Giáo trình -Thổ nhưỡng học - chương 9

Chương IX NƯỚC TRONG ÐẤT 1. Vai trò của nước trong đất Trước hết nước tham gia vào sự phong hoá các loại đá và khoáng vật ở giai đoạn đầu tiên của quá trình hình thành đất. Các tầng đất trong phẫu diện được tạo ra ngoài kết quả của các quá trình hoá học, lý học, sinh hoá học; quá trình vận chuyển vật chất do nước cũng giữ một vai trò quyết định. Nước còn là nhân tố điều hoà nhiệt và không khí trong đất. Các tính chất cơ lý đất như tính liên kết, độ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình -Thổ nhưỡng học - chương 9 Chương IX NƯỚC TRONG ÐẤT1. Vai trò của nước trong đất Trước hết nước tham gia vào sự phong hoá các loại đá và khoángvật ở giai đoạn đầu tiên của quá trình hình thành đất. Các tầng đất trongphẫu diện được tạo ra ngoài kết quả của các quá trình hoá học, lý học,sinh hoá học; quá trình vận chuyển vật chất do nước cũng giữ một vaitrò quyết định. Nước còn là nhân tố điều hoà nhiệt và không khí trongđất. Các tính chất cơ lý đất như tính liên kết, độ chặt, tính dính, tính dẻo,tính trương và co... đều do nước chi phối. Nước cũng liên quan chặt chẽtới sự hình thành chất mới sinh như kết von, đá ong, vệt muối.... Sự dichuyển của nước có thể gây ảnh hưởng xấu đến độ phì nhiêu đất, vì nólàm các chất dinh dưỡng bị rửa trôi, phá vỡ kết cấu và gây xói mòn ởvùng đất dốc. Nhờ có nước hoà tan các chất dinh dưỡng, cây trồng vàcác sinh vật khác mới hút được. Cây trồng nông nghiệp muốn tạo ra 1gram chất khô cần phải hút từ 250 đến 1062 gram nước, tuỳ theo từngloài và từng miền khí hậu. Tóm lại, nước rất quan trọng đối với các quá trình hoá học, lý học,sinh hoá học xảy ra trong đất.2. Tính chất của nước trong đất2.1. Cấu tạo và khả năng liên kết của phân tử nước Ðặc tính nước có liên quan tới tính chất hoá lý của nước. Phân tửnước bao gồm 2 nguyên tử hydro và 1 nguyên tử oxy. Các nguyên tửnày sắp xếp không cân xứng, khoảng cách từ proton hydro đến protonoxy là 0,97 Å, giữa 2 proton hydro là 1,54 Å, chúng tạo ra góc H-O-H =1050. Từ đó phân tử nước có số proton tích điện âm bằng số proton tíchđiện dương, nó là trung tính. Tuy nhiên, do trung tâm tích điện dươngđược dịch chuyển về trung tâm tích điện âm, phân tử nước có momenlưỡng cực gây ra điện trường trong vùng phụ cận của phân tử. Kết quảphân tử nước tác động với nhau, với ion hoà tan, với điện trường của cáckhoáng vật, của chất hữu cơ trong đất. Ðiện trường momen phân cực củaphân tử nước bên cạnh làm tăng lực tác động hình thành mối liên kếthydro yếu bên trong phân tử giữa proton của nguyên tử hydro của 1phân tử và nguyên tử oxy của phân tử khác. Tác động của lực hút yếuhình thành nên hạt hiệu ứng làm cho các phân tử liên kết lại với nhau. Do mối liên kết hydro yếu, các phân tử giao động nhiệt, tác độngcủa môi trường xung quanh nên phân tử nước ở trạng thái rắn có cấutrúc tinh thể hoàn chỉnh nhất và do đó ổn định. Khi nhiệt độ trên 00C, đátan, liên kết hydro giảm (độ dài giữa các proton hydro lên đến khoảng2,9Å), tỷ trọng nước tăng dần đến khi nhiệt độ đạt 40C. Ở trạng thái lỏngmỗi phân tử nước có 5 hay hơn phân tử khác bao quanh bởi liên kếthydro, cấu trúc phân tử ổn định. Chỉ có trạng thái hơi làm phân tử nướchoàn toàn mất liên kết hydro bên trong. Do mối liên kết cân bằng điện giữa các nguyên tử oxy và hydro củacác phân tử độc lập bền vững, hạt nhân hydro có năng lực giới hạn tiếpnhận năng lượng nhiệt để phá vỡ lực hút với điện tích của nó và để ionhoá tạo thành hydroxôni H3O+ với phân tử nước có liên kết hydro. Ðơnhydroxyl (OH-) còn lại mất proton tích điện dương từ một trong số cácnguyên tử hydro tạo nên phân tử nước trung hoà, nó sẽ tích điện âm.Phản ứng ngược chiều như sau: 2H2O  H3O+ + OH-Ion hoá lượng nhỏ các phân tử nước; hạt tích điện này có điện trườngkhác với phân cực của phân tử không phân ly. Kết quả, lượng phân lykhông lớn có ảnh hưởng đến hoạt tính của hạt tích điện (khoáng tíchđiện) khi tiếp xúc với dung dịch và với rất nhiều phản ứng hoá học xảyra trong đất. Hằng số điện ly (Kw) đối với phản ứng ion hoá được viết theophương trình: Kw = [H]+[OH]- = 10-14 Nguyên nhân phân ly là rõ ràng, tồn tại một sự khác biệt nhỏ giữahoạt tính với nồng độ của các ion hydro và oxy. Xác định mức độ ionhoá của nước được gọi là pH và bằng âm logarit thập phân nồng độ molion hydro [H]+: pH = - log10 [H]+2.2. Tính chất của nước ở thể lỏng Tính chất nhiệt học và cơ học Nước là chất lỏng đặc biệt. Nước có điểm sôi và điểm tan cao, tỷtrọng bé, pha lỏng nặng hơn pha rắn. Nước yêu cầu nhiệt lượng lớn đượcgọi là nhiệt nóng chảy. Lượng nhiệt làm nước bốc hơi còn lớn hơn gọi lànhiệt bốc hơi. Nước có hằng số cách điện cao, tạo ra tính cách đảo điệncao và nhiệt dung riêng lớn. Ta có thể tóm tắt một số tính chất cơ lý trongbảng 9.1. Bảng 9.1 Một số tính chất vật lý của nước tinh khiết Tính chất Giá trị Ðơn vị tính Nhiệt độ (0C) g/cm3 Tỷ trọng: lỏng 0,998 20 g/cm3 rắn 0,910 0 1,73. 10-5 g/cm3 hơi 20 3,34. 10-8 Nh ...