ATATüRK üNiVERSiTESi iŞLETME SAHASI TOPRAKLARININsPEsiFİK YÜZEYLERİ İLE İLGİLİ BİR ARAŞTIRMA

Hayatt ÇELEBtl

ÖZET

Bu araştırnw., Atatürk Üniversitesi işletme Sahası top­raklarının spesifik yüzey [değerlerini belirlemek amaciyle elealınmıştır. Bu hususla ilgili olarak, saJlada çeşitli yerlerdenYÜZ2yden alınan toprak örnekleri üzerinde çalışılmıştır.

Araştırma konusu saha, genç .alüviyal topraklardan oluş­

maktadır. Saha kuzeyde Karasu ve. güneyde Palandökel1 dağ­

ları ile çevrilmiştir.

Araştırma sahasına ait toprak örneklerinin spesifik yil­zeylerinin ölçümünde bugün için en çok tavsiye edilen ethy­lenc glycol yöntemi uygulanmıştır. Örne.klerin yüzey yük yağımluğu ve elektriki yük sayıları, bunların katyon değişim

kapasitelerinz a.it değerleri ve toplam spesifik yüzeyalanları

di.kkate alınarak geliştirilmiş olan özel formüller yard1.lniylehesap yoluyla bulunmuştur. Katyon değiş,im bıpasitesinin be­lirlenmesinde amonyum asetat yönteminden yararlanılmıştır.

Toprak örneklerinin dış, iç "lAZ toplam spesifik yüzeylerisırasiyle 61,93 - 385,81,. 84,84 - 282,26,' 142,90 - 530,32 m 2/ gr.arasında değişmişt~r. Kontrol amaciyle kullanılan montmoril·loni! kilinde bu değerler sırasiyle, 112,90, 651,94 ı'e 764,84m 2

/ gr. okrak saptanmıştır.

Toprak örneklerinin yüzey yük yoğunluklarıen az 0,32x10-'me/cm' ve en çok da 2,97xl0-6 cm2 dir. ·Montmorillonitte budeğer 1,58x10-6 mE/cm' dir.

(1) Atatürk üniversitesi Ziraat Faküıtesi Toprak İlmi Bölümü Profesörü.Dergi Komisyonuna geliş tarihi: 15.4.1975.

71

Araştırma konusu toprakların elektriki yük sayılarına nitdeğerleri 1,93x102llile 17,88x1()21l me/mz arasında değiştiği sap·tanmış.tır. Montmorillonitte ise bu değer 9,51x1(f'J me/mz ola·rak elde edilmiştir.

Atatürk Üniversitesi İşıetme sahası topraklarının spesifikyüzeyleri ile ilgili olarak yapılmış ı.Olan bu araştırmanın bu sa.hada çalışmalara yararlı olmasını temenni ederim.

i. GİRİş

Toprakların önemU fiziksel ö­liklerinden biri de «-Spesifik yü­zey» dir. Bu özellik; topraklardaorganik madde miktarına, kil mi­nerallerinin çeşitlerine ve tekstür­lerin farldı oluşlanna göre degi­şik durumlar. gösterir. Toprakla­rın önemli özelliklerinden katyondeğişim kapasitesi v~ su tutma ka­pasitesinin de spesifik yüzeyle sı­

kı bir ilişkisi vardır.

Çok küçük danelerden oluş­

tuğu için killerde spesifik yüzeyçok geniştir.Fakat bu, mineraltiplerine göre farklılık gösterir.Örneğin, montmorilIonit ve V'er­mikülit gibi şişebilen killer dış yü- .zeyle beraber oldukça geniş bir içyüzeye sahiptir. Kaolinit gibi şiş­

meyen killer yalnız bir dış yüzeyesahiptir.

Spesifik yüzeyin belirlenme­sinde termo·dinamik, elektrosta­tik ve kinetik prensiplerine dayalı

çeşitli mutlak yöntemler vardır.

Fakat bu yöntemler pratik olı;nadı­

ğından, daha sonra gliserol ve ethy­lene glikol gibi polar bir organik

(2) Spesifik yüzey toprak veya killnve genellikle birimi mı/gr. dır.

72

molekülün tutulması esasına da­yalı daha sıhhatli yöntemler geliş­

tirilmiştir.

Bu çalışmada, araştırma ko­nusu işletme sahasını karakterizeedecek şekilde çeşitli yerlerde yü­zeyden (0-30 cm.) alınan toprakörneklerinin ethylene glikol yön­temi uygulanarak spesifik yüzey­leri belirlenmiştir.

II. LİTERATOR ÖZEn

Adsorpsiyon Prensipleri

Katı bir elsInin bir gazı adsor­be edebilmesi, katı cismin yüze­yinde gaz hacmına oranla dahayüksek bir gaz konsantrasyonu­nun bulunması ile mümkündür.Genellikle gazlar yüzeyde :adsorbeolmak eğilimindedir.Gaz roolekül­leri katı bir yüzeye çarptığında,

katı yüz'eyin atomlannın meydanagetirdiği çekim alanına bağlı ola­rak çekilirler. Bu çekilen gaz mo­lekülleri tekrar gaz haline dönmekiçin yeterli enerjiye sahip olabi­lirler. Gaz moleküllerinin polaritederecesi, moleküllerin yüzeyin kuv-

birim agırlı~na isabet eden alanı ifade ede~

(f = kı P eQ/RT

Burada:

(1 = Bİrim alandaki adsorp-siyon

kı = Sabite

P = Basınç

e = Tabii logaritma tabanı

Q = Adsorpsiyon ısısı

R = Gaz sabitesi

T = Sıcaklık

Bu formülden, sıcaklığın ço­ğalmas-jyle basıncın azalacağı vebasıncın çoğalmasiyle de adsorpsi­yonun artacağı görülmektedir.

Herhangi bir adsorbe edicininsınırlı: bir spesifik yüzeye sahipolduğu ve önceden adsorbe edil­miş olan moleküllerin daha faz­la moleküllerin adsorpsiyonunuetkilediği düşünülerek, aşağıdaki

Langmuir formülü geliştirilmiştir:

vet alanı tarafından çekilmelerinietkilemektedir.

Belirli gazların ve buharların

sabit sıcaklıktaki adsorpsiyonIa­nndan elde edilen bilgiler, toprak­ların ve toprak kolloidlerinin spe­sifik yüzeylerinin belirlenmesindekullanılabilir. Alçak gaz basınçla­

rında birim alandaki adsorpsiyonile basınç, sıcaklık ve adsorpsiyon1sısı arasındaki ilişki aşağıdaki

formülle gösterilmiştir.

v - P basıncı altında birgram adsorbe edicimaddenin adsorbe et­tiği gaz hacmı

kı Sabite

Vın Adsorbe. edici madde ü-zerinde tamamen mo­nomolekülerbir taba­ka oluştuğunda, birgram adsorbe edici ta·rafından adsorbe edi­len gaz hacmıdır.

Sabit sıcaklıkta elde edilenadsorpsiyon donelerine Langmuirformülü uygulanarak ve ,vro he­sabedilerek spesifik yüzey için birdeğer bulunabilir. Bu genellikle,P.'ye karşı PIV grafik edilerek ya-

.pılır ki, sonuç eğrisinin eğimi 1/Vm' e eşittir. Bu değer bilincliğin­

de, adsorbe edicinin spesifik yü­zeyi, V ın içindeki molekül1erin sa­yısını tayin ederek ve bu değeri

adsorbe edilen moleküllerin enkesit ahim ile çarparak hesaplema-.bilir. Langmuir formülünde ikiönemli kabullenme vardır: (1)Moleküllerin yalnız bir tabakası

adsorbe edilir ve (2) Adsorpsiyonısısı, monomoleküler tabakanın

adsorpsiyonu sırasında üniform- .dur. -

Brunauer, Emmett ve Teller;multimoleküler adsorpsiyon teori­sinden yararlanarak adsorbe edile­nin monomoleküler tabakası için­deki moleküller~n sayısının hesap­lanabileceği aşağıdaki formülü(BE~) geliştirmişlerdir:

p 1. P(C-L)-V-(~Po--P-) =VmC + VmCPo

P+

1

kıVm

Burada:

P = Basınç

vP

73

Burada:

P Basınç

V P basıncında emilengaz hacmı

Vın = Adsorbe edicinin tümyüzeyindeki inonomo­leküler tabakası içingerekli gaz hacmı

C Özel formül yardımiy.

le hesaplanan değer.

PO Deney sırasındaki sı­

caklık derecesinde sa·turasyon için gerekligaz b.asıncı

C değerini hesaplamak içinşu formül kullanılır:

logeC = (Eı-Eı)/RT

Burada:

Eı = Adsorbe edilen madde­nin monomoleküler ta­bakasının adsorpsiyonısısı

E2 = Gazın sıvı haline geçiş

ısısı

R Gazla ilgili sabite

T :::: Mutlak sıcaklık -dere­cesi

BET formülünde de iki önem­li kabullenme vardır: (1) tık ta·bakadan sonra .gelen moleküler ta­bakaların tümünün adsorpsiyonısısı, sıvı haline dönüşme ısısına

(Eı) eşittir ve (2) denge anın"da,yüzey üzerindeki sıkışma oranı,

ilk tabakadan veya daha yüksektabakalardan ortaya çıkan bu·harlaşma oranına eşittir.

Alçak basınç koşullarında

BET formülü, Langmuir formülü·

74

ne dönüşür. Geniş ölçüde değişen

adsorpsiyon ısılan nedeniyle ço­ğu adsorbe edicilerin en aktif kı·

sımlarının heterojen olması sonu­cu, Langmuir formülü genelliklekullanılmaz. çoğu adsorbe .edicile­rin yüzeyalanlarının belirlenme­sinde, nispı basınçların (P/Po ) 0,05­0,45 arasında olması halinde BETformülü sıhhatli sonuçlar ver­mektedir. Koordinat eksenleri ü­zerinde PIPo değerine karşılık PIV(P-Po ) grafik edilerek elde. edileneğrinin linear kısmının ordinateksen~ ile kesişme noktası değeri

ve eğiminden yararlanarak Vın de­ğeri hesaplanabilir. Bu değer bilin­diğinde, eğer adsorbe edilen mole­küllerin en kesitalanı da bUini­yorsa,. adsorbe edicinin spesifikyüzeyi de hesaplanabilir. Adsorbeedilenin yoğunluğu, genellikle sı­

vı veya katı haldeki gazın yoğun­

luğu olarak kabul edilir. Molekülbaşına hesaplanan alan, kullanılan

yoğuıiluğa bağlı olarak değişece­

ğinden, bu yöntemle belirlenenmutlak spesifik alanlann doğru­

luğu bu ölçüde kesin değildir.

BET analiz yöntemi birçok a­raştırıcılar tarafından kil mine­ralleri ve topraklar üzerinde nit­rojen, etan, su, amonyak ve diğer

gazların adsorpsiyon izotermleri­ne uygulanmıştır. Motmorillanitkilinin zahiri spesifik yüzeyinin,kullanılan adsorbe edilenin tabia­tma bağlı olduğu ortaya konul­muştur. Örneğin; zayıf adsorbe e­dilenin nitrojen, montromillonitteolduğu gibi kil minerallerinin içtabaka yüzeylerine nüfuz edeme­yeceğinden elde edilen değer ya!-

nız dış yüzeye ait olacaktır. Öteyandan, su ve amonyak gibi dahapolar molekü11er iç tabaka yüzey­leri arasına kuvvetli bir şekilde

nüfuz ederek adsorbe edildiklerin­den spesifik yüzey için çok dahayüksek qeğerlerin elde edilmesineyardım ederler.

