1 / 96

TOPRAK KİMYASI

TOPRAK KİMYASI. PROF.DR. SONAY SÖZÜDOĞRU OK. TÜRKİYE. TOPRAK KİMYASI. Toprağın kimyasal özellikleri bitki besin maddelerinin yarayışlılığını düzenler. Tane büyüklüğü dağılımı, suyun tutulması,drenaj, toprak strüktürü.

ondrea
Download Presentation

TOPRAK KİMYASI

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. TOPRAK KİMYASI PROF.DR. SONAY SÖZÜDOĞRU OK

  2. TÜRKİYE

  3. TOPRAK KİMYASI Toprağın kimyasal özellikleri bitki besin maddelerinin yarayışlılığını düzenler Tane büyüklüğü dağılımı, suyun tutulması,drenaj, toprak strüktürü Makro ve mikro organizmaların aktiviteleri toprağın kimyasal özelliklerini etkiler Toprağa ulaşan suyun kalitesi filtrasyon veya kimyasal kompozisyondaki değişiklikle belirlenir Topraklar kirleticiler ve çok fazla miktardaki Atıklar için depo görevi görür.

  4. TOPRAK ? Toprak yapan olaylar jeoloji – ana kaya iklim Topoğrafya Biyolojik etmenler zaman CaCO3 tuz Kolumnar strüktür

  5. Toprağın bileşenleri? • inorganik madde • hava • su • organik madde Yüksek sıcaklıkta silikat veya oksitlerin ayrışması İnce taneli kil mineralleri- su ve besin maddelerinin tutulmasında etkili < % 5 (toprak hacminin) - Ayrışmış organik madde - humus - Mikroorganizmalar

  6. Toprak nasıl oluşur? • Kayaçlar ve magmatik mineraller : metamorfik tortul • Organikmadde: humik olmayan maddeler Humik maddeler humik asit fulvik asit

  7. Toprağın Elementel bileşimi • Toprakta bulunan elementler yerkabuğunu (kayaçları) yansıtır: O % 46.6 Fe%5.0K %2.6 Si %27.7Ca% 3.6Mg%2.1 Al %8.1Na %2.8diğer%1.4

  8. Toprak özellikleri • Su tutma ve su sağlama • Besin maddelerinin yarayışlılığı (N, P, K, Ca, Mg, vb) • Artık organik maddelerin ayrışma oranı • Küresel biyojeokimyasal döngüler • Hidrolojik döngüde suyun hareketi

  9. Toprağın yapısı İdeal bir toprakta Hava dolu boşluklar Su dolu boşluklar Katı kısımlar

  10. Organik madde Kayacın parçalanması Ana kaya Ana kaya Ana kaya Ana kaya

  11. Toprak tanecikleri veya parçacıkları Çaplarına göre sınıflama Kum Silt kil kum silt kil (2 mikrondan küçük) kum kil silt Not: killer mikroskobik büyüklüktedir

  12. Oksijen Hidrojen Silisyum Aluminyum Oksijen Silisyum tetraeder Aluminyumoktaeder Toprak kolloidleri: Silikat killeri Soil Science & Management, 4E

  13. OH grubu Al tabakası 1:1 katı Al tabakası Si tabakası Paylaşılmış Oksijen H bağları Silika tabakası Al tabakası Si tabakası Toprak kolloidleri: Silikat killeri Figure 10-6 Soil Science & Management, 4E

  14. Si tabakası Al tabakası Si tabakası Figure 10-7 Toprak kolloidleri: Silikat killeri Soil Science & Management, 4E

  15. Silikat kili tipleri Figure 10-9 Soil Science & Management, 4E

  16. Silicate clays: permanent charge CEC Vermiculite (High CEC, Mica (Primary mineral) expands/contracts somewhat) SiO 4 Al(OH) 1.0 3 ≈1.4 nm nm K K K K K K K Ca Mg H O Ca H O 2 2 Smectite (or Montmorillonite Illite (Med. CEC) (High CEC, expands/contracts a lot) 1.0 ≈1.8 to 4.0 nm nm H+ K K K H+ H+ Ca Mg H O Ca H O 2 2 Chlorite (Low-Med CEC) Kaolinite 0.72 0.93 nm H+ bonding nm

