1 / 57

TOPRAK KOLLOİDLERİ

TOPRAK KOLLOİDLERİ. Toprak Bilgisi Peyzaj Mimarlığı. Prof. Dr. Günay Erpul erpul@ankara.edu.tr. Toprak kil mineralojisi ve kimyası. 8-35 km kabuk. 82.4%. 12500 km çap. Yerkabuğu Elementleri. yeryüzü kabuğundaki atom ağırlık %’leri.

vern
Download Presentation

TOPRAK KOLLOİDLERİ

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 KOLLOİDLERİ Toprak BilgisiPeyzaj Mimarlığı Prof. Dr. Günay Erpulerpul@ankara.edu.tr

  2. Toprak kil mineralojisi ve kimyası

  3. 8-35 km kabuk 82.4% 12500 km çap Yerkabuğu Elementleri yeryüzü kabuğundaki atom ağırlık %’leri O = 49.2Si = 25.7Al = 7.5Fe = 4.7Ca = 3.4Na = 2.6K = 2.4Mg = 1.9diğer = 2.6

  4. Toprak Kolloidleri • Toprağın kimyasal, fiziksel ve fiziko-kimyasal yönden en etkin ve en önemli yapı maddeleri mineral ve organik kolloidlerdir. • Mineral kolloidler = kil tipleri • Organik kolloidler = humus

  5. Toprak Kolloidleri = “Kil”ler • İkincil silikat killeri • Fe – Al Oksi-hidrat killeri

  6. Silikat Killerinin Yapıları Phyllosilicate Minerals = Philosilikat Mineralleri = İnce-levhalı Silikat Mineralleri Phyllo- (ince levhalı)

  7. Silikat Killerinin Yapıları Silikat killeri, “silis tetra-ederleri”nin yan yana dizilip bağlanması ile oluşan silis levhaları ile “aluminyum okta-ederleri”nin yan yana dizilip bağlanması ile oluşan aluminyum levhalarının 1:1 (Si-Al) ve 2:1 (Si-Al-Si) oranlarında bağlanmaları sonucunda oluşan kristal ünitelerinin, kitap sayfaları gibi üst-üste dizilmeleri ile meydana gelmektedirler.

  8. tet tet tet tet tet tet oct oct oct Philosilikatlar, katman yükü yoktur trioctahedral = üçoktaeder dioctahedral = ikioktaeder T:O (sınıf) oct oktahedra brucite = brusit gibbsite = jipsit 1:1 oct serpentine = serpentin kaolinite = kaolinit oct 2:1 talc = talk pyrophyllite = pirofillit

  9. Tetra-eder Levhaların İnşası SiO4 tetra-eder Tetra- (four = 4)

  10. SiO4 Tetra-eder Silisyum (Si) atomları, “tetra-eder” şeklinde dizilmiş 4 oksijen (O) atomu içerisindeki boşluğa yerleşmiştir

  11. oksijen silisyum 0.26 nm Temel Yapısal Birim Silisyum tetra-eder nanometer (nm = m x 10-9)

  12. z y x

  13. Si6O18

  14. Tetra-eder Levhalarının Oluşumunda Halkaların Biraraya-gelmesi

  15. Tetra-eder Levha Si:O 2:5

  16. Tetra-eder Tetra-ederLevha Birçok tetra-eder biraraya gelerek bir tetra-eder levhası oluşturur hekzagonal boşluk

  17. Okta-eder Levhaların İnşası Ochta- (six = 6)

  18. Al(OH)6 veya Mg (OH)6 Okta-eder OH Aluminyum (Al) atomları, “okta-eder” şeklinde dizilmiş 6 hidroksid (OH) atomu içerisindeki boşluğa yerleşmiştir

  19. hidroksil veya oksijen aluminyum veya magnezyum 0.29 nm Temel Yapısal Birim Aluminyum Okta-eder

  20. Okta-eder Levha OH

  21. Oktaeder – Tetraeder Bağlantıları

  22. “Oktaeder – Tetraeder” Bağlantıları Daha kolay anlaşılır olması için, silisyum “tetra-eder levhası”: Si ile ve aluminyum “okta-eder levhası” da: Al ile gösterelebilir

  23. Kolay-çizim Simgeleri = Bloklar tet oct “Blok” notasyonu “trapez” ve “dikdörtgen” bloklar

  24. “Tetra-eder Levhası” Uç-noktalarındaki Oksijenler İle “Okta-eder Levhası” Hidroksillerinin Ortak Kullanımı Serpentin (1:1 üçokta-eder mineral) tet oct

  25. “Tetra-eder Levhası” Uç-noktalarındaki Oksijenler İle iki “Okta-eder Levhası” Hidroksillerinin Ortak Kullanımı Talk (2:1 üçokta-eder mineral) tet oct tet

  26. tet tet tet tet tet tet oct oct oct Philosilikatlar, katman yükü yoktur trioctahedral = üçoktaeder dioctahedral = ikioktaeder T:O (sınıf) oct oktahedra brucite = brusit gibbsite = jipsit 1:1 oct serpentine = serpentin kaolinite = kaolinit oct 2:1 talc = talk pyrophyllite = pirofillit

  27. Tetra-eder Levha Okta-eder Levha Farklı Kil Mineralleri “Tetra-eder Levhaları” ve “Okta-eder Levhaları” nın farklı kombinasyonları farklı kil minerallerini meydana getirir: 1:1 Kil Minerali (örneğin, kaolinit, halloysit):

