Keo đất

Trong đất có 3 thành phần: rắn lỏng và khí. Thể rắn và lỏng rất phức tạp bao gồm rất nhiều các phần tử có kích thước khác nhau. Dựa vào độ lớn và mức độ phân tán trong dung dịch nước của thể rắn người ta chia ra làm 3 loại:

1. Những hạt có kích thước 10^-6mm gọi là hệ phân tán phân tử.
2. Những hạt có kích thước từ 10^-6 – 10^-4 mm gọi là dung dịch keo hay hệ phân tán keo.
3. Những hạt có kích thước lớn hơn 10^-4 mm gọi là hệ phân tán thô.

Cấu tạo của keo đất

Keo đất có thể là dạng tinh thể hoạc vô định hình.Tướng phân tán của hệ keo gọi là mixen keo. Một mixen keo có cấu tạo gồm 3 lớp:

• Nhân mixen: là tập hợp những phân tử vô cơ, hữu cơ hay hữu cơ – vô cơ, có cấu tạo tinh thể hoặc vô định hình: là những axit mùn; hydroxit sắt; nhôm; silic và những phân tử khoáng thứ sinh.

Tính chất và sự phân ly của nhân mixen là yếu tố quyết định dấu điện tích của keo.

• Lớp ion tạo điện thế: Trên bề mặt nhân keo có một lớp ion được tạo thành do sự phân ly của nó hay do những nguồn gốc mang điện tích khác, gọi là lớp ion tạo điện thế.Dấu diện tích của keo chính là dấu của lớp ion tạo điện thế này.

Keo silic, keo hữu cơ có lớp tạo điện thế mang dấu âm, gọi là keo âm; keo hydroxit, Fe, Al trong môi trường axit có lớp ion tạo điện thế mang dấu dương, gọi là keo dương.

• Lớp ion bù: vì hạt keo mang điện của lóp ion tạo điện thế và do sức hút tĩnh điện mà tạo thành một lớp ion trái dấu bao bên ngoài hạt keo gọi là lớp ion bù.

Lớp ion bù với lớp ion điện thế tạo nên lớp ion kép:

Do lực hút tĩnh điện của hạt keo phụ thuộc vào khoảng cách với lớp ion điện thế nên chúng chịu những lực hút tĩnh điện khác nhau, và phân thành hai lớp:

• Lớp ion cố định: gồm những ion bù ở gần hạt keo hơn, chiệu lực hút tĩnh điện mạnh, bám chặt hơn lên hạt keo và hầu như không di chuyển.
• Tầng ion khuyếch tán: gồm những ion cách xa hạt keo hơn của lớp ion bù, chịu sức hút tĩnh điện yếu nên dễ di chuyển ra ngoài dung dịch giữa các mixen keo.

Hình 4.1. Sơ đồ cấu tạo mixenkeo (N.I.Grorbanov)

Phân loại hạt keo

Dựa vào nguồn gốc hình theo keo đất được chia làm 3 loại:

- Keo vô cơ: đó là các keo có nguồn gốc từ các loại khoán sét và hydroxit sắt, nhôm như: keo monmorilonit, keo illit, kaolinit, keo setquioxit.

- Keo hữu cơ: các loại keo được hình thành từ các chất hữu cơ chủ yếu là keo của các ãit mùn: axit humic, axit fuvic, ho& #7863;c các chất hữu cơ thông thường: xenluloza, protein, linhin. các keo hữu cơ vì có các nhóm định chức(-COOH; -OH; -NH₂…) nên có khả năng phân ly ra H⁺, do đó nó mang điện tích âm.

- Keo phức vô cơ-hữu cơ: dấu điện tích của keo của chúng phụ thuộc vào bản chất vô cơ và hữu cơ, tỷ lệ phối hợp của chúng và phản ứng môi trường.

Tính chất của keo đất

Keo đất có điện tích lớn và có năng lượng bề mặt, nên có khả năng hấp phụ rất lớn. Năng lượng bề mặt của keo đất sinh ra ngay trên bề mặt tiếp xúc giữa keo đất với dung dịch đất.

• Keo đất mang điện tích nên có thể tham gia vào rất nhiều các phản ứng trao đổi và các phản ứng khác.
• Tính ưa nước và kỵ nước: do keo đất mang điện tích nên chúng không chỉ hút các ion mà cả những phân tử có cực. Vì phân tử nước có tính lưỡng cực nên thường bị các keo hấp thụ. Nếu keo âm thì đầu của của cực dương( H⁺) tiếp xúc với keo và ngược lại. Quá trình này gọi là quá trình hydrat hóa của keo.

Dựa vào mức độ hydrat hóa, keo đất chia làm 2 nhóm:

• Keo ưa nước có độ hydrat hóa cao, màng nước bao xung quanh dày, như keo axit humic, axit fuvic, keo axit silixic.
• Keo không ưa nước có mức độ hydrat hóa thấp, màng nước bao xung quanh mỏng như: hydroxit sắt, nhôm, kaolinit.

• Tính tụ keo và tán keo: khả năng chống lại sự gắn kết của những phân tử keo lại với nhau trong dung dịch do ảnh hưỡng của những chất điện phân, phản ứng của môi trường…giữ cho keo ở trạng thái phân tán ( trạng thái sol) gọi là khả năng tán keo và keo ở trạng thái này gọi là keo tán hay sol keo.
• Sự chuyển keo ở trạng thái phân tán sang trạng thái ngưng tụ, gọi là sự tụ keo (trạng thái gel). Quá trình ngưng tụ keo là do keo mất các màng nước hoặc do keo trở nên trung hòa điện tích khi kết hợp với các phân tử (hạt keo) có điện tích trái dấu.