1 . Ðặc điểm chung của keo sét

- Phiến oxit silic được tạo thành do sự gắn liền các khối tứ diện oxit silic với nhau. Mỗi

khối tứ diện ở chính giữa là một nguyên tử silic, bốn đỉnh là bốn nguyên tử oxi. Như thế thì khi

ghép thành phiến hai bên là hai lớp oxi, giữa là lớp silic,

- Phiến gipxit: phiến này được tạo thành do sự gắn liền các khối bát diện với nhau. Mỗi

khối bát diện chính giữa có một nguyên tử Al, xung quanh có 6 oxi hay 6 OH - hoặc vừa oxi vừa

OH- (hình 5).

+ Hiện tượng thay thế đồng hình

- Ở một số khoáng vật, trong đó có các khoáng vật sét (keo sét) có hiện tượng một số

nguyên tố trong mạng lưới tinh thể của chúng có thể bị các nguyên tố khác ở bên ngoài vào thay

thế. Sự thay thế này không làm thay đổi hình dạng của khoáng vật mà chỉ thay đổi tính chất. Vì

thế gọi là hiện tượng thay thế đồng hình.

oxi

Si



Si

oxi



7



oxi



Al



Hình 5: Sơ đồ cấu tạo khối tứ diện oxit silic, phiến oxit silic và khối bát diện, phiến gipxit

5.2. Ðặc điểm của các nhóm keo sét chính

+ Nhóm kaolinit:

- Nhóm này gồm keo kaolinit và haluzit, metahaluazit, dikkit và nakrit.

- Cấu trúc tinh thể loại hình 1:1, mỗi lớp tinh thể (tinh tầng) gồm một phiến oxit silic và

một phiến gipxit. Những lớp tinh thể như vậy chồng xếp lên nhau, giữa chúng có các khe hở làm

cho kaolinit có cấu trúc lớp.

- Theo hình vẽ cấu trúc của kaolinit, nhân cơ bản của mạng lưới tinh thể keo trung hoà về

điện và có công thức tương ứng là Al2Si2O5(OH)4, nhưng bề mặt sườn lộ trần khi phá huỷ có hoá

trị không bão hoà gây ra sự hấp phụ các ion từ môi trường xung quanh. Haluazit khác với kaolinit

bởi sự tồn tại của nước trong mạng lưới tinh thể, cấu trúc của nó phù hợp với công thức

Al2Si2O5(OH)4.2H2O. Haluazit khi bị hydrat hoá sẽ biến thành metahaluazit Al2Si2O5(OH)4.4H2O

- Rất ít hoặc không có hiện tượng thay thế đồng hình xảy ra trong mạng lưới tinh thể.

- Lực liên kết giữa các lớp tinh thể tầng trong kaolinit rất chặt nên không thể co giãn để

mở rộng khe hở hút nước và không có khả năng trương.

45



- Do các đặc điểm trên mà khả năng hấp phụ của kaolinit thường thấp (CEC = 5 - 15 lđl/100g

keo). Bởi vậy, đất nào chứa nhiều keo nhóm kaolinit thì tính giữ phân và giữ nước kém.



°

0,2A



°

7,2A



PhiÕn

gipxit

PhiÕn

oxit silic



6(OH)

4Al

4O + 2(OH)

4Si

6O



Hình 6: Sơ đồ cấu trúc kaolinit

+ Nhóm montmorilonit

- Nhóm này gồm keo montmorilonit, baydenlit và nontronit.

- Cấu trúc tinh thể loại hình 2:1, nghĩa là mỗi lớp tinh thể gồm 2 phiến oxit silic nằm ở 2

bên và một phiến gipxit ở giữa (hình 7).

- Cấu trúc của montmorilonit phù hợp với công thức Al 2Si4O10(OH)2.nH2O. Baydelit khác

với montmorilonit ở chỗ, 1 trong 4 ion Si 4+ của lớp khối tứ diện oxit silic bị thay thế bằng Al 3+,

điện tích âm dư thừa được bù bằng cách thay thế 1 trong các ion oxi bằng nhóm hidroxyl.

Baydelit có công thức là: Al3Si3O9(OH)3.nH2O. Còn nontronit, trong các khối bát diện của nó, ion

Al3+ hoàn toàn được thay thế bằng ion Fe 3+. Nontronit có công thức: (Al,Fe)2Si4O10(OH)2.nH2O.

Tỷ lệ Si: Al (hoặc Fe) = 2: 1.

- Khi hút nước keo sét montmorilonit trương ra.

- Hiện tượng thay thế đồng hình xảy ra phổ biến: Al 3+ thay thế Si4+ trong khối tứ diện của

phiến oxyt silic, Mg2+ hoặc Fe2+ thế Al3+ trong khối bát diện của phiến gipxit. Kết quả là keo mang

điện âm có thể hấp phụ cation.

