07.11.2017
31.10.2017
21.10.2017
21.10.2017
21.10.2017
04.10.2017
04.10.2017
28.09.2017
01.09.2017
31.08.2017
Взаимодействие гумуса с гидроокисями железа и алюминия
 26.08.2012

Вопрос о реакциях взаимодействия гумусовых веществ с гидроокисями алюминия и железа обратил на себя внимание уже в первый период научного изучения гумуса, причем это взаимодействие объяснялось с точки зрения образования различных по растворимости солей с перегнойными кислотами. С развитием учения о коллоидах и применением его к объяснению почвенных процессов прежние представления о явлениях миграции железа и алюминия претерпели существенное изменение.
Одной из значительных экспериментальных работ по этому вопросу явилась работа Аарнио, исследовавшего условия взаимной коагуляции золей гидроокиси железа и алюминия с золями гумуса в целях выяснения условий образования ортштейнов, болотных и озерных руд.
Смешивая в различных соотношениях золи гидроокиси железа или алюминия с золем гумуса, представлявшего собой в одних случаях профильтрованную (недиализированную и диализированную) вытяжку из торфа, в других - диализированный золь гумата аммония, Аарнио обнаружил, что коагуляция железа гумусом происходит в значительно более узких пределах соотношений обоих золей, чем при взаимодействии золей алюминия и гумуса. Именно оказалось, что весовые отношения между Fe2О3 и гумусом в случаях их взаимного осаждения не превышают 1 : 3 и не падают ниже 1 : 0,2, тогда как для алюминия эти отношения колебались от 4Al2O3 : 3O гумуса до 4Аl2O3 : 4 гумуса. Гумусовые золи различного происхождения оказывают неодинаковое влияние на золь гидрата окиси железа; диализированные золи гумуса имели более высокую коагулирующую способность, чем недиализированные.
Из опытов Аарнио следует, что за пределами соотношений, при которых происходит коагуляция, гидроокиси железа и алюминия могут сохранить свою подвижность в виде золей, причем пределы возможности существования золей железа значительно шире, чем для алюминия. Отсюда вывод автора о происхождении озерных и болотных руд за счет железа, вымываемого в виде золей при подзолообразовании. Однако у Аарнио отсутствуют экспериментальные наблюдения по вопросу об условиях образования золей железа и алюминия и о роли в этом процессе гумусовых веществ.
Несколько более косвенные данные об образовании и свойствах «гуматов» гидроокисей алюминия и железа были получены Матсоном. Матсон получил свои «гуматы» путем смещения раствора N-гумата с растворами АlСl3 и FeCl3 при различных соотношениях гумуса к Аl и Fe и при различных значениях рН; последнее достигалось путем прибавления NaOH к гумату натрия или НСl к растворам АlСl3 и FeCl3.
На основании своих опытов Матсон пришел к выводу, что в зависимости от рН смеси могут быть получены комплексы с весьма различным соотношением гумуса к Аl и Fe, что он объясняет свертывающим действием образующегося «гумата» Аl и Fe на гумус, присутствующий в избытке в растворе.
Получающиеся комплексы гумуса с Аl(ОН)3 и Fe(OH)3 могут быть изоэлектричны или заряжены положительно или отрицательно в зависимости от отношений концентраций реагирующих веществ и от рН среды. В изоэлектрической точке комплекс выпадает целиком в виде осадка; при наличии положительного заряда в кислой среде или отрицательного - в щелочной они становятся высокодисперсными рН изоэлектрической точки зависит от соотношения гуминовой кислоты к Аl и Fe; при избытке гуминовой кислоты изоэлектрическая точка смещается в кислую сторону, при уменьшении содержания гуминовой кислоты эта точка передвигается в щелочную сторону.
Для железного комплекса изоэлектрическая точка лежит ниже, чем для алюминиевого, так как Fe(OH)3 является более слабым основанием, чем Аl(ОН)3. Об этом же различии в силе основности и нейтрализующего действия на гуминовые кислоты гидроокисей железа и алюминия говорят и опыты Андерсона и Байерса.
К несколько иным выводам пришли Вишняков и Рабинович, изучавшие влияние гуминовой кислоты и гуматов натрия на гидрат окиси железа, в качестве которого служила бобовая руда. Одновременно с гуминовой кислотой названными авторами было изучено также влияние трех органических кислот - уксусной, щавелевой и лимонной, затем соляной кислоты и воднорастворимой фракции органического вещества из торфа. Эти исследования представляют интерес как попытка подойти к выяснению влияния низкомолекулярных органических кислот гумуса, присутствие которых можно предполагать в группе фульвокислот.
Из полученных авторами данных следует, что выводы Матсона, полученные с хлористыми солями Fe и Аl, т. е. в присутствии соляной кислоты, не могут быть целиком распространены на процессы взаимодействия между гидроокисью железа и органическими кислотами, за исключением уксусной кислоты. Органические кислоты, как гуминовая кислота, так и более низкомолекулярные кислоты (наличие которых вероятно в группе «фульвокислот»), сообщают гидроокиси железа отрицательный заряд при всех значениях рН и могут пептизировать или даже растворять с образованием комплексных соединений гидроокись железа в условиях кислой или щелочной реакции, тогда как при средних значениях рН имеет место взаимная коагуляция. На основании полученных данных можно заключить, что принципиальной разницы во влиянии гуминовой кислоты, с одной стороны, и низкомолекулярных органических кислот (за исключением уксусной) - с другой, - нет. Поэтому можно предполагать, что группа фульвокислот играет одинаковую роль с гуминовыми кислотами, и разница в результатах, вероятно, обусловливается только различной степенью дисперсности, т. е. подвижности тех и других, особенно в свободном, ненасыщенном состоянии. Можно, по-видимому, полагать, что аналогичные явления происходят и с гидроокисью алюминия.
О значительной подвижности «гуматов» закиси железа было уже сказано выше. Относительно образования закисных соединений железа в почве можно отметить данные Афанасьева, что восстановлению с большой легкостью подвергаются соли железа (с минеральными кислотами), тогда как восстановление гидрата окиси железа идет более медленно.