Сергей Белопухов - Физическая и коллоидная химия. Основные термины и определения. Учебное пособие

pH = pK a+ lg[соль] – lg[кислота]

или

рH = pK a+ lg[основание] – lg[соль],

где К а– константа кислоты или основания.

Буферная емкость.Это интервал, в котором проявляется буферное свойство раствора. Она определяется количеством сильной кислоты или основания (кмоль), которое необходимо добавить в 1 м 3буферного раствора, чтобы сместить рH на единицу. Буферную емкость (Б) рассчитывают по формуле:

где ∆рН – изменение рН при титровании буфера кислотой или щелочью, наиболее близкое к 1 (∆рН = рН 1– рН 0).

Буферная емкость экосистемы.Способность экосистемы противостоять загрязнению; количество загрязнителя, которое экосистема может поглотить без заметных отрицательных последствий для себя. Это понятие иногда используют при оценке отдельных компонентов ландшафтов; в частности, буферность почвы – ее способность сохранять кислотную реакцию (рН), особенно в связи с кислотными дождями. Буферная емкость природных вод – способность воды к самоочищению от антропогенных загрязнителей и т. д.

Буферность.Устойчивость системы к изменениям, вызываемым внешними факторами.

Буферность почвы.Способность жидкой и твердой фаз почв противостоять изменению реакции среды (рН) при прибавлении сильной кислоты (кислотное плечо, кислый интервал буферности почвы) или щелочи (щелочное плечо, щелочный интервал буферности почвы). Выражается количеством кислоты или щелочи (в эквивалентах), смещающим рН на единицу, или отрезками площадей, ограниченных кривыми титрования без буферной системы (кварцевый песок) и почвы.

Валентность.Определяется числом химических связей, которыми данный атом соединен с другими атомами. Пример: в молекуле SO 2(O=S=O) валентность серы равна 4, валентность кислорода – 4. В молекуле метана СН 4углерод четырехвалентен, а водород одновалентен. Валентность может не совпадать по абсолютной величине со степенью окисления атома. Например, в молекуле HNO 3степень окисления атома азота равна +5, а валентность равна 4. В молекуле пероксида водорода степень окисления кислорода равна –1, а валентность – 2. Валентность определяют для химических соединений с ковалентными или донорно-акцепторными связями, а в соединениях с ионной связью рассматривают только степень окисления атомов, образующих молекулу.

Вариантность(число степеней свободы системы). Число интенсивных термодинамических параметров состояния, которые можно изменять независимо друг от друга, не изменяя природу и число фаз, находящихся в равновесии.

Вещества гумусовые.Сложный динамический комплекс органических соединений, образовавшихся при разложении и гумификации органических остатков в почве. Основная масса гумуса (85–90 %) представлена его специфической частью – собственно гумусовыми веществами. Они состоят из ряда высокомолекулярных азотсодержащих органических соединений циклического строения, имеющих кислотный характер. Большая их часть находится в различных формах связи с минеральной частью почв. Основными группами гумусовых веществ являются: 1) гуминовые кислоты; 2) фульвокислоты; 3) гумины. Гуминовые кислоты – сложные высокомолекулярные азотсодержащие органические кислоты. Они формируются в почвах в аэробных условиях при участии бактерий и травянистой растительности (например: в черноземах). Гуминовые кислоты характеризуются высоким содержанием углерода и кислорода, гетерогенны, полидисперсны, от коричневого до черного цвета, хорошо растворимы в щелочах, нерастворимы в воде и кислотах и обладают большой поглотительной способностью. Взаимодействуют с минеральной частью почв через ионы водорода и фенолгидроксильные группы, образуют органо-минеральные соединения – гуматы (см. Гуминовые кислоты и гуматы ). Гуматы Na, К, NН 4хорошо растворимы в воде и легко вымываются из почв (солонцовые почвы); Са и Mg, R 2O 3, Al(OH) 3, Fe (OH) 3– соединения, прочно удерживаемые в почве. Гуматы Са и Mg создают водопрочную структуру (черноземы, дерново-карбонатные, лугово-черноземные почвы). Как гуминовые кислоты, так и их органо-минеральные соединения богаты питательными элементами. Фульвокислоты – сложные высокомолекулярные азотсодержащие кислоты светло-желтого или оранжевого цвета, хорошо растворимые в воде, кислотах и щелочах. Соединяются с минеральной частью почв, образуют фульваты (крелаты), сильно разрушающие минеральную часть почв (подзолистый процесс) вследствие хорошей растворимости в воде практически при любой реакции среды (см. Фульвокислоты ). Гумины – сложный комплекс, в состав которого входят гуминовые кислоты и фульвокислоты, находящиеся в прочной связи с минеральной частью почв или же между собой. При переходе от северных подзолистых почв к черноземам содержание гуминовых кислот нарастает, фульвокислот – падает, состав гуминовых кислот меняется в сторону увеличения в них С и N. Количественный и качественный состав гумусовых веществ зависит от поступающей биомассы, условий водно-воздушного и теплового режимов, состава и свойств почв. Соотношение кислот дает качественную характеристику почвам (типы гумусовых веществ), возможность судить об условиях гумификации и свойствах почв. Гумусовые кислоты в разных почвах различаются по свойствам: в подзолистых и красноземных почвах они светло-бурые и мало конденсированы; в черноземах – черные и сильно конденсированы. Гумусовые вещества, являясь наиболее ценной частью почв, имеют огромное значение для почвообразования, плодородия почв и питания растений. Гумусовые вещества участвуют в первом этапе почвообразования – биологическом выветривании, способствующим формированию почвенного профиля по зонам (зональные процессы почвообразования). Гумусовые вещества являются запасным фондом питательных веществ, так как содержат азот и зольные элементы (Са, К, S, Р и др.), освобождаемые при разложении гумуса. Гумусовые вещества, благодаря наличию функциональных групп, обладают большой поглотительной способностью по отношению ко всем катионам. Наряду с Са и Mg и R 2O 3они образуют неподвижные, не вымываемые из почв устойчивые соединения. Гумусовые кислоты обладают клеящими свойствами, связывают частицы, образуя агрегаты, играют важную роль в создании почвенной структуры и связанных с ней физических, физико-механических и других свойств и режимов почв. Водорастворимые гумусовые вещества, поглощаясь растениями, активизируют окислительно-восстановительные процессы в почвах, стимулируют рост и развитие растений. Забота о сохранении гумуса в практике сельскохозяйственного производства – важная задача агронома. Основные мероприятия по регулированию количества и качества гумуса – систематическое внесение органических удобрений, применение зеленых удобрений, травосеяние (бобовые), известкование кислых и гипсование щелочных почв, осушение, орошение, рациональная обработка почв и система применения удобрений, получение высоких урожаев.