Keo đất là gì? keo đất mang điện tích gì? Cấu tạo và vai trò ra sao

Keo đất là gì? Cấu tạo và khả năng của nó ? Phản ứng của dung dịch đất ? Phản ứng chua đất ? Độ chua hoạt tính ? Độ chua tiềm tàng? Keo đất mang điện tích gì, keo đất có tan trong nước không, có những loại keo đất nào.... là rất nhiều câu hỏi mình nhận được gần đây. Để giải đáp hãy theo dõi chi tiết trong bài viết này nhé

1. Khái niệm thế nào là keo đất

Nông nghiệp tham gia hoạt động xuất khẩu và nguồn thu ngoại tệ lớn góp phần thúc đẩy sự phát triển đất nước ta trở nên lớn mạnh. Cung cấp lương thực, thực phẩm cho nhu cầu xã hội. Cung cấp yếu tố đầu vào cho phát triển công nghiệp và khu vực đô thị. Vì vậy chúng ta cần nắm được những kiến thức về nông nghiệp. Vậy các bạn từng nghe về "keo đất"?

Keo đất à tiêu điểm của các phản ứng trao đổi ion, ảnh hưởng rất lớn đến dinh dưỡng cây trồng và là phần tử có kích thước <1 µm, không tan trong nước mà ở trạng thái huyền phù.

Nêu cấu tạo của keo đất là gì?

• Mỗi hạt keo có một nhân. Lớp phần tử nằm phía ngoài của nhân phân li thành các ion và tạo ra các lớp ion quyết định điện. Nếu lớp này mang điện tích âm thì keo mang điện âm. Nếu lớp này mang điện tích dương thì keo mang điện dương.
• Phần ngoài lớp ion quyết định điện là lớp ion bù (gồm 2 lớp: lớp ion bất động và lớp ion khuyếch tán) mang điện trái dấu với lớp ion quyết định điện.

So sánh keo đất âm và keo đất dương?

Giống nhau: nhân, lớp ion quyết định điện và lớp ion bù. Lớp ion bù gồm lớp ion bất động và lớp ion khuếch tán.

Khác nhau ở lớp ion quyết định: keo đất âm có lớp ion quyết định âm, lớp ion bù dương, còn keo đất dương có lớp ion quyết định dương, lớp ion bù âm.

Keo đất có khả năng gì?

Keo đất có khả năng trao đổi ion ở lớp ion khuyết tán với các ion của dung dịch đất. Đây là cơ sở của sự trao đổi dinh dưỡng giữa đất và cây trồng.

Thế nào là khả năng hấp phụ của đất?

Khả năng giữ lại các chất dinh dưỡng, các phần tử nhỏ như hạt limon, hạt sét,... hạn chế sự rửa trôi dưới tác động của nước mưa, nước tưới gọi là khả năng hấp phụ của đất.

Thế nào là phản ứng của dung dịch đất? Nêu một số ví dụ có ý nghĩa thực tế của phản ứng dung dịch đất.

Phản ứng của dung dịch đất chỉ tính chua, tính kiềm hoặc tính trung tính của đất, do nồng độ H+>H+H+ và OH−>OH−OH− quyết định. Nếu H+>OH−>H+>OH−H+>OH− đất có phản ứng chua, H+=OH−>H+=OH−H+=OH− đất có phản ứng trung tính, H+H+<OH−H+ đất có phản ứng kiềm.

Người ta dùng chỉ số pH để đánh giá độ chua của đất, pH là hệ số logarit nồng độ ion H+. pH = -log(H+) pH càng nhỏ, độ chua càng lớn.

• Nếu nồng độ ion [H+] = [OH-] thì pH =7, đất có phản ứng trung tính.
• Nếu [H+] > [OH-] thì pH < 7 thì đất có phản ứng chua
• Nếu [H+] < [OH-] thì pH > 7 thì đất có phản ứng kiềm

VD.

• Phản ứng dung dịch đất gúp cây có thể hút được dung dịch đất, và giúp đất giữ được chất dinh dưỡng trong đất. Ví dụ như khi bón phân thì ta phải tưới nước để tạo dung dịch đất để cây hút được chất dinh dưỡng.
• Dựa vào phản ứng của đất, người ta xác định được trị số pH của đất, từ đó có cách trồng cây, cải tạo đất phù hợp. Ví dụ như nếu biết là đất chua, muốn cải tạo để cho đất trung tính hoặc bớt chua người ta thường bón vôi bột.

Độ chua hoạt tính do yếu tố nào gây ra?

Là độ chua do H⁺ trong dung dịch đất gây nên

Đất có những loại độ chua nào?

Đất có hai loại độ chua:

• Độ chua hoạt tính là độ chua do H+>H+H+ trong dung dịch đất gây ra. Độ chua được đo bằng pHH2O>pHH2OpHH2O giao động từ 3 đến 9. Đất chua có pH<7>pH<7pH<7.
• Độ chua tiềm tàng là độ chua do H+>H+H+ và AL3+>AL3+AL3+ trên bề mặt keo đất gây ra.

Phản ứng kiềm của đất

Do đất chứa muối Na₂CO₃ và CaCO₃,... thủy phân tạo thành NaOH và Ca(OH)₂ làm cho đất hóa kiềm

Ý nghĩa: Dựa vào phản ứng của đất, người ta trồng cây, bón phân, vôi để cải tạo độ phì nhiêu của đất

PTHH: Na₂CO₃  + 2H₂O ---> 2NaOH +H₂O + CO₂

2. Các tính chất của keo đất là gì

Kích thước: Một hạt có tính keo thường có kích thước rất nhỏ, chỉ có thể quan sát bằng kính hiển vi điện tử. Phần lớn kích thước hạt keo < 002mm.

Điện tích bề mặt: Bề mặt trong và bề mặt ngoài của keo đất đều có thể mang điệ tích (-) hoặc (+). Phần lớn điện tích trên bề mặt keo đất là điện tích (-), mặc dù có 1 số loại keo mang điện tích (+) trong điều kiện chua. Mật độ điện tích ảnh hưởng rất lớn đến sự hấp thu, phân tán các hạt keo, nên ảnh hưởng đến cá tính chất vật lý và hóa học đất.

Khả năng hấp phụ cation và nước: Các hạt keo, còn gọi là micelle (microcell), có thể hấp thu hàng trăm ngàn ion như H+, Al3+, Ca2+, Mg2+ trên bề mặt. Sự hấp thu này hình thành nên tầng bù ion. Tầng ion bề mặt trong là 1 tầng anion khổng lồ, xung quang bề mặt ngoài và trong hạt keo mang điện tích (-). Tầng ion ngoài hình thành từ đám mây cation hấp phụ yếu trên bề mặt điện tích (-). Do đó hạt keo luôn mang theo 1 đám mây cation được hấp phụ trên bề mặt chúng.

Diện tích riêng bề mặt riêng: Do có kích thước rất nhỏ nên hạt keo có diện tích riêng bề mặt ngoài rất lớn. Diện tích riêng bề mặt của 1g hạt sét lớn hơn 1000 lần so với hạt cát. Ngoài diện tích bề mặt ngoài, một số loại sét còn có diện tích bề mặt trong, và diện tích bề mặt trong còn lớn hơn cả diện tích bề mặt ngoài. Tổng diện tích bề mặt của keo đất biến thiên từ 10m2/g của sét chỉ có bề mặt ngoài, đến 800m2/g đối với sét  có cả diện tích bề mặt

Ngoài các cation hấp phụ, keo đất còn hấp phụ 1 lượng lớn các phân tử nước. Nước được hấp phụ bới các cation, hình thành cation ngậm nước, và nước cũng được hấp thụ trên bề mặt keo, do nước cũng có tính phân cực. Nước hấp phụ này có vai trò quan trọng đối với các tính chất vật lý, hóa học đất.

3. Có những loại keo đất nào?

Có 4 loại keo đất chính

• Sét allophane và imogolite: Nhiều loại đất có khoáng sét silicate nhưng có cấu trúc tinh thể không rõ ràng, đó là khoáng allophane và Các khoáng này còn gọi là khoáng alumino-silicate vô định hình, do chúng có thành phần cấu tạo là Al2O3.2H2O, nhưng không có cấu trúc tinh thể rõ ràng. Các khoáng này thường có hàm lượng cao trên đất Andisol. Khả năng hấp phụ ion của keo này phụ thuộc vào pH đất, các cation được hấp phụ ở pH cao, và anion hấp phụ ở pH thấp. Allophane và imogolite hấp phụ lân rất cao khi đất chua.
• Phiến sét silicate: Là loại keo vô cơ chiếm tỉ lệ cao nhất trong hầu hết các loại đất. Đặc điểm quan trọng của sét silicate là cấu trúc tinh thể, xếp thành từng phiến/lớp và bề mặt mang điện tích (-). Mỗi hạt keo được hình thành bởi bhie62u lớp như các trang trong quyển sách. Các phiến bao gồm các mặt pha73ng xếp chồng lên nhau, các nguyên tử Oxygen được liên kết với nhau bởi các nguyên tử Al, Mg, H và Fe. Công thức hóa học của sét kaolinite [(Si2Al2O5(OH)]
• Khoáng oxide Fe và Al: Loại khoáng sét hiện diện với hàm lượng cao trên đất phong hóa mạnh (Ultisol, Oxisol) vùng nhiệt đới. Tính chất vàng đỏ của đất chịu ảnh hưởng mạnh bởi khoáng này.Các oxide Fe phổ biến là khoáng geothite (FeOOH), hematite (Fe2O3) và oxide Al phổ biến là khoáng gibbsite Al(OH)3. Các khoáng này được gọi chung là sesquioxide. Sesquioxide có cấu trúc vô định hình, không dính, không dẽo khi ướt như phiến sét silicate. Điện tích bề mặt thay đổi theo pH
• Mùn-keo hữu cơ: Phân tử mùn không có cấu trúc tinh thể nhưng bề mặt có mật độ điện tích cao như sét silicate. Chúng tạo thành chuổi các nối hóa học giữa C với O, H, và N. Điện tích của keo mùn hình thành do sự phân ly của các gốc enolic (-OH), carboxyl (-COOH), phenolic. Điện tích (-) trên keo mùn liên kết với sesquioxide, phụ thuộc vào pH đất, khi pH thấp

4. Cation hấp phụ trên bề mặt hạt keo.

Các cation hấp phụ trên bề mặt keo đất chủ yếu là H, Al, Ca, Mg, K, Na và 1 số cation có hàm lượng thấp khác.

Trong vùng khí hậu ẩm các cation chiếm ưu thế trên bề mặt hấp phụ: Ca, Mg, H và Al. Ngược lại vùng khô hạn các cation chiếm ưu thế: Ca, Mg, K, Na.

Tỉ lệ các cation hấp phụ.

Tỉ lệ các cation hấp phụ phụ thuộc vào các yếu tố:

• Lực hấp phụ ion. Mức độ giữ chặt các ion trên bề mặt keo phụ thuộc vào lực Lực ion theo thứ tự: H⁺=Al³⁺>Ca²⁺>Mg²⁺>K⁺ = NH₄⁺>Na⁺.
• Nồng độ tương đối của cation trong dung dịch. Nồng độ càng cao, tỉ lệ hấp phụ càng cao. Vì vậy, khi đất chua, nồng độ H⁺ ,Al³⁺ cao, nên chúng chiếm tỉ lệ cao trên keo đất, và trên đất trung tính, Ca²⁺, Mg²⁺ chiếm tỉ lệ cao. Trên đất mặn tỉ lệ Na⁺ cao so với Ca²⁺, Mg²⁺ .

Trao đổi cation.

Là phản ứng của các cation hấp phụ trên bề mặt keo đất được trao đổi với các cation khác hiện diện trong dung dịch đất. Ví dụ, 1 ion Ca hấp phụ trên keo đất sẽ được trao đổi với 2 ion H trong dung dịch đất.

Keo đất-Ca²⁺ +2H⁺ ↔ Keo đất-2H⁺ + Ca²⁺ .

5. Vai Trò Keo Đất là gì?

Nước trong đất hoà tan các muối khoáng của đất được gọi là dung dịch đất. Trong đất cát hạt keo sét có đường kính nhỏ hơn 0,002 mm( pha rắn ) và dung dịch đất ( pha lỏng) tương tác với nhau chung quanh bề mặt tiếp xúc giữa hai pha. Chính bề mặt này là nơi chủ yếu xảy ra các phản ứng hoá học trao đổi ion và là nơi cây trông hấp thu chất dinh dưỡng. Thường keo đất mang điện tích âm( -),để trung hoà lượng điện tích đó, một lượng dư thừa cation (mang điện tích +) buộc phải hiện diện chung quanh bề mặt keo đất hay nói cách khác là những cation này bị keo đất hút. Một số keo đất khác mang điện tích dương và có khả năng hút các anion (mang điện tích -).

Theo trên, keo đất mang điện tích âm, do đó một số cation trong dung tích đất dễ bị keo đất mang điện âm hút dính ở phía ngoài hạt keo. Tạm thời các cation không thể tách khỏi bề mặt keo đất được nếu như không có chất nào để thay thế vì cần phải đảm bảo tính trung hoà về điện tích của vật thể trong tự nhiên. Hiện tượng này gọi là sự hấp phụ ion của keo đất.

Như vậy, giữa các ion trong dung tích đất và các ion bị hấp phụ trên bề mặt keo đất có một thế cân bằng. Rễ cây trồng muốn lấy các cation cần thiết phải phóng thích ra ion H⁺ để đổi lấy cation trên bề mặt keo đất. Trong các trường hợp như trời mưa, bón phân vào đất… làm cho thành phần và nồng độ cation trong dung dịch đất thay đổi thì thế cân bằng này sẽ bị phá vỡ, các cation trên bề mặt keo đất sẽ hoán chuyễn với các cation trong dung dịch đất. Đây là hiện tượng trao đổi cation.

Nhờ có hiện tượng hấp phụ ion mà đất giữ được các dưỡng chất tránh được hiện tượng mất dưỡng chất do rữa trôi hoặc trực dị. Ngoài ra, các ion được thải ra cũng được đất giữ lại không thải vào nước ngầm. Tuy nhiên việc hấp phụ quá nhiều cation vào keo đất sẽ ảnh hưởng bất lợi đến sự tồn tại của vi sinh vật đất.

Nhờ hiện tượng trao đổi ion mà các cation đang bị hấp phụ trên bề mặt keo đất chuyển vào dung dịch đất cho cây trồng sử dụng ( Như NH₄^+, K⁺, Ca₂⁺).

6. Biện pháp chủ yếu để tăng cường hàm lượng keo đất trong đất là gì?

Như các phần trên đã trình bày, phức hệ keo ảnh hưởng lớn tới thành phần và nồng độ dung dịch đất, tính chất lý học, hoá học, chế độ nước và khí của đất, điều kiện phát triển của vi sinh vật... Vì vậy muốn bảo vệ và nâng cao độ phì đất cần tìm cách duy trì, tăng cường và thay đổi thành phần, số lượng keo đất bằng cách bón phân hữu cơ.

Ðất cát chứa rất ít keo, khả năng hấp phụ kém, tính giữ phân kém. Vì vậy đối với loại đất này cần tăng keo bằng cách bón đất sét kết hợp với phân hữu cơ để tăng phức hệ hấp phụ cho đất, tăng độ dính hạt kết làm cho nó trở nên bền.

Ở Hungari cải tạo đất cát bằng cách trộn đất sét với phân hữu cơ làm thành lớp dày 2 - 3 cm đem ủ rồi bón cho đất cát. Ðó là phức hệ keo sét mùn có khả năng tạo cho đất nhiều đặc tính tốt mà riêng phân chuồng không thể có được. Dĩ nhiên, không phải đất sét nào cũng bón được cho đất nhẹ, ví dụ đất sét mặn không cải tạo được đất cát, ở miền Bắc nước ta việc dùng bùn ao hoặc cầy sâu lật sét dưới sâu lên kết hợp với phân hữu cơ để cải tạo đất thành phần cơ giới nhẹ như đất bạc màu.

Phù sa các sông lớn chứa nhiều keo có thể dùng tưới cho ruộng nhiều cát, đó cũng là biện pháp tăng lượng keo đất.

Bón phân hữu cơ và vô cơ còn là biện pháp thay đổi thành phần ion hấp phụ của keo. Các ion OH-, COO- và SiO32-...có thể làm cho các muối phosphat trở thành dễ tan hơn.

Ví dụ bón natri silicat:

Na2SiO3 + H2O = H2SiO3 + 2NaOH

H2SiO3 + Ca3(PO4)2(khó tan) = 2CaHPO4(dễ tan) + CaSiO3

hoặc bón phân hữu cơ:

R(COOH)2 + Ca3(PO4)2(khó tan) = R(COO)2 - Ca + 2CaHPO4(dễ tan)

Ðối với những đất thành phần cơ giới quá nặng không phù hợp yêu cầu cây trồng có thể cải tạo bằng cách bón cát, bón đất phù sa thô, bón nhiều phân hữu cơ và trồng cây phân xanh.

Ðối với những loại đất có khả năng hấp phụ thấp có thể bón vào đất các khoáng vật có dung tích trao đổi cation cao như bentonit, zeolit để nâng cao dung tích hấp phụ cho đất.

Keo đất thực sự rất tốt cho cây trồng, giúp đất phì nhiêu, màu mỡ, dinh dưỡng... Nên sau khi đọc xong tất cả những thông tin keo đất là gì vừa rồi hy vọng bạn sẽ có nhiều ứng dụng nó vào nông nghiệp để cso một mùa vụ bội thu.