  17. kil kil - - + + NH4+ Amonyum K+ Potasyum CLAY - + + - Soil Chemistry toprak mıknatıs Birbirini çeker Birbirini iter NO3- Nitrat

  18. kil mineralleri • killer <0.002 mm çapında mineral parçacıklardır • Killer Si tetrahedra and Al oktahedra 1:1 veya 2:1 düzeninde H+ Silisyum tetrahedra H+ H+ H+ O-2 O-2 O-2 O-2 Aluminyum Oktahedra Si+4 Al +3 O-2 O-2 O-2 O-2 O-2 O-2

  19. Killerdeki negatif yükler 1-oktahedral tabakada izomorfik yer değişimi 2-tetrahedral tabakada izomorfik yer değişimi , 3- kristal kenarlarındaki kırık bağlar 4-pH-ya bağlı yükler(amorf veya oksit minerallerdeki) Katyon değişim kapasitesi

  20. Si tabakası Si layer Al tabakası Al tabakası Si tabakası 1:1 tip kil minerali 2:1 tip kil minerali İzomorfik yerdeğişimi O=Al+++ -OH O=Si++++=O O=Al+++ -O- -O-Mg++-OH

  21. Topraktaki negatif yük kaynakları • 1-sabit negatif yükler • killerinTetrahedra ve oktahedra katlarında yerdeğişimi • 2-pH-’ya bağlı yük değişimi • Kristal kenarlarındaki kırık bağlar • Amorf minerallerin ve hidroksi oksitlerin yüzeylerinden dissosiye olma ile kazanılan yükler • organik maddedeki karboksil grupları • organik maddedeki hidroksil grupları

  22. pH-’ya bağlı yük • Oksit parçacığı+HOH OH- Disosiye olma parçacık negatif yüklü HOH Oksit parçacığı H+ Disosiye olma parçacık positif yüklü • Çözelti pH’sı OH- ve H+ iyonlarının oluşumunu belirler. • Belli pH da disosiye olma eşit olduğunda parçacıkta yük yoktur. Bu noktaya zero point charge. • pH artıkça, H+ yüzeyden ayrılır, katyon değişim yerleri artar. • Bu nedenle KDK belli pHda (7.0 or 8.0) belirlenir. • Sabit yük pH 3.

  23. İyon değişimi • Li<Na<K<Rb<Cs tek (1 ) değerli • Lityum=hidrate çapı en yüksek iyon dolayısıyla çok zayıf tutulur • Mg<Ca<Sr<Ba iki değerli Tek değerlilerden daha kuvvetli tutulur Hidrate yarıçap

  24. Elektron mikroskop görünümleri Killer yaprakçıklar halinde, kat kat dizili görünüm verir. Elektrik yüklüdürler ve magnet gibi davranırlar, besin maddelerini çekerler ve tutarlar. Kil mineralleri Humik maddeler

  25. Toprak organik maddesi • Fiziksel- toprak strüktürünü düzenler,su tutma kapasitesini arttırır, hacim ağırlığını düşürür, koyu rengi ile toprağın sıcaklığını etkiler • kimyasal – Yüksek KDK, pH tamponu gibi etki eder,metalleri bağlar,pestisitlerle reaksiyona girerek onları tutar. • Biyolojik – toprak organizmalarına enerji sağlar,mikrobiyal popülasyonu ve aktivitelerini arttırır, mikroorganizmalar için besin ve besin deposudur. • Toprak organik maddesindeki besinlerin yaklaşık % 1 to 4’ü mikroorganizmaların dönüştürmesiyle bitkilere yarayışlı halde salınır. • Bu salınma ılık ve nemli koşullar altında yüksek soğuk ve kuru iklimlerde yavaştır. Mikroorganizmalar bitkiler için besin maddesi salınımı için zorlayıcı kuvvettir.

