KATYON DEĞİŞİMİ

KATYON DEĞİŞİMİ

Kolloid yüzeylerinde adsorbe edilmiş bir katyonun yerini, toprak çözeltisinde bulunan katyonlardan birinin yer alması ve önceden adsorbe edilmiş katyonun toprak çözeltisine geçmesi olayına katyon değişimi denir.

Bitkinin beslenmesi açısından toprakta cereyan eden en

önemli olaylardan biridir.

KATYON DEĞİŞİMİ

Ca= Kolloid + 2H ⁺ 2H ⁺ Kolloid + Ca ⁺⁺

Değişen kalsiyum ve hidrojen miktarları kimyasal olarak birbirine eşdeğerdir.

İşlem iki yönlü olup kireçleme ile Ca++ miktarı artarsa reaksiyon ters yönde cereyan eder.

İşlem toprakta çok hızlı olup dengeleme sürekli sağa sola hareket edebilir.

KATYON DEĞİŞİM KAPASİTESİ

KDK’ si orijinal olarak adsorbe edilmiş olan besin iyonları, baryum ya da amonyum tuzunu kapsayan (Amonyum asetat) değişim çözeltisindeki baryum ya da amonyum iyonları ile yer değiştirilir, sonrasında değişen iyonların miktarı değişim çözeltisinde belirlenir.

KDK’ nin birimi me/100g ya da cmol _c kg ^-1 olarak ifade edilir.

Bir miliekivalan herhangi bir iyonun ya da tuzun birim

ağırlığının iyonun ya da tuzun tesir değerliğine

bölünmesiyle bulunan ekivalan ağırlığın binde biridir.

PROBLEM

Soru: Hacim ağırlığı 1.2 g/cm

olan bir toprakta değişebilir Ca

miktarı 80 me/100 g ise bu toprağın 1dekarında pulluk derinliğinde (0-20cm) kaç kg kalsiyum vardır.

Cevap: 1 dekardaki toprak hacmi =1000 x 0.2 = 200m

1 dekardaki toprak ağırlığı = 200x1.2 = 240 ton

ppm (mg/kg)= me/kg x Eq.Ağ. 80x40/2 = 1600 ppm 1da 0.24kg 1ppm

1da X 1600ppm 384 kg Ca/da

KİLLERİN KATYON DEĞİŞİM KAPASİTELERİ

Saf kil mineralleri için ortalama Montmorillonit: 100 me/100g İllit: 30 me/100g

Kaolinit:8 me/100g değeri verilebilir.

Pratik amaçlarla KDK hesaplamada %1 kil için 0.5 me/100g, %1 organik madde için 2.0 me/100g kabul edilebilir.

Soru: %30 kil ve %3 organik madde kapsayan bir toprakta KDK yaklaşık kaç me/100g?

Cevap: 30x0.5 + 3x2 = 21 me/100g

KDK’SİNİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER

Toprak tekstürü (kil içeriği) Organik madde kapsamı

Kil mineralinin tipi (montmorillonit ya da kaolinit)

BAZLA DOYGUNLUK YÜZDESİ

Bir toprağın içerdiği değişebilir karakterdeki alkali katyonların (Ca, Mg,K,Na) KDK ne (nin yüzdesi olarak miktarlarına) oranına bazla doygunluk %si denir.

Örneğin bir toprakta bazla doygunluk %80 ise negatif yüklerin

%80’ni alkali katyonlar tarafından %20 si H ⁺ , Fe ⁺⁺ veya Al ⁺⁺⁺

gibi asidik katyonlar tarafından işgal edilmektedir.

Kurak ve yarı kurak bölge topraklarının bazlarla

doygunluğu %100 veya yakındır. Yağışlı bölge

topraklarında artan H iyonu konsantrasyonuna bağlı olarak

bazla doygunluk değeri azalmaktadır.

BAZLA DOYGUNLUK YÜZDESİ

KATYON ALIM TEORİLERİ

Çözelti Teorisi

Adsorbe edilmiş katyonların ancak kolloidal materyalden salındıktan sonra ve toprak çözeltisine serbest iyon haline geçtikten sonra alınabilmektedir. Toprakta oluşan H ₂ CO ₃ asitin ayrışmasından oluşan H ⁺ ve HCO ₃ iyonları aracılığıyla olduğu var sayılmaktadır. Çözeltide artan H ⁺ iyonları kolloid yüzeylerinde adsorbe edilmiş diğer katyonlarla yer değiştirmektedirler.

Dolaysız Katyon Alım Teorisi

Bitki kökleri ile toprak kolloid yüzeyleri temas halinde

olduklarında, kökteki H ⁺ iyonlarından bazılarının kolloid

yüzeylerine, kolloid yüzeylerindeki bazı katyonların da bitki

köklerine geçtikleri düşünülmektedir.

BİTKİLERİN KATYON ALIMINI ETKİLEYEN FAKTÖRLER

1) Bazla Doygunluk

Kolloidlerce adsorbe edilmiş bir katyonun yarayışlılığı toplam miktarından ziyade % oranının yüksekliğine bağlıdır.

2) Birlikte bulunan iyonlar

%50 Ca++ %50 Ca++

%50 H + Kolloid %50Na+

Katyonların adsorbsiyon güçleri H ⁺ >Al ⁺⁺⁺ >Ca ⁺⁺ >Mg ⁺⁺ >K ⁺ >Na ⁺