  28. Tetra-eder Levha Okta-eder Levha Tetra-eder Levha Farklı Kil Mineralleri “Tetra-eder Levhaları” ve “Okta-eder Levhaları” nın farklı kombinasyonları farklı kil minerallerini meydana getirir: 2:1 Kil Minerali (örneğin, montmorillonit, illit)

  29. Kristal birim Genel olarak 70-100 levha 0.72 nm güçlü bir “H-bağı”kolaylıkla açılmaz Oksijen paylaşımı Al Al Al Al Si Si Si Si Kaolinit

  30. Kaolinit • boyalarda, kağıt ve çömlekçilikte ve ilaç endüstrisinde kullanılır • (OH)8Al4Si4O10 Halloysit • kaolinit ailesi; sulu ve çubuk yapılı kil mineralleri • (OH)8Al4Si4O10.4H2O

  31. Kristal birim 0.96 nm su ile kolaylıkla açılır Si Si Si Al Al Al zayıf van der Waal’s bağı (O – O köprüleri) ile bağlanmıştır Si Si Si Montmorillonit • smektitolarak da adlandırılır; su ile temasta genişler

  32. Montmorillonit • Yüksek derecede tepkisel (şişebilen) bir kil mineralidir • (OH)4Al4Si8O20.nH2O Su ile temasta şişer-genişler Bentonit aşırı su çekim eğilimi • montmorillonit ailesi • sızıntıları önlemek için, delgi çamuru olarak veya hendek duvar sıvalarında başarıyla kullanılırlar

  33. K+iyonları ile birleşiklerdir 0.96 nm Si Si Si Al Al Al Si Si Si İllit K+iyonları büyğklüğü Si-tetra-eder levhalarındaki hekzagonal boşlulara tamamiyle uygundur

  34. tet tet tet tet tet tet tet tet oct oct oct oct İnce-tabakalı silikatlar:yüklü 2:1 levhaları mikalar 2:1 kil mineralleri K+ K+ K+ Ca2+ H2O K+ H2O H2O Her bir formül biriminde 1 birim (-) levha yükü Her bir formül biriminde < 1 birim (-) levha yükü

  35. Si Al veya Mg Al Diğerleri… Klorit • Bir 2:1:1 (???) minerali Vermiculit • montmorillonit ailesi; kristal üniteler arasında 2 molekül su Attapulgit • zincir yapılı (levhasız); iğne benzeri bir görünüm

  36. KAOLİNİT İLLİT VERMİKULİT HALLOYSİT KLORİT SMEKTİT Özet

  37. 2KAlSi3O8 + H2CO3 + H2O  H4Al2Si2O9+ K2CO3 + 4SiO2 Çözünebilir karbonat Hidrate silikat Mikroklin Silikat Killerinin Oluşmaları

  38. Birincil Mineraller Artan ayrışma Killerin Ayrışması

  39. Smektit Toprak Demir ve Al-oksitçe Zengin Toprak ? Vertisol Oxisol

  40. Kil mineralojisi ayrışma süreçlerini yansıtır Mikalar  Vermikulit  Smektit  Kaolinit  Al,Fe-Oksitler • Genç, az ayrışmış topraklar • = ince-taneli mika, klorit, vermikulit • (Entisol, Inceptisol) • Orta derecede ayrışma • = vermikulit, smektit, kaolinit • (Mollisol, Alfisol, Ultisol) • Yüksek derecede ayrışma • = kaolinit, hidrate oksitler • (Ultisol--> Oxisol)

  41. Kaolin and Oksitçe Zengin Ultisol

  42. Silikat Killerinin Negatif (-) Yüklerinin Kaynakları İyonik (izomorfik) Yer-değiştirme  devamlı (levha) yükler

  43. İyonik Yer-değiştirme tet Al3+ Si4+ oct Al3+, Fe3+ Mg2+ Kristal şebeke içinde, bir iyonun yerini, düşük değerlikli diğer birinin alması ile “-” yük kazanımı

  44. NET Yük - - - - - - - 0 ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ - - - - - - - İyonik Yer-değiştirme - - - - - - - -2 ++ + ++ ++ ++ + ++ - - - - - - -

  45. Silikat Killerinin Negatif (-) Yüklerinin Kaynakları Uç Bağlar ; Bağlantı Uçları • pH bağımlı yükler (iyonlaşabilen fonksiyonel gruplar)

  46. Uç bağlar Bağlantı Uçları Kil minerallerinin kırılan kenar ve köşelerinde doymamış “-” elektriksel yük alanları ortaya çıkar

  47. O Al Kenar-köşe Bağlantı Uçları: İyonlaşabilen Fonksiyonel Gruplar Al-OH2+ Al-OHo + H+  Al-O- + H+ Yüksek pH Düşük pH Hidroksil grupları (OH-), yüksek pH derecelerinde iyonize olurlar ve kil kenar-köşelerinde oksijene (O) bağlı “-” elektriksel yük alanları ortaya çıkar • pH-bağımlı yükler • Philosilikat kenarları; Fe- and Al-oksitlerdeki tüm yüzeyler

  48. milieşdeğerlik sayısı Katyon Değişim Kapasitesi (KDK) değişebilir katyonlar olarak bilinirler • toprak çözeltisinden katyonları çekme – alma kapasitesi (örneğin, kil mineralleri net negatif yüklerinin bir ölçüsüdür) • meq/100g biriminde ölçülür (100 g kilin içerdiği net negatif yük) • yüksek değerlikli ve yalın yarı-çapları büyük olan katyonların iyonik yer değiştirme gücü daha fazladır. Al3+ > Ca2+ > Mg2+ >> NH4+ > K+ > H+ > Na+ > Li+

More Related