Мольні відношення елементів

Співвідношення елементів у ґрунті (генетичному горизонті, шарі) унаслідок ґрунтотворного процесу або залишається постійним, або закономірно змінюється.

На основі аналізу співвідношень концентрацій пар елементів одержують принципово важливу інформацію про властивості ґрунтів та їхніх горизонтів, а також про напрям і інтенсивність процесів, які у них розвиваються.

У ґрунтознавстві давно використовують обчислення відношень таких пар, як Величина відношення вказує на тип будови органічних речовин ґрунтів; за величиною відношення характеризують ступінь збагачення гумусу Нітрогеном, а також виявляють деякі особливості гумусоутворення. Величина відношення необхідна як додаткова діагностична ознака для ідентифікації мінералогічного складу. Відношення або використовують для розподілу кір вивітрювання і ґрунтів на типи за їхнім хімічним складом.

Перелічені вище відношення обчислюють як мольні (застарілі терміни − атомні, молекулярні) величини. Щоб обчислити мольні відношення елементів, необхідно знайдений за допомогою аналізу відсотковий вміст елементів поділити на їхню молекулярну масу. Для розрахунків використовують такі формули:

де , − вміст елемента у пробі досліджуваного ґрунту, %;

Відношення обчислюють, використовуючи , як суму . Необхідно спочатку знайти суму молей , яка дорівнює Після цього знайдену суму ділять на число молей SiO₂.

Величини мольних відношень таких пар, як C: O, C: H і C: N найчастіше використовують для інтерпретації елементного складу гумусових кислот, оскільки вони є основою графіко-статистичного аналізу запропонованого Д. ван Кревеленом. Наприклад, за величиною відношення C: H визначають тип будови карбонового скелету гумінових кислот; за величиною відношення C: N судять про рівень збагаченості гумусу на Нітроген; за пропорцією C: O визначають ступінь окиснення гумусових речовин. Окрім цього, застосування діаграм мольних відношень у координатах H: C − O: C допомагає виявити головні хімічні зміни, які відбуваються у процесі гуміфікації органічних решток або унаслідок подальшої трансформації гумусових кислот під впливом ґрунтоутворення.

Установлені величини мольного відношення є основою типізації кір вивітрювання, запропонованої С. В. Зонном. Зокрема, мулиста фракція алітних кір (збагачених на Алюміній) відповідає відношенню < 2,5. Кори сіалітні характеризуються відношенням (у мулистій фракції) > 2,5. Водночас сіалітні кори поділяють на сіалітні та ферсіалітні. Алітні кори також поділяють на алітні (Al₂O₃ різко переважає над Fe₂O₃), фералітні (Al₂O₃ переважає над Fe₂O₃) і феритні (Fe₂O₃ домінує над SiO₂ і Al₂O₃ у всій масі кори). Такий аналіз мольних відношень необхідний для виявлення тенденцій накопичення чи винесення елементів у породі внаслідок вивітрювання.

Для оцінки втрат або накопичення лужних і лужноземельних елементів у продуктах вивітрювання обчислюють такі мольні відношення:

У випадку використання елементного складу як додаткової діагностичної ознаки для ідентифікації глинистих мінералів також розраховують мольні відношення елементів або їхніх оксидів. Встановлено, що каолініт характеризується мольним відношенням Si: Al = 1: 1, або SiO₂: Al₂O₃ = 2. Аналогічним мольним відношенням Si: Al = 1: 1 відзначається мусковіт. У мінералах групи монтморилоніту мольне відношення підвищено до 4.

Необхідно відзначити, що для обчислення елювіально-акумулятивних коефіцієнтів EA_R форма відображення результатів аналізу не має значення. За А.А. Роде, величина EA_R для будь-якого елемента R (або його оксиду) оцінюється формулою:

де R₁ і R₀ − вміст елемента (його оксиду) у досліджуваному генетичному горизонті і в незміненій ґрунтотворній породі, відповідно; S₁ і S₀ − те ж, для елемента (оксиду) − стабільного свідка, який залишається in situ у профілі ґрунту. Роль свідка може виконувати або валовий вміст SiO₂, або SiO₂ кварцу, а також стійких мінералів (турмалін, циркон). Форма подання вмісту (оксид чи елемент) тут не має значення, оскільки відповідні показники містяться і у чисельнику, і у знаменнику.