi o kadar artar örneğin, özgül ağırlığ 2.7 olan bir toprak tanesi 10 mm küp 1 mm küp özgül yüzey = mm 2 /gözgül yüzey = mm 2 /g

52 Toprak Çözeltisi Katyon Konsantrasyonu  katyon konsantrasyonuı kil tanesinden uzaklaştıkça azalır katyonlar kil taneciği Elektriksel çift katman Serbest su

53 Toprakta Kalsyum’un Yarayışlı Hale Getirilmesi Kolloid yüzeyi Ca + 2H 2 CO 3  H H + Ca(HCO 3 ) 2 Kolloid yüzeyi Adsorbe- edilmiş Ca +2 Çözünebilir bikarbonat Adsorbe- edilmiş H +

54 Karşılaştırma MineralÖzgül yüzey (m 2 /g) KDK (meq/100g) Kaolinit Illit Montmorillonit Klorit

55 - tepkisel fonksiyonel gruplar: karboksil, hidroksil, fenolik * Humus, Humik Asid, Fulvik Asid organik madde Organik Madde

56 + Flokülasyon (kimyasal) Agregasyon (organik) Kümeleşme (Flokülasyon ve Agregasyon)

57 Organik Madde Destekli Kümeleşme


"TOPRAK KOLLOİDLERİ Toprak Bilimi Dersi Prof. Dr. Günay Erpul" indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları