Apă legată

Apa legată, la rândul ei, este divizată în legătură chimică și fizică.

Apa legată chimic este o parte a unor minerale și include apă constituțională și cristalizare (ambele fiind numite și hidrat cristalin). Această apă face parte din faza solidă a solurilor și nu este o fază fizică independentă. Nu se mișcă în sol și nu are proprietăți de solvent. Apa constituțională este reprezentată de gruparea OH în compuși ca Fe (OH) 3. Al (OH) 3. precum și în grupa OH în compuși organici. moleculele de apă Cristalizare reprezentat H2O în cristal, cum ar fi gips: CaSO4 · 2H2O, sărurile: Na2 SO4 · 2H2 O. Apa legată chimic poate fi îndepărtat numai prin încălzire, și o anumită formă (apă constituțională) - numai calcinarea minerale. Ca rezultat al îndepărtării apei legate chimic, proprietățile mineralelor variază atât de mult încât se poate vorbi despre trecerea lor la alt compus.







Capacitatea de a reține apa legată fizic depinde nu numai de dimensiunea particulelor. O anumită influență este exercitată de forma particulelor și compoziția lor chimico-mineralogică. Capacitatea crescută de a reține apa legată fizic are humus și turbă.

Toate moleculele de apă sorbată sunt într-o poziție strict orientată. Rezistența legăturii este mai mare la suprafața particulelor de sol. Straturile ulterioare ale moleculelor de apă pe care particulele le rețin cu o forță tot mai mică. Pe măsură ce moleculele de apă se îndepărtează de suprafața particulei de sol, forțele de atracție scad treptat și apa trece într-o stare liberă.

În funcție de rezistența legăturilor de sorbție, apa conectată fizic este împărțită într-o apă (filmată) legată puternic (sau higroscopic) și puțin legată de apă.

Apa strâns legată este apa sorbită de sol din starea de vapori. Proprietatea solurilor de sorbare a apei se numește higroscopicitatea solurilor. Primele straturi de molecule de apă, adică apa higroscopică, particulele de sol sunt reținute de forțe care creează o presiune de ordinul a 2,109 Pa. Fiind sub o presiune atât de mare, moleculele de apă legată ferm sunt aproape apropiate, ceea ce schimbă multe proprietăți ale apei. Se obține unele calități ale unui solid: densitatea acestuia atinge 1,5 - 1,8 g / cm3; nu dizolvă electroliții; on nu îngheață; Are o viscozitate mai mare decât apa obișnuită și nu este disponibilă pentru plante. Cantitatea de vapori de apă sorbită de sol depinde de umiditatea aerului. apa higroscopică maximă (MG) ia în considerare cantitatea maximă de apă care poate fi absorbită de starea fundamentală a vaporilor la o umiditate relativă de 94-98%, grosimea peliculei stratului adsorbit este de 3-4 molecule de apă. solurilor minerale MG Gamele 0.5-1%, în nisipurile argiloase nisipoase slab humici și - până la 15-16% în humă foarte humus, argilă și turbă poate atinge 30-50%.

Umiditatea higroscopică nu se poate deplasa (figura 2). Pentru plante, este inaccesibil, îndepărtat complet când solul este uscat timp de câteva ore la o temperatură de 100-105 ° C.

Apa lipită (sau filmată) este apa reținută în sol prin forțe de sorbție în exces față de MG. Solul îl păstrează cu mai puțină rezistență și proprietățile sale nu diferă atât de puternic de proprietățile obișnuite ale apei. Cu toate acestea, forța de atracție este încă destul de ridicată și asigură o presiune de ordinul (10 ÷ 14) · 10 5 Pa. Apa descărcată este, de asemenea, distribuită sub formă de film, dar grosimea ei poate ajunge la câteva zeci sau sute de diametre eficiente ale moleculelor de apă. Apa legata de apa ocupa o pozitie intermediara intre apa higroscopica si apa libera in proprietatile sale. Se poate muta de la particulele de sol cu ​​pelicule mai groase de apă până la particule în care este mai subțire la o rată de centimetri pe an. Cantitatea sa depinde, de asemenea, de tipul de sol (în nisip 3-5%, în lut poate ajunge la 30-35%). Moleculele periferice de apă într-un strat liber sunt disponibile pentru plante.

Apă liberă. Apa liberă este apa care este conținută în solul de mai sus legat în mod liber și nu este legat de forțele de sorbție cu particule de sol. Moleculele de apă gratuite nu au o orientare strictă în ceea ce privește particulele de sol. Există două forme de apă liberă în sol - capilară și gravitațională.
Apa capilară este reținută în porii de sol cu ​​diametru mic - capilare, sub influența forțelor capilare sau meniscus.

Apariția acestor forțe se datorează următoarelor fenomene. Starea stratului de suprafață al unui lichid diferă în proprietățile sale de starea sa internă. Dacă pentru fiecare moleculă de apă în interiorul lichid se aplică uniform în atracție și repulsie forțelor de moleculele din jur, moleculele din stratul superficial al testului lichid față, trage în jos de acoperișuri la de moleculele situate sub suprafața interfeței apă - aer. Forțele care acționează în afara lichidului sunt relativ mici și pot fi neglijate. Astfel, moleculele de suprafață ale lichidului se află sub acțiunea forțelor care tind să le atragă în lichid. Din acest motiv, suprafața oricărui lichid tinde să se contracteze. Prezența forțelor de cuplare lichide, nesaturate, neutilizate în moleculele de suprafață reprezintă o sursă de energie în exces de suprafață, care, de asemenea, tinde să scadă. Aceasta atrage după sine formarea de lichid pe suprafata ca un film care are o tensiune superficială sau presiune de suprafață (presiunea Laplace), care este diferența dintre do la presiunea atmosferică și presiunea din interiorul lichidului (Fig. 4)







Figura 4. Tensiunea de suprafață

Valoarea tensiunii de suprafață depinde de forma suprafeței lichidului și de raza capilară. Presiunea de suprafață, care se dezvoltă sub suprafața plană a unui lichid, se numește normal. Pentru apă este egală cu 1,07 · 109 Pa. Presiunea scade dacă suprafața lichidului este concavă (Figura 5) și crește în cazul unei suprafețe convexe.

Curbarea suprafeței lichidului conduce la apariția în ea a unei presiuni capilare suplimentare Mărimea acestei presiuni este legată de raza medie a curburii R a suprafeței prin ecuația Laplace:

unde (# 963; 12 este tensiunea superficială a lichidului la interfața dintre cele două medii; pentru apă este 75,6 × 10 -3 N / m la 0 ° C); p1 și p2 sunt presiunile în lichidul 1 și în mediul 2 în contact cu acesta.

Figura 5. Manifestarea forțelor capilare.

Cu cât diametrul porului este mai mic, cu atât presiunea capilară este mai mare și lichidul poate crește mai sus. În meniluri, forțele meniscus (capilare) încep să apară cu un diametru al porilor mai mic de 8 mm, dar rezistența lor în pori cu diametrul de 100 ± 3 μm este deosebit de mare. Sistemul de pori din sol este foarte complex, iar porii au diametre diferite, astfel încât menisciile sunt formate cu diferite raze de curbură care asigură presiuni de suprafață diferite. Cu această presiune, capacitatea solurilor să rețină o anumită cantitate de umiditate și creșterea apelor în porii capilare.

În funcție de natura umezelii solului, se disting capilarul-suspendat, capilar-așezat și capilar-suportat și apă.

Apa capilară-suspendată umple porii capilare atunci când solul este umezit de sus (ploaie poroasă, udare). În acest caz, un strat uscat de sol este sub stratul umezit. Apa din stratul umezit pare să se "atârne" deasupra stratului uscat al solului. În condiții naturale, o scădere treptată a umidității cu adâncimea este întotdeauna observată în distribuția apei suspendate capilar-de-a lungul profilului solului. Apa suspendată este reținută în soluri destul de ferm, dar până la o anumită limită, cauzată de diferența de presiune creată în meniscusurile suprafețelor superioare și inferioare ale stratului de apă. Dacă această limită a diferenței de presiune este depășită, debitul de apă începe. Apa suspendată capilară se poate deplasa atât în ​​direcția descendentă, cât și în sus, în direcția suprafeței de evaporare. Această mișcare se oprește atunci când capilarele sunt rupte din cauza lipsei de apă. Umiditatea la care se produce acest lucru se numește conținutul de umiditate al rupturii capilare (WRC). Cu mișcarea activă ascendentă a apei în solurile din apropierea suprafeței, se acumulează substanțe conținute într-o formă dizolvată în soluția de sol. Salinizarea solurilor în orizonturile de suprafață se datorează în mare parte acestui fenomen. Acest lucru se întâmplă dacă în solurile din intervalul de înmuiere de pe suprafață există un orizont de acumulare de săruri ușor solubile sau dacă udarea solurilor este efectuată de apele mineralizate.

În solurile cu argilă, cantitatea de apă capilară, dar suspendată și adâncimea de înmuiere a solului datorită acestei forme de apă pot atinge valori considerabile.

Un soi de apă în suspensie capilare, care apar mai ales în solurile nisipoase este fundul apei cu suspensie capilară (fig. 20). Apariția acesteia în sol de textură ușoară provine din faptul că, în aceste soluri predomină mărimea porilor mai mare decât mărimea capilarelor. În acest caz, apa este prezentă în sol sub formă de clustere separate în locurile de contact de - Single coteț - particule solide în lentila formă biconcave ( „manșetă“) deținute de forțe capilare (Figura 6.).

Apă legată

Figura 6. Apa capilară suspendată la capăt.

Susținută-a suspendat capilar în cea a solului a apelor subterane strat mai gros de o fundamenta cu granulație fină, cu un strat de grosier, peste limita acestor straturi schimba stratificat-vodaob. Grosimea laminatului datorită modificărilor dimensiunii capilarelor la interfața dintre orizonturi fine și grosiere sunt meniscuri suplimentare mai mici, care ajută să păstreze o anumită cantitate de apă capilară, care este așa cum a fost „plantat“ pe meniscului.

Prin urmare, în stratul stratificat, distribuția apei capilare are propriile sale particularități. Astfel, la straturile limită de distribuție diferită a dimensiunii particulelor observate creșterea vlazhnos-ti, în timp ce în condiții de umiditate a solului omogen egale uniform scade sau în jos profilul (dacă apa capilară Mob-shennoy), fie în sus de-a lungul profilului (dacă capilar-podper- acea apă). Conținutul de umiditate al secvenței sol-sol din straturi, alte lucruri fiind egale, este întotdeauna mai mare decât conținutul de umiditate al straturilor omogene.

Apa capilară este lichidă prin starea sa fizică. Este foarte mobil, este capabil de completare a stocurilor de apă în stratul de suprafață a solului cu un consum greu al plantelor sale sau a unei substanțe prin evaporare se dizolvă în mod liber și deplasează săruri solubile, coloizi, pastă subțire.

Apa gravitațională este apă liberă care nu este reținută de forțele de sorbție și capilare și se mișcă în jos sub influența gravitației.

Se caracterizează printr-o stare lichidă, solubilitate ridicată și capacitatea de a purta săruri de stare dizolvată, soluții coloidale și suspensii subțiri. Apa gravitațională este împărțită în acvifere gravitaționale permeabile și acvifere de apă (susținută de apă gravitațională).

Apa gravitațională din apa de evacuare se deplasează de-a lungul porilor și fisurilor solului de sus în jos. Aspectul său este asociat cu acumularea de apă în sol, care depășește forța de menținere a meniurilor în capilare. Apa gravitațională nu numai că cauzează eliminarea sau migrarea orizontală a elementelor chimice, dar poate provoca și o lipsă de oxigen în sol.

Stratul acvifer - este la sol, a solului și a apelor subterane și sol (sol cocotata), satureze solul și stratul de sol la o stare în care toți porii și pro-mezhutki din sol sunt umplute cu apă (fără pori cu aer pinch lennym). Aceste ape pot fi fie stagnante, fie curg în panta orizontului rezistent la apă. Acestea sunt reținute în sol și sol datorită permeabilității scăzute a solurilor subiacente.

Prezența unor cantități semnificative de apă-libere gravitational în sol - fenomen nefavorabil, ceea ce indică-yuschee temporară sau permanentă de umiditate excesivă, creând astfel condiții anaerobe în sol și procesul de dez-Tia glei.

Diferențierea apei din sol în diferite forme, este necesar să se înțeleagă că această separare este foarte condiționată, deoarece apa este sub influența mai multor forțe simultan (Figura 7). Disponibilitatea diferitelor forme de apă pentru plante este prezentată în Fig. 8

Figura 6. Forme de apă în sol. 1 - particule de sol; 2 - apă gravitațională; 3 - apă higroscopică; 4 - aerul din sol; 5 - apă de film; 6 - zona de apă capilară deschisă; 7-8 de apă capilară; 9 - nivelul apelor subterane; 10 - ape subterane.

Apă legată

Figura 8. Disponibilitatea plantelor pentru diferite forme de apă







Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: