การดูดซับและการแลกเปลี่ยนไอออน
การดูดซับและการแลกเปลี่ยนไอออนที่พื้นผิวแร่ธาตุและสารอินทรีย์ควบคุมการกักเก็บและการปลดปล่อยสารอาหาร โลหะ และสารปนเปื้อนในดินและตะกอน
Definition
การศึกษาการสะสมของไอออนและโมเลกุลที่รอยต่อของของแข็ง-สารละลายในดินและตะกอน รวมถึงการแลกเปลี่ยนไอออนแบบผันกลับได้และการดูดซับจำเพาะ
Scope
หัวข้อนี้ครอบคลุมการแลกเปลี่ยนแคตไอออนและแอนไอออนบนพื้นผิวที่มีประจุ การดูดซับจำเพาะและการเกิดสารเชิงซ้อนบนพื้นผิวของโลหะและออกซีแอนไอออน ไอโซเทอร์มการดูดซับและการแบ่งส่วนของสารประกอบอินทรีย์ และการพึ่งพาของกระบวนการเหล่านี้ต่อค่า pH ความเข้มข้นของไอออน และคุณสมบัติของพื้นผิว
Core questions
- อะไรคือความแตกต่างระหว่างการแลกเปลี่ยนไอออนที่ไม่จำเพาะกับการดูดซับจำเพาะ?
- ค่า pH และความเข้มข้นของไอออนควบคุมการดูดซับได้อย่างไร?
- ข้อมูลการดูดซับอธิบายโดยไอโซเทอร์มและแบบจำลองสารเชิงซ้อนบนพื้นผิวได้อย่างไร?
- เหตุใดสารปนเปื้อนอินทรีย์จึงแบ่งส่วนเข้าสู่สารอินทรีย์ในดิน?
Key theories
- การเกิดสารเชิงซ้อนบนพื้นผิวและการแลกเปลี่ยนไอออน
- การกักเก็บไอออนครอบคลุมตั้งแต่การแลกเปลี่ยนไฟฟ้าสถิตแบบอ่อนและผันกลับได้บนตำแหน่งที่มีประจุถาวร ไปจนถึงการดูดซับจำเพาะที่แข็งแรงและขึ้นกับค่า pH ผ่านการเกิดสารเชิงซ้อนบนพื้นผิวบนออกไซด์ที่มีประจุผันแปร ซึ่งให้คำอธิบายที่เป็นหนึ่งเดียวของการดูดซับในดิน
Mechanisms
ประจุลบถาวรบนดินเหนียวขับเคลื่อนการแลกเปลี่ยนแคตไอออนแบบผันกลับได้ ในขณะที่ออกไซด์ที่มีประจุผันแปรและตำแหน่งขอบจะก่อตัวเป็นสารเชิงซ้อนบนพื้นผิวแบบวงในและวงนอก ซึ่งความแข็งแรงขึ้นอยู่กับค่า pH และไอออน สารประกอบอินทรีย์ที่ไม่มีขั้วจะแบ่งส่วนส่วนใหญ่เข้าสู่สารอินทรีย์ในดิน ซึ่งอธิบายโดยสัมประสิทธิ์การแบ่งส่วนที่เชื่อมโยงกับปริมาณคาร์บอนอินทรีย์
Clinical relevance
การดูดซับและการแลกเปลี่ยนไอออนเป็นตัวกำหนดความพร้อมทางชีวภาพ การชะล้าง และการเคลื่อนที่ของสารอาหารและสารปนเปื้อน และเป็นหัวใจสำคัญในการทำนายการขนส่งและการออกแบบการบำบัด
History
จากการศึกษาเบื้องต้นเกี่ยวกับการแลกเปลี่ยนเบสในดิน สาขาวิชานี้ได้ก้าวหน้าผ่านการสร้างแบบจำลองสารเชิงซ้อนบนพื้นผิวและการยืนยันด้วยสเปกโทรสโกปีของกลไกการยึดเหนี่ยวในช่วงปลายศตวรรษที่ 20
Key figures
- Garrison Sposito
- Donald L. Sparks
Related topics
Seminal works
- sparks2003
- sposito2008
Frequently asked questions
- ความจุในการแลกเปลี่ยนแคตไอออนคืออะไร?
- คือปริมาณของแคตไอออนที่แลกเปลี่ยนได้ที่ดินสามารถกักเก็บไว้บนพื้นผิวที่มีประจุลบ ซึ่งเป็นมาตรวัดสำคัญของความสามารถในการกักเก็บสารอาหาร