Физическая адсорбция

Свойство почвы поглощать из раствора целые молекулы мине­ральных и органических веществ, а также молекулы воды называет­ся физическим поглощением, или физической адсорбцией.

Физическое поглощение (адсорбция) обусловлено молекулярным притяжением между твердыми частицами почвы и веществами, на­ходящимися в воде в виде истинных или коллоидальных растворов.

Влажная почва представляет собой дисперсную систему, в кото­рой вода, содержащая растворенные вещества, может рассматри­ваться как дисперсионная среда, а твердые минералы и органичес­кие частицы — как дисперсная фаза. Поверхностная энергия такой системы измеряется произведением поверхностного натяжения, воз­никающего на границе соприкосновения частиц дисперсной фазы с дисперсной средой, на величину суммарной поверхности частиц дисперсной фазы. Сумма этой энергии возрастает с увеличением площади суммарной поверхности.

Для измерения поверхностного натяжения твердых тел пока нет точных методов. Однако ряд авторов указывают, что поверхностное натяжение твердых тел превышает на 60 дин × см² поверхностное натяжение жидкости.

Свободная поверхностная энергия системы обычно стремится к наибольшему сокращению. Это достигается или укрупнением час­тиц (рост кристаллов), или понижением поверхностного натяжения путем адсорбции на поверхности частиц некоторых веществ.

Вещества, понижающие поверхностное натяжение, называют­ся поверхностно-активными. К ним относятся: спирты, органи­ческие кислоты, алкалоиды и многие высокомолекулярные орга­нические соединения, в том числе и водорастворимые гумусовые кислоты. Эти вещества притягиваются к поверхности коллоидных частиц или, как говорят, испытывают положительную физическую адсорбцию.

Большинство минеральных солей, кислот и щелочей, а также некоторые органические соединения несколько повышают поверх­ностное натяжение воды. Эти вещества вызывают явление отрицательной физической адсорбции, при которой концентрация данных веществ уменьшается по мере приближения к поверхности части­чек. Отрицательная адсорбция также связана со стремлением дис­персной системы понизить поверхностное натяжение, что достига­ется избирательным поглощением молекул самой воды, а не ра­створенных в ней веществ.

Таким образом, образование молекулярно-связанной воды в почвах определяется их физической поглотительной способностью и зависит в известной мере от состава почвенного раствора.

Вещества с положительной физической адсорбцией вымывают­ся из почвенной толщи с большим трудом, чем вещества с отрица­тельной адсорбцией.

Повышение концентрации гумусовых кислот на границе разде­ла жидкости и твердой фазы почвы вследствие положительной ад­сорбции способствует их более тесному взаимодействию с мине­ральными коллоидами и образованию органоминеральных соеди­нений. Пленки органического вещества, покрывающие минеральные коллоиды, в значительной мере изменяют свойства последних (спо­собность к набуханию, емкость поглощения и т. д.).