Поиск

Основные типы дисперсных систем (часть 3)
13.03.2013

Поглощенные катионы оказывают огромное влияние на почвообразование (в частности, на подзолистый и солонцовый процессы), на структуру почв и такие важнейшие их свойства, как дисперсность, набухание, фильтрация, реакция почвенного раствора и др.; именно через поверхностные явления и процессы можно направленно изменять свойства почв и управлять их плодородием. Изучая влияние состава поглощенных катионов на свойства почв и их плодородие, К.К.Гедройц первым попытался объяснить эти явления на «молекулярно-ионном» уровне (термин предложен А.А.Роде). К сожалению, эта попытка была односторонней, потому что рассматривались свойства лишь одной из контактирующих фаз — почвенного раствора, в то время как свойства поверхности твердой фазы почвы, ее молекулярные и ионные особенности оставались неизученными. Изучение этих особенностей межфазных поверхностей раздела и характера их взаимодействия, в сущности, и является изучением молекулярно-ионного уровня структуры почвы.
На поверхности раздела твердой, жидкой и газовой фаз почвы проявляются те же силы, что и при межмолекулярных взаимодействиях в объеме этих фаз.
Это силы Ван-дер-Ваальса, включающие три вида взаимодействий. Основным из них является дисперсионное взаимодействие, проявляющееся в чистом виде между неполярными молекулами. Дисперсионные силы возникают вследствие того, что флуктуации электронной плотности в одном атоме индуцируют подобные флуктуации в соседнем атоме. Резонанс таких флуктуации приводит к уменьшению общей энергии системы, обусловленной притяжением атомов. Очевидно, что такие силы имеют общий характер и могут возникать между любыми атомами, что и обусловливает их универсальность. Межмолекулярное дисперсионное взаимодействие усиливается при наличии у молекул постоянных диполей ориентационным эффектом, характеризующимся проявлением диполь-дипольного взаимодействия. Чем больше дипольные моменты взаимодействующих молекул, тем больше составляющая ориентационного эффекта. При взаимодействии полярной и неполярной молекул проявляется индукционный эффект, отражающий усиление притяжения благодаря тому, что полярная молекула индуцирует диполь в неполярный. Этот эффект тем сильнее, чем больше поляризуемость молекул.
Оценивая вклад перечисленных эффектов в общую энергию притяжения молекул, следует отметить, что доля индукционного эффекта составляет не более 5%. Доля ориентационного эффекта в значительной степени зависит от дипольных моментов взаимодействующих молекул, но даже для молекул с большим дипольным моментом, например для молекул воды, ориентационный эффект приблизительно равен дисперсионной составляющей. Заметную роль играют водородные связи, но наиболее значительную — ионно-электростатическое взаимодействие.