Глава 14
Минералы в почве
В почве находятся обломки горных пород, различные минералы, в том числе
группа минералов, составляющих глинистую фракцию. Именно последние, как
было показано в предыдущей главе, в основном формируют почвенную матрицу.
К глинистым минералам относят слоистые силикаты, состоящих из слоя кисло-
родно-кремниевых тетраэдров и алюминиево-магниевых октаэдров. Но следует
помнить, что гидроксиды железа и алюминия также входят в глинистую фрак-
цию почв. Тетраэдр (четырехгранник) состоит из атома кремния, который окру-
жают четыре атома кислорода. Когда тетраэдры имеют общие атомы кислорода —
они образуют тетраэдрический слой.
Алюминий и магний формируют слой второго типа — октаэдрический (вось-
мигранник), так как атомы этих элементов окружены 6-ю атомами кислорода или
группами ОН. Они также образую слой, когда у октаэдров есть общие атомы ки-
слорода. Если определяющий ион в октаэдрическом слое алюминий, то форми-
руется диоктаэдрический слой (два соседних октаэдра имеют общий атом кисло-
рода). Если октаэдры образует магний, то формируется триоктаэдрический слой,
что связано с двухвалентностью магния. Тетраэдрические и октаэдрические слои
— основа структуры силикатных глин. Комбинации слоев определяют тип мине-
рала, свойства глин и почв.
Изоморфные замещения
Слои, составленные из кремниевых тетраэдров и алюминиевых (и магниевых)
октаэдров, представляют собой идеальный случай. В природе обычно часть ио-
нов, определяющих структуру слоя, замещены другими, близким по радиусу ио-
нами (табл. 14.1). Близкий радиус не всегда сочетается с одинаковым зарядом,
поэтому изоморфное замещение ионов в кристаллической решетке приводит к
изменению ее общего заряда, что меняет ее поглотительную способность по от-
ношению к обменным ионам.
Именно изоморфные замещения определяют положительный или отрицатель-
ный заряд кристаллической решетки.
Известно, что у кристаллов в зависимости от межатомных расстояний (от ра-
диуса ионов) изменяются их свойства. Особенно это характерно для молекул (кри-
сталлов) с ионной химической связью (А""Х"”). Так, в ряду ВеО-МеО-СаО-$гО-
ВаО межатомные расстояния измеряются: 0,165-0,210—0,220-0,257-0,277 нм. Со-
ответственно, твердость кристаллов по шкале Мооса равна: 9 — 6,5 — 4,5 — 3,5 —3,3.
Это явление будет наблюдаться и в других кристаллах при изоморфных замещени-
ях: если расстояние между атомами будет увеличиваться, то твердость (прочность)
решетки будет уменьшаться. Аналогичные изменения в твердости происходят при
взаимодействии одного и того же иона с разными анионами. В этом случае проч-
ность структуры также определяется расстояниями между атомами. Так, в ряду
185