- Lực liên kết giữa các lớp tinh thể của montmorilonit kém chặt nên có thể giãn nở khi hút

thêm nước và cation.

- Do những đặc điểm trên mà khả năng hấp phụ cation của nhóm keo này rất cao (CEC =

80 - 150 lđl/100 g keo). Bởi vậy, đất nào chứa nhiều keo đất nhóm montmorilonit thì tính giữ

phân và nước khá cao.



°



9,6-21,4 A



4 A°

PhiÕn

oxit silic

PhiÕn

gipxit

PhiÕn

oxit silic



6O

4Si

4O + 2(OH)

4Al

4O + 2(OH)

4Si

6O



Hình 7. Sơ đồ cấu trúc montmorilonit

46



+ Nhóm hydromica

- Chiếm một lượng lớn trong số các keo sét của đất, bao gồm các loại sau: hydro mica

trắng (hydromuscovit hoặc illit), hydro mica đen (hydrobiotit)và các dạng khác của mica bị hydrat

hoá

- Hydromica có cấu trúc loại hình 2:1 tương tự montmorilonit.

- Công thức của hydromuscovit KAl2(Al.Si3O10)(OH)2.



°

10 A



yK

6O

(4-y)Si.yAl

2OH + 4O

Al4.Fe4.Mg4Mg6

2OH + 4O

(4-y)Si - yAl

yK



Hình 8. Sơ đồ cấu trúc của hydromica

- Có hiện tượng thay thế đồng hình xảy ra trong mạng lưới tinh thể, chủ yếu là sự thay thế

của Si trong phiến khối tứ diện bằng ion Al 3+, kết quả làm cho nó mang điện âm có thể hấp phụ

cation .

- Do lực liên kết giữa các lớp tinh thể khá bền vững vì vậy keo thường có tính trương thấp

và khả năng hấp phụ không cao.

- Khả năng hấp phụ của hydromica khoảng 20 - 40 lđl/100 g keo.

+ Trong đất cũng thường gặp vermiculit gần giống hydromica. Công thức tổng quát của

vermiculit như sau: (Mg2+,Fe2+)3(Si,Al)4O10(OH)2.4(H2O). Vermiculit có dung tích hấp phụ khá

cao, CEC của nó dao động từ 60 - 150lđl/100 g keo.

Trong đất còn gặp các keo dạng lớp hỗn hợp. Trong mạng lưới tinh thể của chúng xen kẽ

các lớp khối bát diện của các khoáng vật khác nhau: montmorilonit với illit, kaolinit với muscovit,

vermiculit với clorit...

5.3 Keo sét trong đất Việt Nam

Qua các kết quả nghiên cứu thành phần keo sét trong đất Việt Nam bằng phương pháp hoá

học, phương pháp quang phổ, phương pháp nhiệt, phương pháp quang tuyến X và phương pháp

hiển vi điện tử có thể khái quát về sự phân bố của chúng như sau:

+ Ðối với đất vùng đồi núi: keo sét chủ yếu trong các loại đất của vùng này là keo kaolinit,

gơtit và gipxit, ngoài ra tuỳ theo loại đất có thể gặp các loại keo sét: hydromica (đất đỏ vàng trên

đá granit, đất feralit mùn trên núi trên đá philit, đất đen trên đá vôi...), montmorilonit (đất đen trên

đá vôi, đất đen trên đá bọt), vermiculit (đất đen trên đá vôi, đất đen trên đá bọt, đất feralit mùn

trên philit).

+ Ðối với đất đồng bằng: keo sét chủ yếu của các loại đất vùng đồng bằng là kaolinit và

hydromica. Vermiculit gặp ở các đất phù sa trung tính ít chua, đất mặn trung tính, đất phèn, đất

cát biển. Ngoài ra có thể gặp gipxit (đất phù sa chua, đất bạc màu, đất cát biển) và gơtít (đất bạc

màu).

4+



6. Khả năng hấp phụ của đất

Khả năng đất hấp phụ các ion, các phân tử, các chất khác nhau từ dung dịch và giữ chúng

lại gọi là khả năng hấp phụ.. Không phải tât cả các muối đều bị đất hấp phụ. Sự hấp phụ của đất

47



quyết dịnh độ phì nhiêu của đất. khả năng hấp phụ của đất phụ thuộc vào thành phần cơ giới, loại

keo đất, độ xốp.

6.1 Các dạng hấp phụ trong đẩt

6.1.1 Hấp phụ sinh học

Hấp phụ sinh học là khả năng sinh vật (thực vật và vi sinh vật) hút được cation và anion

trong đất. Những ion dễ di chuyển trong đất được rễ cây và vi sinh vật hút biến thành những chất

hữu cơ không bị nước cuốn trôi. Rễ cây, thân cây sau lúc chết đi sẽ tích luỹ xác hữu cơ trong đất.

Vi sinh vật phân giải xác hữu cơ này, do đó có quá trình hấp phụ sinh học. Vi sinh vật cố định

đạm cũng là một hình thức hấp phụ sinh vật.

Sự trao đổi cation giữa đất và rễ cây đã được nghiên cứu nhiều trong những năm gần đây.

Nhiều thí nghiệm khẳng định rằng, ngoài hiện tượng cây hút thức ăn dưới dạng ion từ dung dịch

đất, cation và anion có thể đi từ đất vào cây theo quá trình trao đổi ion. Do rễ cây hô hấp thải ra

CO2. CO2 kết hợp với H2O trong đất tạo thành H 2CO3. Axit này phân li: H2CO3 = H+ + HCO3-. H+

khuếch tán đến keo đất và tại đó nó trao đổi với Ca 2+, Mg2+, K+ và cation khác hấp phụ ở keo đất,

Còn các anion HCO3- trao đổi với NO3-, SO42-, và PO43-. H2CO3 còn có tác dụng hoà tan các muối

khoáng khác (phosphat, sulfat...) có trong đất giúp cho cây có thể hút được các ion này.

6.1.2 Hấp phụ cơ học

Hấp phụ cơ học là đặc tính của đất có thể giữ lại những vật chất nhỏ ở trong khe hở của

đất, ví dụ: những hạt sét, xác hữu cơ, vi sinh vật... Ðây là dạng hấp phụ phổ biến trong đất. Hiện

tượng này thấy rõ nhất khi mưa, nước mưa đục do lẫn cát, sét... nhưng khi thấm sâu xuống các

tầng đất dưới, nước mạch chảy vào giếng, nước trở nên trong, vì khi thấm qua các tầng đất, các

chất lơ lửng trong nước đã bị hấp phụ cơ học.

Nguyên nhân của hấp phụ cơ học do kích thước khe hở trong đất bé hơn kích thước các

vật chất hoặc bờ khe hở gồ ghề làm cản trở sự di chuyển các hạt hoặc các vật chất mang điện trái

dấu với bờ khe hở nên bị hút giữ lại.

Có trường hợp hấp phụ cơ học không lợi cho quá trình hình thành đất như làm xuất hiện

trong đất những lớp quá nhiều keo sét, đất trở lên chặt do đó lý tính xấu. Nhưng mặt khác, nhờ

tính hấp phụ này mà các phần tử đất không bị rửa trôi xuống sâu.

6.1.3 Hấp phụ lý học (hấp phụ phân tử)

Hấp phụ lý học là sự thay đổi nồng độ của các phân tử chất tan trên bề mặt các hạt đất.

Nguyên nhân của hiện tượng hấp phụ lý học do tác dụng của năng lượng bề mặt phát sinh

ở chỗ tiếp xúc giữa các hạt đất với dung dịch đất (hoặc không khí). Năng lượng bề mặt phụ thuộc

sức căng bề mặt và diện tích bề mặt. Vật chất nào làm giảm sức căng mặt ngoài của dung dịch đất

sẽ tập trung trên mặt hạt keo, đây là sự hấp phụ dương. Ví dụ axit axetic có tác dụng làm giảm sức

căng mặt ngoài của dung dịch đất sẽ được tập trung trên mặt hạt đất. Vật chất nào làm tăng sức

căng mặt ngoài của dung dịch đất thì bị đẩy ra khỏi keo đất để đi vào dung dịch, sự hấp phụ này

gọi là hấp phụ âm. Ví dụ phân tử đường làm tăng sức căng mặt ngoài của dung dịch đất sẽ bị đẩy

ra khỏi keo đất để đi vào dung dịch đất.

Tóm lại, bất kỳ một sự chênh lệch nào về nồng độ ở chỗ tiếp xúc giữa hạt keo với môi

trường xung quanh cũng sinh ra tác dụng hấp phụ lý học.

Ngoài phân tử các chất hoà tan, đất còn hấp phụ chất khí. Ðất khô hấp phụ không khí rất

chặt. Khả năng hấp phụ các chất khí từ mạnh đến yếu thứ tự như sau: hơi nước, NH 3, CO2, O2, N2.

Ðất càng nhiều mùn càng hấp phụ nhiều NH3, CO2, và nước. Vì vậy đất có khả hấp phụ khí NH3

sinh ra trong quá trình phân giải chất hữu cơ chứa đạm. Ở đây ta càng thấy rõ lợi ích của việc trộn

đất bột khô với phân chuồng khi ủ phân. Ðất bột hút NH 3 được tạo ra trong quá trình ủ phân, làm

giảm sự mất đạm.

6.1.4 Hấp phụ hoá học

Hấp phụ hoá học là sự tạo thành trong đất những muối không tan từ những muối dễ tan.

Ví dụ:

48