[토양학] 토양화학 (양이온교환, 양이온교환용량, 염기포화도, 토양의 이온흡착)

토양의 이온교환

토양의 이온교환

양이온교환 작용과 기본원리

• 화학량논적 반응
• 가역반응
• 흡착의 세기는 아래의 경우일때 증가한다.
  1) 양이온이 전하가 증가할수록.
  2) 양이온의 수화반지름이 작을수록.
  3) 교환체의 음전하가 증가할수록 
• 양이온의 흡착의 세기

Na < K = NH₄ < Mg = Ca < Al(OH)₂ < H 의 순으로 증가

양이온교환의 중요성

1. 치환성 Ca, K, Mg 등은 식물영양소의 주된 공급원이다.
2. 산성토양의 pH를 높이기 위한 석회요구량은 CEC가 클수록 많아진다.
3. 흡착된 Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, Na⁺, NH⁺₄ 등 양이온들은 쉽게 용탈되지 않는다.
4. 토양에 비료로 사용한 K⁺, NH⁺₄ 등은 토양에서 이동성이 급격히 감소한다.
5. 중금속을 흡착하여 오염확산을 방지한다.
6. 흡착된 농약이 식물에 작용할 시간 제고, 환경오염방지, 경제성 향상

양이온교환능력

• 사토 < 미세사양토 < 양토/미사질양토 < 식양토 < 식토
• 일정량의 토양이나 교질물이 양이온을 흡착,교환할 수 있는 능력 (cation exchange capacity, CEC)
• 건조토양 1kg이 교환할 수 있는 양이온의 총량을 cmolc 로 나타냄
  (cmolc/kg 또는 cmol+/kg)
• 무기 및 유기콜로이드가 흡착할 수 있는 양이온의 총량.

염기포화도, 토양의 이온흡착

염기포화도

- 교환성 염기 : 토양입자 표면에 흡착되어 있는 양이온 중 토양을 산성화시키는 H, AL을 제외한, 토양을 알칼리성으로 만들려는 경향이 있는 Ca, Mg, K, Na 를 교환성 염기라 한다.

- 염기포화도 = (Ca + Mg + K + Na) / CEC X 100%

염기포화도 문제

염기포화도와 pH와의 관계

* 산성토양(= 늙은토양)은 염기포화도가 낮고, 알칼리성 토양(= 젊은토양)은 염기포화도가 높다.

 

토양의 이온흡착

• 흡착 : 이온 등의 용질이 용액으로부터 고형입자의 표면으로 이동하여 집적되는 현상
• 흡착제 : 토양용액이나 공기로부터 용질이나 기체를 취하는 고체 (ex)토양입자
• 피흡착제(=흡착질) : 토양과 같은 고체입자에 의하여 흡착되는 용질과 기체 (ex) 용질, 기체
• 등온흡착 : 일정한 온도에서 흡착제 단위질량당 피흡착제 질량에 대한 용질의 평형농도와의 관계를 구하는것