  26. Negatif yüklü yüzey Toprak çözeltisi Negatif yüklü yüzey Toprak çözeltisi Mg Mg ↔ Na+ Na+ Na+ K+ K+ Katyon değişimi tepkimesi: [Toprak kolloidi]:Na+ + K+(aq) ↔ [Toprak kolloidi ]:K+ + Na+(aq) NaX + K+(aq) ↔ KX + Na+(aq)

  27. kök Kil parçacığı Kök tüyleri Toprak çözeltisi

  28. Organik maddenin yük kaynakları Fonksiyonel gruplar: COOH and R-OH grupları -COO- K+ NH+ -0- -COO- Ca+2 -0- Na+ H+ Organik madde pH 7.0 KDK 100-400cmol/kg

  29. toprak organik maddesi • Toprakların organik madde kapsamları % 0.1 (çöl toprakları)-50 (organik topraklar-histosol)(w/w) • Organik maddenin kimyasal bileşimi yaklaşık olarak (topraktan toprağa değişir

  30. illit

  31. kimyasal organik bileşikler karbonhidrat,protein, amino asit Yavaş ayrışırar Kolayca ayrışır ve kaybolur

  32. Organik madde: azot kaynağı • Azotun % 90’nı organik haldedir. Yarayışlı hale gelmesi için mineralize olması gerekir. • Amonyum N (NH4+): İnorganik, çözünebilir halde • Nitrat (NO3-): İnorganik, çözünebilir halde • Atmosferik N (N2): atmosferin % 80’nini oluşturmasına rağmen N-fikse eden bitkiler dışında diğer bitkilere faydalı değildir. • Nitrit (NO2-): sadece anaerobik koşullar altında.Bitkiler için toksiktir. Genellikle topraklarda önemli miktarlarda bulunmaz.

  33. SORULAR • 1) Yer kabuğunu oluşturan elementlerin durumuna göre aşağıdaki sıralamalardan hangisi doğrudur? • O2>Si>Al>Fe • Si>Al>Fe>O2 • Al>Fe>O2>Si • O2>Si>Fe>Al

  34. 2) Aşağıdaki kil minerallerinden hangisi genişlemeyen yapıya sahiptir? • a) montmorillonit b) illit c) kaolinit d) vermikulit

  35. 3) 2:1 tipi kil minerali ne demektir • a) iki silisyum tetrahedron arasına bir alüminyum oktahedrondan oluşmuş 2:1 tipi kil mineralidir. • b) iki silisyum tetrahedron ile iki alüminyum okta hedrondan oluşmuş kil mineralidir. • c)bir silisyum tedrahedron ve bir alüminyum oktahedrondan oluşmuş kil mineralidir. • d)iki silisyum tedrahedrondan ve dört oksijenden oluşmuş kil mineralidir.

  36. 4 ) Toprak kompleksindeki değişebilir katyonların miktar ve çeşitlerinin etkisi denilince aşağıdakilerden hangisinden bahsedemeyiz. • a) Toprağın biyolojik aktivitesine etkisi olur • b) Toprağın su ve havalanma kapasitesine etkisi olur • c) Toprak asitliğine ve toprak oluşumuna etkisi olur • d) Topraktaki bitki besin elementlerinin yıkanmasının kolaylaşmasına etkisi olur..

