Cation-exchange capacity
केटायन-विनिमय क्षमता (सी. ई. सी.) एक माप है कि मिट्टी के कणों की सतहों पर कितने कैटायन बनाए रखे जा सकते हैं। मिट्टी के कणों की सतहों पर नकारात्मक आवेश सकारात्मक-आवेशित परमाणुओं या अणुओं (कैटायन) को बांधते हैं, लेकिन इन्हें आसपास के मिट्टी के पानी में अन्य सकारात्मक आवेशित कणों के साथ आदान-प्रदान करने की अनुमति देते हैं। यह उन तरीकों में से एक है जिससे मिट्टी में ठोस पदार्थ मिट्टी के रसायन को बदल देते हैं। सी. ई. सी. मिट्टी के रसायन विज्ञान के कई पहलुओं को प्रभावित करता है, और इसका उपयोग मिट्टी की उर्वरता के माप के रूप में किया जाता है, क्योंकि यह कई पोषक तत्वों को बनाए रखने के लिए मिट्टी की क्षमता को इंगित करता है। के +, एन. एच. 4 +, सी. ए. 2 +) पादप-उपलब्ध रूप में। यह प्रदूषक धनायों को बनाए रखने की क्षमता को भी इंगित करता है (जैसे। Pb2 +)। परिभाषा और सिद्धांत कैटायन-विनिमय क्षमता को सकारात्मक आवेश की मात्रा के रूप में परिभाषित किया गया है जिसे मिट्टी के प्रति द्रव्यमान में बदला जा सकता है, जिसे आमतौर पर सी. एम. ओ. एल. सी./कि. ग्रा. में मापा जाता है। कुछ ग्रंथों में पुरानी, समतुल्य इकाइयों का उपयोग किया गया है-मी/100 ग्राम या एम. ई. क्यू/100 ग्राम। सी. ई. सी. को विद्युत आवेश के मोलों में मापा जाता है, इसलिए 10 सी. एम. ओ. एल. सी./कि. ग्रा. की धनायन-विनिमय क्षमता प्रति किलोग्राम मिट्टी में 10 सी. एम. ओ. एल. ना + धनायन (1 इकाई चार्ज प्रति धनायन के साथ) धारण कर सकती है, लेकिन केवल 5 सी. एम. ओ. एल. सी. ए. 2 + (2 इकाई चार्ज प्रति धनायन)। केटायन-विनिमय क्षमता मिट्टी के कणों की सतहों, विशेष रूप से मिट्टी के खनिजों और मिट्टी के कार्बनिक पदार्थों पर विभिन्न नकारात्मक आवेशों से उत्पन्न होती है। फाइलोसिलिकेट मिट्टी में एल्यूमीनियम और सिलिकॉन ऑक्साइड की परतदार चादरें होती हैं। कम चार्ज वाले अन्य तत्वों द्वारा एल्यूमीनियम या सिलिकॉन परमाणुओं का प्रतिस्थापन (जैसे। ए. एल. 3 + के स्थान पर एम. जी. 2 +) मिट्टी की संरचना को शुद्ध ऋणात्मक आवेश दे सकता है। इस आवेश में डिप्रोटोनेशन शामिल नहीं है और इसलिए यह पी. एच.-स्वतंत्र है, और इसे स्थायी आवेश कहा जाता है। इसके अलावा, इन शीट्स के किनारे कई अम्लीय हाइड्रॉक्सिल समूहों को उजागर करते हैं जो कई मिट्टी में पीएच स्तरों पर नकारात्मक आवेश छोड़ने के लिए डिप्रोटोनेट किए जाते हैं। कार्बनिक पदार्थ भी बड़ी संख्या में आवेशित कार्यात्मक समूहों के कारण कैटायन विनिमय में बहुत महत्वपूर्ण योगदान देता है। सी. ई. सी. आम तौर पर मिट्टी की सतह के पास अधिक होता है, जहां कार्बनिक पदार्थों की मात्रा सबसे अधिक होती है, और गहराई के साथ घटती जाती है। कार्बनिक पदार्थों का सी. ई. सी. अत्यधिक पी. एच.-निर्भर है। धमनियों को उनके सकारात्मक आवेश और सतह के नकारात्मक आवेश के बीच विद्युतस्थैतिक अंतःक्रिया द्वारा मिट्टी की सतहों पर अवशोषित किया जाता है, लेकिन वे पानी के अणुओं के एक खोल को बनाए रखते हैं और सतह के साथ सीधे रासायनिक बंधन नहीं बनाते हैं। विनिमय योग्य धनायन इस प्रकार आवेशित सतह के ऊपर फैली हुई परत का हिस्सा बनते हैं। बाइंडिंग अपेक्षाकृत कमजोर होती है, और आसपास के घोल से अन्य कैटायन द्वारा एक कैटायन को आसानी से सतह से विस्थापित किया जा सकता है। मिट्टी का पी. एच. मिट्टी के हाइड्रॉक्सी समूहों या कार्बनिक पदार्थों के डिप्रोटोनेशन से नकारात्मक आवेश की मात्रा आसपास के घोल के पी. एच. पर निर्भर करती है। पी. एच. बढ़ाना (अर्थात। एच + कैटायन) की सांद्रता में कमी इस परिवर्तनीय आवेश को बढ़ाती है, और इसलिए कैटायन-विनिमय क्षमता को भी बढ़ाती है। माप कैटायन-विनिमय क्षमता को सभी बाध्य कैटायनों को दूसरे कैटायन के केंद्रित समाधान के साथ विस्थापित करके मापा जाता है, और फिर विस्थापित कैटायनों या अतिरिक्त कैटायन की मात्रा को मापा जाता है जिसे बनाए रखा जाता है। बेरियम (बी. ए. 2 +) और अमोनियम (एन. एच. 4 +) का उपयोग अक्सर विनिमायक धनायन के रूप में किया जाता है, हालाँकि कई अन्य विधियाँ उपलब्ध हैं। सी. ई. सी. माप पी. एच. पर निर्भर करते हैं, और इसलिए अक्सर एक विशेष पी. एच. मूल्य पर एक बफर समाधान के साथ बनाए जाते हैं। यदि यह पी. एच. मिट्टी के प्राकृतिक पी. एच. से अलग है, तो माप सामान्य परिस्थितियों में सही सी. ई. सी. को प्रतिबिंबित नहीं करेगा। इस तरह के सी. ई. सी. माप को "संभावित सी. ई. सी". कहा जाता है। वैकल्पिक रूप से, देशी मिट्टी के पीएच पर माप को "प्रभावी सीईसी" कहा जाता है, जो वास्तविक मूल्य को अधिक बारीकी से दर्शाता है, लेकिन मिट्टी के बीच सीधी तुलना को अधिक कठिन बना सकता है। विशिष्ट मूल्य मिट्टी की धनायन-विनिमय क्षमता इसकी घटक सामग्री द्वारा निर्धारित की जाती है, जो उनके व्यक्तिगत सी. ई. सी. मूल्यों में बहुत भिन्न हो सकती है। इसलिए सी. ई. सी. मूल सामग्रियों पर निर्भर है जिनसे मिट्टी विकसित हुई और जिन परिस्थितियों में यह विकसित हुई। ये कारक मिट्टी के पी. एच. को निर्धारित करने के लिए भी महत्वपूर्ण हैं, जिसका सी. ई. सी. पर बड़ा प्रभाव पड़ता है। आधार संतृप्ति कैशन Ca2 +, Mg2 +, K + या Na + द्वारा कब्जा किए गए संभावित CEC के प्रतिशत को व्यक्त करती है। इन्हें पारंपरिक रूप से "बेस कैटायन" कहा जाता है क्योंकि ये गैर-अम्लीय होते हैं, हालांकि वे सामान्य रासायनिक अर्थों में बेस नहीं होते हैं। आधार संतृप्ति मिट्टी के अपक्षय का एक सूचकांक प्रदान करती है और पौधों को विनिमेय कैटेनिक पोषक तत्वों की उपलब्धता को दर्शाती है। एनीयन-विनिमय क्षमता मृदा खनिजों के सकारात्मक आवेश, कैटायन विनिमय के समान सिद्धांत द्वारा एनीयन को बनाए रख सकते हैं। काओलिनाइट, एलोफेन और लोहा और एल्यूमीनियम ऑक्साइड की सतहों पर अक्सर धनात्मक आवेश होते हैं। अधिकांश मिट्टी में धनायन-विनिमय क्षमता आयनन-विनिमय क्षमता की तुलना में बहुत अधिक होती है, लेकिन इसके विपरीत अत्यधिक वातावरण वाली मिट्टी में हो सकता है, जैसे कि फेरालसोल (ऑक्सीसोल)। संदर्भ सामान्य संदर्भ रामोस, एफ. टी. ; डोरेस E.F.G.C। वेबर ओ. एल. एस. ; बेबर डी. सी.; कैम्पेलो जूनियर जे. एच. ; माया जे. सी. एस. (2018) "मिट्टी के जैविक पदार्थ ब्राजील में बिना खेती के उष्णकटिबंधीय मिट्टी की कैशन विनिमय क्षमता को दोगुना कर देते हैं।" जे. साइंस फूड एग्री। 10.1002/jsfa.8881 पर्यावरण रसायन मिट्टी रसायन विज्ञान