  37. 5 ) Aşağıdakilerden hangisinde kdk’ nın anlamı ve birimi doğru verilmiştir. • a)Bir toprağın 100g’daki değişebilir katyonların miliekivalentları toplamına denir.(meq/100g) • b) Bir toprağın 100g’daki değişebilir katyonların miliekivalentları toplamına denir.(meq/L) • c) Bir çözeltinin 100 ml’ deki değişebilir katyonların miliekivalentları toplamına denir.(meq/100 L) • d) Bir çözeltinin 100 ml’ deki değişebilir katyonların miliekivalentları toplamına denir.(meq/100g)

  38. TEST-6) Verimli tarım topraklarında değişebilir katyonların dağılımı için aşağıdaki sıralamalardan hangisi doğrudur. • a) Ca+2>Mg+2>K+>NH4 +>Na+ • b) K+>Mg+2> Ca+2> Na+>NH4 • c) Mg+2>K+> Na+>NH4 > Ca+2 • d) Na+>NH4 > Ca+2> Mg+2>K+

  39. TEST-7) Aşağıdakilerden hangi kil mineralleri ve katyon değişim kapasiteleri yanlıştır. • Kil minerali • KDK (meq/100g) • a)Kaolinit 150-200 • b)Montmorillonit 80-120 • c)Vermikulit 100-150 • d)İllit 20-50

  40. TEST-8) Aşagıdaki kil minerallerinin KDK’sınınbüyüklük sıralınışı doğru yazılmıştır. • Kaolinit>montmorillonit>vermikulit>illit • Vermikulit>montmorillonit>illit>kaolinit • Kaolinit>montmorillonit>illit>vermikulit • Vermikulit> kaolinit > montmorillonit > illit

  41. TEST-9) İllit kil mineralinin permanent yüklerinin daha fazla olmasına rağmen vermikulit ve montmorillonite göre KDK’nın daha düşük olmasının sebebi nedir? • a) İllitin katlar arasının açılmamasından dolayı KDK’sı düşüktür. • b) İllitin katlar arası açılabilmesinden dolayı KDK’sı düşüktür. • c) İllitin katlar arası açılıp kapanabilmesinden KDK’sı düşüktür. • d) illitin 1:1 tipi kil minerali olmasından dolayı KDK’sı düşüktür.

  42. TEST-10) Topraktaki katyonların tutulma güçlerine göre sıralanışı hangisinde doğrudur. • a) Na+>K+>NH4+>Mg+2>Ca+2>Al+3>Fe+3 • b) Na+<K+<NH4+<Mg+2<Ca+2<Al+3<Fe+3 • c) K+< Na+<NH4+<Mg+2<Ca+2<Al+3<Fe+3 • d) K+> Na+>NH4+>Mg+2>Ca+2>Al+3>Fe+3

  43. TEST-11) pH ile makro besin elementleri arasındaki ilişkide hangisi yanlıştır. • a) Fosforun yarayışlı olduğu pH değeri zayıf asit nötral arasıdır. • b) Toprak pH’sı yükselirse K+ fiksasyonu artar yarayışlılık azalır. • c) Toprak pH’sı 8,5 üzerine çıkarsasodyum yarayışlı hale geçer. • d) Toprakta hemen hemen her pH değerinde kükürt yarayışlıdır.

  44. 12) Nötrden-zayıf asite doğru reaksiyon gösteren topraklar ve tampon sistemleri hakkında hangileri doğrudur. • 1) Bu topraklar çoğunlukla kireç içermezler • 2) Yağışların yüksek olmasından dolayı bazik katyonların bir kısmı yıkanmıştır • 3) Bu topraklarda tamponluk görevini organik ve inorganik katyon değiştiriciler sağlar • 4) Tamponluk güçleri KDK’ya bağlıdır • a)1-3-4 b)1-2-4 c)1-2-3-4 d)3-4

  45. açıklama • 1 mEq=1 mmol/değerlik ör: sodyum 1 mEq=1mmol/1 (sodyumun değerliği=1) demek ki 1 mmol sodyum=1 mEq sodyum Kalsiyum için,değerliği =2 1 mEq Kalsiyum=1mmol/2=0.5 mmol kalsiyum. • Ohalde 1mmol Ca=0.1 cmol

  46. açıklama • 1 meq/100g = 1 cmol(+)kg-1 • = 10 mmol c kg-1 • EX: Exchangeable Ca = 4 meq/100g soil = 4 cmolc kg-1

More Related