Killerin, su adsorpsiyon izo­termlerinden spesifik alanın be­lirlenmesinde BET formülünü uy­gulamanın kritiği yapılmıştır. Sumolekü11eri, katyon etrafında kü­melenme eğiliminde olabilir. Bir-"çok yazılarda suyun adsorbe edi­len tek bir monomoleküler tabaka­sının yoğunluğu konusunda yapı-

, lan kabullenmenin yanlış olabile­ceği kabul ,edilerek mantrormo­nü yüzeyine yaklaştıkça su yo­ğunluğunun azaldığı kesin bir şe­

kilde kanıtlanmıştır. Su adsorpsi­yonu ve BET formülü için ilerisürülen hususlar amonyağın ad­sorpsiyonunda da söz konusudur.

Harkings ve Jura, katılann

spesifik yüzeyinin belirlenmesindeıslanma ısılarının ölçülmesine da·yanan bir yöntem geliştirmişler­

dir. Bu yöntem esasını termodi­namikten almakt~ olup içinedaldırıldığı sıvının buharı ile den­ge halinde bulunan ince bir şe­

kilde kesilmişkatının suya dal·dırılarak ıslanması sırasında or­taya çıkan enerji değişikliğinin

ölçülmesine dayanmaktadır, Kısa­

ca, adsorbe edilen filmin serbestenerjisi sıvınınkine eşittir. Öyle ki,katı, sıvı içerisine daldırıldığında

açığa çıkan enerji sadece daldırıl­

ma ısısının veya yüzeYin kaybol­masına bağlı olabilir. Bu koşullar

altında sıvı içerisine daldınlmış

katının birim alanından ortaya çı­

kan ısı, herhangi bir ekivalanttoplam alandaki sıvının pek çokküçük damlacıklarının aynı sıVl,

içerisine daldırılması halinde or­taya çıkacak 'ısıyla uygunluk gös­terir. Bu mutlak yöntem, porluolmayan katılar için uygundur.Fakat belki de ' toprak ve toprakkolloidlerine uygulanamaz. Çünkiçatlaklar ve tabakalar arasındaki

yerler denge amnda adsorbe edile­nin moleküHeriyle doludur. Buyüzden, bir daldırına ısısına sa­hip değildir.

Harkings ve Jura nispi yön­teminde yararlanılan formül aşa-

,ğıdadır: .

Log PIPo = B- (AjV2)

Burada; A ve B sabitelerdir.P jPo nispi basınç ve adsorbe edi­len buhar veya gaz hacmıdır. Al­çak nispi basınçlarda, ljVZ değeri­

ne karşılık log PIPo değeri koordi­nat eksenine yerleştirildiğinde Aeğimli ve P interseptli linear bir'doğru elde edilir. Herhangi birkatı maddenin S alanı eğirnin ka­re kökü ile orantılı olup şu for·,mülle belirtilir:

S = k Ajl/2

Burada; k parametresi bellibir sıcaklıkta belli bir adsorbe e­dilen için bir sabitedir. Bu değer

porlu özellikte olmayan bir katı

üzerinde önceki paragrafta belir­tilen mutlak yöntemle belirlen­mektedir. ürchiston, su adsorpsi­yon izotermlerinden bazı Yeni Ze­landa topraklarının spesifik yü-

75

zeylerini belirlemiş, nispi Harkings've Jura yöntemi ile BET analizi a~

rasında dikkate değer bir uygun­luk bulmuştur.

Polar Sıvıların TutUlnıas~

Kil molekülleri gaz fazından

olduğu' kadar $-lvı fazından da po­lar molekülleri adsorbe ederler.Kil - su kompleksIeri doğal ortam­da bu şekildeki adsorpsiyon olayı­

na tipik bir örnek teşkil eder. N­kolik gruplara sahip olan polarorganik. moleküner kil mineralle­ri ile benzer şekilde kompleksmeydana getirirler. Etilen glikolve glisero1 montmormonit kiliningenişleyen kısmında iki tabaka ha­linde sırasile 17,1 Ao ve 17,7 Ao

luk c aralığı ile sonuçlanan birtutulmayı göstermiştir. Öte yan­dan, vermikülit kili bu' polar mo­lekül1erin yaklaşık 14 Ao luk bir caralığı veren yalnız bir. tabakasınıadsorhe etmektedir. Polar mole­külleri ile kompleks teşkil etme­deki bu fark, x ışını yansıması ilevermikü1it ve mOhtmorillonitinteşhisinde bir esas olarak kulla­nılmaktadır. Ethylene glycolün'kil mineralleri üzerinde monomo­leküler bir tabaka teşkil etmes·i 0­

layından spesifik yüzeyin hesap­lanması için bu yöntemden yarar­lanılmaktadır. Ethylene glycol bu­harlaşmasının oranı, tüm serbestglikol uzaklaştığından azalır veyalnız tek bir monomoleküller ha·linde adsorbe edilen tek bir taba­ka kalır. Buharlaşma oranının a­zalması sırasında alıkonan glikolmiktarı spesifik alanla ilgili bitfikir vermektedir. Bentonit kili-

76

nin teorik yüzeyi ve ethylene gli­kolün tutulması ölçümlerinden,kil yüzeyinin her m_etre karesi ü­zerinde tek bir tabaka teşkili için0,00031 gr. ethylene glikoıÜn ge­rekli olduğu, anlaşılmıştır. Glikolmoleküllerinin katyon değişim yü­zeylerinde kümeleşebHecekleri ve'gene glikol moleküllerinin en ke­sit alanları hakkındaki kabullen­melerin yanlış olabileceği anlaşıl·

mıştll'. Bununla beraber, bu hu­susta yapılan'çlikkate de~er kanıt­

lamalar, glikol tutulmasının yal­nız katyon değişimkapasitesinin

bir fonksiyonu olmadığını ortayakoymuştur.

Spesifik yüzeyin hesaplanma­sında etilen glikolden yararlanangravimetrik yöntemlerde, etilen'glikolün buhar ,basıncı kritik birönemi haizdir. Bu yöntemlerde;doyurulmuş glikol örn~i, kurukalsiyumklorür üzerine' konur,bunların basıncı alçak bir düzey­de tutulur. Birbiri ardınca yapı­

lan tartımlar, serbest glikol dere-­cesinden, kil yüzeyine bağlı olanglikolün daha düşük bir kayıp de­recesine geçişi gösterecektir. Bunoktada tutulan etilen glikol mik­tarı belirlenebilir. Böylece .spesi­fik yüzeyin hesaplanması, tutUlanglikolün içerisinde her bir mole­külün ortalama bir en kesit alanı

işgal ettiği monomoleküler bir ta­baka içinde var olduğu farzedile­rek yapılabilir. Toprak v~ya. kilörneği ye-kalsiyumklorür ile ser­best edilen glikol yüzeyinde desi­katöre konduğunda buhar basıncı

nispi olarak yüksektir. Böyle birsistem. kullanıldığında sabit bir or-

tam oluşur ve bu sistem içerisindetutulan glikol miktan da sabit birdeğere ulaşır. Tutulan glikol mik­tarı bir monomoleküler tabaka­nın oluşması için gerekli olan mik­tardan fazladır ve spesifik yüzeyelde edilen sonuçtan hesaplana­maz. Örnekler arasındaki kıyasla­

malar tutulan glikol miktan üze­rind~n yapılabilir.

Boşaltılmış bir desikatör içe­risinde küçük örneklerin yüzeyle­ri üzerinde bir monomolekiller ta­baka teşkil etmek için yeterli mik­tarda edilen glikole sahip fazlacabentonit «tampon» olarak kulla­nılmıştır. Bu yöntemle belirli birdenge sağlanmıştır.

Kil mineral yüzeyleri üzerin­deki bir monomoleküler tabakaiçin yeterli miktardan daha az birseviyede buhar basıncını tutmakiçin, kalsiyumklorür - etilen glikoll:J,ileşimi kullanılmıştır. Sistemdeyalnız kalsiyum klorür «,mono­glikolatı> ve kalsiyumklorür iki ka­tı faz oldukları sürece, artan kalsi­yum klorürürün mevcudiyeti ha­linde kalsiyum klorür «mono­glikolat» sabit bir glikol buharbasıncını muhafaza etmek için or­taya ,çıkar. Bu iki materyalin mev­cudiyeti görünüşte glikol buharbasıncını, denge ağırlıklan elde e­dilecek şekilde glikole daha önce­den doyurulmuş küçük toprak ve­ya kil örneklerimn mevcudiyetihalinde dengeler. Bentonit - glikQItamponu üzerindeki örneklerintuttuğu glikol ile kalsiyumklorür«mOlioglikolat» + kalsiyumkloro.rün tuttuğu glikol miktarı arasın­

da yapılan karşılaştırmalar, kalsi-

yumklorür «monoglikolat» + kal­siyumklorür üzerinde daha az birtutulmanın olduğunu ortaya koy"muştur. Böylece, kalsiyumklorür«monoglikolat» üzerindeki glikolbuhar basıncının, toprak yüzeyle­ri üzerindeki glikolün monomole­küler bir tabakasiyle denge halin­deki gIikol buhar basınoına he­men hemen eşit veya çok az fark­lı olduğu görii1ür.

Glikolün sorpsiyonu ve tutul­ması, kil ve toprak örneklerinintoplam spesifik yüzeylerini hesap­lamada en kolay ve en sıhhatli

yöntemlerden biri olduğu halde,bu yöntem de bazı kabullenmelerigerektirir. Birim yüzeyde her­hangi bir monomoleküler tabakaiçinde adsorbe edilen glikol mik­tarım belirlemede 0,00031 +.0.00002gr/ml lik 'glikol değerlerini eldeetmek için Dyal ve Hendricks buhususta kendi deneriıe değerlerini

kullanmış oldukları bentonit kili­nin toplam teorik spesifik alanı­

na bölmüş1erdir. Bu hesaplama­da, glikoiün tüm yüzeyleri kapla­dığı ve tüm moleküler tabakalararasına nüfuz ettiği kabul edil­miştir. Zira bu kabullenmelerfarklı derecede farklı materyaller­le ikna edici olmaktadır. Bu fak­tör materyalin tabiatma bağlıdır.

Bununla birlikte araştırıcılar, bufaktörün doğruluğunu kanıtla­

ma~ için başka bir usulün olma­ması ve kontrolün de gijçlüğü ne­deniyle 0,00031 gr/ml değerini e­sas almışlar ve hesaplama:)'ı bunagöre yapmışlardır. Adsorbe edilenglikolün özgül ağırlığına ait ba­zı hesaplamalardagözlenebilen0,00031 değerinin çıkarılmasında,

77

kaoullenmelerin yalnız kullanılan

bentonit için göz önüne alınma­

ması gereğine işaret edilmektedir.Söz konusu kabullenmeler, gliko­lün adsorbe edilen tabakasının ka"hnlığına ait 3,7 AC luk değerle bir·likte dikkate alınırsa; sıvı halinde·glikolün özgül ağırlığı 1,11 gr/cm3

olarak bulunur. Özgül ağırlıletaki

bu fark iki sebepten ortaya çık­

maktadır: 1) Kil yüzeyi üzerinde· .ki glikol moleküllerinin daha fazlaaçık paketlerrmesi ve 2) Tüm lev­ha biçimli yüzeyler üzerindeki ta­bakaların tamamillı glikol mole­küllerinin teşKil edememesi.

Hidrate olmuş haUoysit, strük- .türel üniteleri arasında yaİnız birglikol veya su tabakasını adsorbeeder. Örnek 75 C C de 12 saat sü­reyle tutulursa, strüktürel ünitelerarasındaki glikol veya su moleküı·

leri halloysit minerali içinde dö­nüşmeyecek şekilde tutulurlar. E­ğer halloysitin iç ytizeyinin ihma­li düşünülüyorsa, bu takdirde ör­nekle"r Pıüs üzerinde değil, 75°C de12 saat süreyle bir desikatörde ku­rutulmalıdır.

Vermikülit iki su tutma taba­kasını çekmekle beraber, bitişik

moleküller kil tabakalan arasın­

da glikol moleküllerinin yalnız birtabakasını adsorbe eder. Böylece,bütün yüzeylerin tek bir glikol ta­·bakası ile kaplandığı görüşü, hid­rate olmuş halloysit ve vermikulitiçin geçerli olmamaktadır. Verıni­

kulit miktarının hesaplanması,ör­neklerin potasyumla doyurulma­lanndan önce tutulan glikol mik­tarı ile potasyumla doyurulmala­rınclan önce tutulan glikol mikta-

78

rı ile potasyumla doyurulmalarm­dan sonra tutulan glikol miktarı

belirlenerek yapılabilir. Potasyumvermikulit kilini kaplar ve böylecetutulan glikol miktarındaki de­ğişme vermikulitin içsel yüzeyleriile birlikte düşünülebilir.

Toprak organik maddesi gli­kolü çok çabuk adsorbe eder. Bo­wer ve Gschwend, çeşitli toprak­larda organik maddenin uzaklaş­

tırılması oranında tutulan glikolmiktarının da azaldığımve bu gibitopraklarda spesifik yüzeyin 558­803 ml/gr arasında değiştiğini sap­tamışlardır. Bu değerler organikmaddeden ari topraklar ve killeregöre kıyaslanırsa, çok farklı ol­dukları aruaşılır. Bu durumu, eti­len glikolün alkoloik grupları iletoprak organik maddesi içindemevcut olabilecek diğer organikgruplar arasında bir sürü kimya­sal reaksiyonların meydana gel­mesine bağlamak yerinde olacak·tır. Dolayısiyle, organik madde­nin sorpsiyon olayı, mineral top­rağın sorpsiyon olayından farklı­

dır.

GlikoIün dış yüzeyleri üzerin­de bir monomolekiller . tabakanınoluştuğu ve bu tabakanın da içyüzeyler üzerindeki monomolekü­ler tabakalarla hemen hemen aynı

buhar basıncına sahip olduğu ile­ri sürülmektedir.

Kil minerallerinin spesifik yü­zeylerinin belirlenmesinde Dia­mond ve Kinter tarafından glise­rol yöntemi kullanılmıştır. Bu a·raştırıcılar, yüksek sıcaklıklarda

gliserol baharının meydana gelme.si ile montmorillonit kilinin mole-

kül tabakalan arasında tek bir ta­bakanın adsorbe olduğunu sapta­mışlardır.

Mehra ve Jackson, karışımlar­

daki montmarillonit ve vermiku­lit miktarlarını gliserol adsorpsi­yonundan yararlanarak belirlemiş­

lerdir.

Kinter ve Diamond (1960) çe­şitli kil mineralleri üzerinde TEA3

yöntemi kullanarak spesifik yüzey­le ilgili olarak yapmış oldukları

bir araştırmada; kil tiplerininiç, dış ve toplam spesifik yüzeyle­rini ml/gr olarak sırasiyle şöyle

bulmuşlardır: Montmorillonit için570, 80,3 ve 649; kaolinit için 28,30 ve 49; illit için 92, 62 ve 135;allophane için 278, 146 ve 293;allophane ve montmormonit için304, 78 ve 336; gibbsite_, kaolinit veclorite için O, 37 ve 37; Palygors­kite için O, 335 ve 165.

Yeşilsoy ve İsmailçelebioğlu

(1968), «Doğu Anadolu'dan Bazı

Toprakların Yüzey Genişliklerinin

ve Yüzey Yük Yoğunluğunun Ta·yini Üzerinde Bir Çalışma}) konu­lu yapmış oldukları biraraştırma­

da; örnek olarak Kars'tan alınan

Ando toprağını, Alpaslan D.Ü. Çift­liğinden alınan aıüv.iyal toprağı,

Ağrıdan alınan Kestane renkli top­rağı ve Erzurum'da Atatürk üni­versitesi İşletm'e sahasından alı­nan Kahverengi toprağı kullanmış­

lar ve şu sonuca varmışlardır:Top­lam spesifik yüzey, dış yüzey ve içyüzeyolarak sırasiyle Anda topra­ğı için 340, 65 ve 275; alüviyal top­rak için 290, 110 ve 180; Kestane

toprak için 370,. 161 ve 209; Kahve­rengi toprak için de 144, 81 ve 63m2/gr. bulunmuştur. Toplam yü­zey Kestane toprakta Ando'danfazla ise de, Ando'nun iç yüzeyininfazlalığı ve katyon değişim kapa­sitesinin yüksekliği, kil mineralkarışımının diğer topraklara gör·edaha genişleyen tabakalı 2: 1 tipimineral ihtiva ettiğini gösterir. Yi­ne bu nedenle, Kestane rengi top­rağın toplam -yüzeyinin fazlalığı,

Ando'ya göre bu toprakta dahayüksek oranda kil fraksiyonununbulunmasına bağlanabileceği be­lirtilmiştir.

Banin ve Aniiel (1970), İsrail

koşullarında 33 toprak tipine aitbozulmamış örnekler üzerindetoprakların fizıksel ve kimyasal ö­zelliklerini ve bunlar arasındaki

ilişkileri saptamışlar; spesifik yü­zeyle katyon değişim kapasitesi,kil, kum, higroskopik su, solmanoktası (15 - Atm.), tarla kapasi­tesİ (1/3 - Atm.), saturasyon yüz­desi ve faydalı su arasında % 1 o­lasılıkla sırasiyle 0,930-, 0,950, ­0.881, 0.972, 0.922, 0.886, 0.865 ve0,702 gibi önemli ilişkiler bulmuş­

lardır. Bu çalışmada araştırıcılar,

spesifik yüzeyle kalsiyumkarbonat,organik madde ve silit arasında

dikkate değer bir ilişki elde ede­memişlerdir.

Baver ve arkadaşları (1972)Fripiat'a atfen, önemli kil mine­raUerinin spesifik yüzeyleri hak­kında genel bilgi vermektedir.Spesifik yüzey montmorillonitkilinde 700-800, vermikulit ki·

(3) TEA, triethylammomum cloradio kısaltılmış olarak .ifadesidir.

79

linde 300 - 500, illit kilinde 100 ­200 ve kaolonit kilinde ise S - 20m2

/ gr. dır. Söz Konusu killerinkatyon değişim kapasiteleri de­100 gramda miliekivalan olarak ka­olinit için 3-5, illit için 1040, ver-

. mikulit için 100-150 ve montmo­rillonit için de 80·150 arasındadır.

Aynı y'azarlar, çeşitli yöntemler uy­gulanarak illit, kaolinit ve mont­morillonii killerinin dış spesifikyüzeyleri ile ilgili değerleri de vet­-mişlerdir. Buna göre, azot gazL(N2), cetyl pyridin~um bromide(OPB.) ve etilen glikol (E.G.) yön­temlerine göre elde edilen sonuç­largram başına metrekare olaraksıra :i:ıfle şöyledir: 93, 96 ve 9l (il­lit 1); 132, 138 \'e J44 (illit 2); 17,21 ve 21 (kaolinit 1); 36, 36 (kaoli­nit 2); 40,9 ve 31 (kaolinit 3); 47,800 (montmorillonit 1); 49, 600(Montınorillonit 2); 101, 800(montmorillonit 3). Bu değedere

göre spesifik yüzey kaolinitte enaz, montmor:lllonitte ise en ,fazla­dır. VermikuHt illitten daha fazlaspesifik yüzeye sahiptir.

Aynca, Baver ve arkadaşlan

(1972) Greene ve Kelly'e atfen,spesiHk yüzey değerlerini kaolinit1, kaolinit 2, kaolinit 3, kaolinit 4,hydrous mica 1, hydrous mica 2,hydrous ınica 3, lıydrous mica 4,montmorillonit 1; montmorillonit·2 ve montmoriIlonlt 3 için sırasiy­

le 14,8; 12,0; 11,0; 25,0; 150; 110;160; 250; 690; 640; '700 m2/gr ola­rak yazmaktadırlar.

Gene, Baver ve arkadaşları

(1972) killerin spesifik yüzeyleri­nİn hesaplanmasında kullanılmak

üzere özel bir formülden de söı

80

etmektedirler. Killerin spesifikyüzeylerini tahmini olarak verenbu formül aşağıdadır:

S = 2/pd

Burada:

S = Spesifik yüzeY, m2/grp = Zerre dansitesi, gr/cm3

d = Kil plakalan arasındaki

mesafe, AO

Tamamen disperse olmuş birmontmQrillonit kilinin d =10 A°ve p = 2,68 gr/cm3 değerleri dik­kate abnarak bu formülie spesifikyüzeyi hesaplanacak olursa, tak­rioen 750 m2/gr bulunur ki, bu damontmorilloni t kilinin gerçek spe­sifik yüzey değerine yakın bir ra­kamdır. Teorik olarak, dispersi­yon durumundaki montmorillonitkilinin spesifik yüzeyi, bu kıl üni­tesinin dimensiyonu olan 8 . 1ascm2/gr. değerine eşittir ki bu da800 m2/gr dır.

Escard BET yönteminden ya­rarlanarak çeşitli kil örneklerininspesifik yüzeyleri ile ilgili şu de­ğerleri vermiştir: Attapugit 140, il·lit 113, kaolinit 22, montmorillo­nit 82, nontronit 72, sepiolit 392mı/gr. MontmoriIlonit ve nontra­nit için verilen bu değerler bunla·rın dehidrate olmuş örneklerinindış yijzeylerine aittir.

• Nelson ve Hendricks'e atfen,Grim (1968) tarafından bazı önem­li kil minerallerininçeşitli sıcak­

lık derecelerinde gram başına

metrekare olarak spesifik yüzeyle-i re ait verilen değerler şunlardır:

Kaolinitte 30°C, 200°C, SOO°C,700°C ve 900°C de spesifik yüzey

sırasiyle 15,5, 15,3, 18,1, 16,5 ve1,5; illitte 30°C, 200°C, 500°C ve700°C de 97,1, 92,2, 91,6 ve 80,4;montmorillonitte 30°C de 15,5;halloysitte i~e 30°C de 43,2. İnce

zerreli ve- genişleyen bir kafes ya­pıya sarup olması nedeniyle, mont­morillonitin spesifik yüZeyi düşük

olarak saptanmıştır. Diğer bir de­yimle, analizde kullanılan nitrojenve diğer gazların bu kıl mınerali­

nin potansiyel yüzeyinin büyükbir kısmına ulaşamam,ası bunasebep olarak gösterilebilir.

Negatlf Adsorpsiyon

Spesifik yüzeyin ölçülmesineilişkin bundan önce görÜ'ten yön­temler belli maddelerin kil minew

rallerinin yüzeylerinde pozitif ad·sorpsiyonları esasına dayanmak­tadır. Ancak bu yöntemler, killerinşişmeleri ve kullanılan maddelerinmonomolekiller tabaka halinde yü­zeye oturmaları gibi olasılıklara

sahiptir. İşte bu durumu dikkatealarak, bir kısım araştırıcılar kil­lerin spesifik yüzeylerinin belirlen-

. mesinde negatif adsorpsiyondanyararlanmışlardır.Sulandırılmışe­lektrolit solüsyonlarında kil mine­ralleri negatif elektrik yüküne sa­hip olduğu -için katyonları çeker­ler ve anyonlan' iterler. Solüsyon­daki katyon konsantrasyonu kilyüzeylerindeki konsantrasyondandaha az, buna karşın solüsyonda­ki anyon konsantrasyonu kil yü-'zeylerindeki konsantrasyondan da·ha fazladır. Kil minerallerinin bi­tişik soıÜsyondaki anyonların kon­santrasyonu üzerindeki bu etki«negatif adsorpsiyon» olarak ad­landırılır. Negatif adsorpsiyon

miktarı, elektriksel yüklü bulunanalanın büyüklüğünün bir fonksi­YODudur. Schofield, Gouy'un elek·triksel olarak yüklü parçacıklada

ilgili elektriksel çift tabaka teori·sinden yararlanarak,solüsyon hac­mındaki anyon konsantrasyonun­daki ölçüm değerinden kil mine­rallerinin spesifik yüzeylerinin he­saplanmasıyla ilgili bir yöntemgeliştirmiştir.

De Haan (1965) klor anyonu­nun negatif adsorpsiyonu, eşdeyiş­le bu anyonun negatif yüklü oldu­ğu için negatif yüklü toprak zer­relerinden itilmesi prensipini esasalarak tOP-rakların spesifik yi,iwzeylerini belirlemede yararlanmış­

tır. Araştırıcı, belli toprak örnek­leri üzerinde etilen glikol ve kloranyonunun negatif adsorbsiyonunuyöntemlerini uygulayarak karşı-

.laştırmalı bir çalışma yapmıştır.

cetvel (1) de bu araştırma sonuç­ları ile ilgili değerler görülmekte­dir (Yeşilsoy, İsmailçelebioğlu,

1968).

Baver ve arkadaşları (1972),Schofield tarafından bentonit ki­li üzerinde ne.gatif adsorpsiyonyöntemi uygulanarak elde edilenspesifik yüzey değerlerinin, diğer

araştıncılar tarafından etilen gli­yöntemi uygulanarak elde edilendeğerlerden daha küçük olduğunu

belirtmişlerdir;

Bower ve Goertzen (1959), birgrup toprak örneğini!! negatif' ad­sorpsiyonunu ölçmüşler ve bunun­la etilen glikol tutulması yönte­miyle belirlenen spesifik yüzey a­rasında önemli derecede bir ilişki

elde etmişlerdir.

81

CETVEL 1

Etilen glikol ve klor anyonunun negatif adsorpsİyonuyöntemle-rIne. göre elde edilen spesifik yüzey ve yüzey yük yoğunlu~

değerleri

Spesifik yüzey (m2/gr) Yüzey Yük. Yağ. (10-7 meicm2)

Etilen glikol Negatif adsorp. EtiIen glikolToprak (E.G.) (Cl) (E.G.) Negatif adsorp

1 307* 44,5 0,5 3,22 118 i 28,3 0,6 2,53 247 125,0 1,0 2,14 372 72,4 0,6 3,05 384 182,0 1,3 2,8

6 203 74,2 0,9 2,4

7 219 56,0 0,8 3,3

8 239 93,1 0,9 2,4

9 293 90,3- 0,9 2,810 389 134,0 0,8 2,411 195 76,8 0,9 2,312 313 79,7 0,7 2,9

(*) Bu rakamlar ortalama değerlerdir.

III. MATERYAL ve YÖNTEM

Materyal

Araştırma konusu toprakların

spesIfik yüzeylerinin belirlenme­sinde yararlanılan .:materyal. aşa~·da sıralanmıştır.

1) Çapları 25 cm. olan porse­İen kapaklı pyrex vakuın

desikatörü

2) Basmcı 0,025 mm, civa ha­sıncma kadar düşürebilen

vakum pompası

82

3) Çapları 5 cm. ve yüksekli­ği 2 cm. olan 6 adet alü­minyum kutu

4) Çapı 20 cm. ve yüksekliği

7,5 cm. olan cam kapaklı

kültür kabı

5) Kültürhbmm tabanından

itibaren 2 cm. yüksekliktealüminyum kutuları yer­leştirmek için gözenekliaspestten veya telden ya­ptlmışelek

6) Edlen glikol (Eastman)

7) Fosforpentaoksit (Pı05), 25cm. çaplı desikatör için250 gr.

8) Kalsiyumklorür (CaCk),kurotma tüpüyle

9) Altmış mesh elekten geçi­rilmiş 400 gr. montmoril­lonit kili

Yöntem

CaClz - Glikol SolüsyonununHazırlanması: 120 gr. dolayında 40meshIik CaClı tartılarak litrelik er­lenmayere konmuş ve erlanmayertÜm suyu uzaklaşıncaya kadar210°C de kurutma dolabmda 1-2saat bırakılmıştır. Öte yandan, 20gr. glikol 400 mL. lık bir erlenma­yere konulmuştur. Kurutma do­labmdan alınan CaClı den hemen100 gr. tartılmış ve glikolü haviedenmayere ilave edilerek bir spa­tülle iyice karışiınlmıştır. Soıüs·

yon' soğuduktan sonra, bir kültürkabına alınarak muntazam olarakyerleştirilmiş; sonra kültür kabı

ve içindekiler bir desikatöre alın­

mıştır.

Ön İşlem: Organik maddeyielimin~ etmek için, örnekler hid­rojenperoksit (HıDı) ile muameleedilmiş; yıkanarak veya fazla mik­tarda IN CaCk ile tekrar santrifüjedilerek Ca ile doyurolmuştur.

Kalsiyumklorürün fazlasını uzak·laştırmak için, süspansiyon metil­alkol ile üç defa yıkanmıştır. Ör­nekler havada kurutulup 60 mesh­lik elekten geçirilmiştir. İç yüzey­den başka dış yüzeyin de ölçühne­si yapılmış ve bu amaçla örnekler6OQ°C de fırında iki saat süreyleısıtılmaya terkedilmiştir.

S9rpsiyonun Yapılması: Kil0,3 gr. ve toprak örnekleri ise 1,1gr. dolaylarında alınarak, öncedendarası alınmış alüminyum kutu ilebirlikte tartılmıştır.Örnekler mun­tazam olarak kutunun tabanına

yerleştirilmiştir. Kutu, içinde yak­laşık olarak 250 gr. Pı05 bulunanbir desikatör içine yerleştirilmiş

ve bir saat süreyle bir vakum pom­pasıyla desikatörün havası boşal­

tılmıştır. Musluk kapatılıp örnek­ler sabit ağırlığa ulaşıncaya kadarkurutulmaya terkedilmiştir. Bu­nu sağlamak için örneklerin desi­katör içinde 4 - 5 saat bırakılması

yeterlidir. "Bu örnekler tartıldıktan

sonra, bir pipetle 1 mL. kadar gli­kolle ıslatılmıştır. Örneklerin ıs·

lanması için kutu kurutma dola-.bında SO - 60°C de birkaç dakikabekletilmiştir. Kutu kapağiyla be­raber, yaklaşık 120 gr. CaCk - gli­kol solüsyonunun üstündeki aspesikaidedeki kültür kabma yerleş­

tirilmiştir. Küıtür kabı kapatıla­

rak bir desikatöre alınmıştır. Ör­nekler ve CaCIı - glikol solüsyonu,desikatördeki kültür kabı içindeglikol buharının diffüzyonunu ko­laylaıştırarak bir dengenin sağ­

lanmasını hizlandırmak amaciylebir araya getirilmişlerdir. Bir saatsüreyle vakum uygulanarak desi­katör boşaltılmış, musluk kapatı­

larak desikatörun 25 ± I°C lik birsıcaklıkta kalmasına müsaade e­dilmiştir. Böylece 16 - 24 saat son­ra tekrar vakuID yanm saat sürey­le çalıştırılmıştır.

Kutu yaklaşık 48 saat süreyledesikatörde kaldıktan sonra, va­kuma son verilmiş; desikatör ve

83

kültürkabı açılarak alüminyum

kutulann kapaklan üzerlerine yer­

leştirilmiştir. Kutu, kapak ve Ör­

nek tümüyle ayrı ayrı tartılmış;

sonra kapaklar -kutuların altları­

na yerleştirilerek kültür kabına

yeniden yerleştirilmişlerdir. Kül­

tür kabı kapatılıp, 30 dakika sü­

reyle vakunı uyguıanarak. desika­

tör 25 ± I°C de 16 saat bekletil­

dikten sonra,: kutular tekrar tar­

tılmıştir. Bu işlemler 8 '- 16 saat a­

ralıklarla, birbirini takiben iki

tartımm miligramın ondabiri ora­

nında uygunluk gösterinceye ka­

dar yenilenmiştir. Örneklerin tut­

tuğu glikol miktarlarını hesapla­

mak için miIigrarnlann ondabiri

oranında uyum gösteren iki tar"

tımın ortalaması dikkate alınmış­

tır:

Kontrol için kullanılan mont­

morillonit kili ,de yukarıda sözü e­'dilen işlemlere tabi tutulmuştur.

(Mortland, ve Kemper, 1955; Ma­

zurak, 1966).

Araştırma sahası toprak ör­

neklerinin toplam ve dış' spesifik

yüzeylerinin, ölçülmesiyle ilgili he­

saplama işlemleri toplu bir halde

,( Cetvel 2) de verilmiştir.

Katyon Değişim Kapasitesİ:

Katyon' değişim kapasitesinin ana­

lizinde amonyum asetat yöntemi

kullanılmıştır (U.S. Salinity Labo­

ratory Staff, 1954).

Araştıımada Kullanılan

Formüller:

Formül 1.

B

A = C X 0,00031

84

Burada:

A: Total spesifik yüzeyalan,

m2/gr.

B: Kuru toprakta tutulan son

etilehglikol miktarı, gr.

C: Desikatörde P20s üzerın­

de kurumuş toprağın a­ğırlığı, gr.

0,00031: Dyal - Hendricks değeri

(Bir metre karelik bir yü­

'zey üzerindeki bir monola­yer için lüzumlu gram o­

larak etilenglikol miktarı)

Formül 2.

D =. C X 00003.1

Burada:

D: Dış spesifik yüzeyalan,m2.1gr.

p.~ Fırında 600°C de kurutul­

muş toprakta tutulan sonetilenflikol miktarı, gr.

C: Desikatörde PzOs üzerin­

de kurumuş toprağın a­ğırlığı, gr.

0,00031: Dyal - Hendricks değeri.

i.

·FormüI3.

F=A-D

Burada:

F: İç spesifik yüze alan,

m2./gr.

A: Total spesifik YÜ·zey alan,

m2/gr.

D: Dış spesifik yüzeyalan,1I)2'/gr.

FonnÜı4.

AE.Y.S. ='N X 6,02 X ıozı X 10-2

19r.

)tü

r.)

19

r.)

ağt.

{gr.

')19

r.)

tm·/

gr.

)

16,1

166

2,35

01-

-16

,274

416

,274

316

,2'7

420,

1576

0,06

712t

6,45

*16

,010

52,

2189

15,9

380

)2,

1264

16,0

173

16,0

173

16,0

'70

:"0,

0790

0;03

5611

4,84

**~15,9725

2,44

19-

'Y-

16,0

886

16,0

886

16,

860,

1161

0,0

47

5.

153,

2316

,213

62

,44

56

,,1

6,1

15

0le

2,34

7016

,162

016

,162

016

,120

0,04

700,

0192

61,9

3

lk"2

USae)_

16,2

900

2,42

10-

-16

,420

016

,420

016

,420

00,

1300

0,05

3717

3,23

15,9

120

2,41

3515

,631

52,

1330

15,6

784

15,6

783

15,6

782

,i'~

0,04

670,

0193

~62

,26

16,2

216-

-i

-2,4

810;

--

16,3

316

16,3

314

16,3~14'

~;0,

1098

0,04

43'"

.14

2,90

16,0

877

t-2,

4735

i16

,006

52

,39

23

1~,0

513

·1"16

,051

116,O~ıo

,.~!,

0,04

450,

0180

,/~"

58',0

6

16,1

318

2,4

33

6'

--

16,5

322

16,5

321

16,5

$20

0,40

020,

1644

530,

3216

,036

42,

4639

15,9

545

2,38

2016

,144

5'

16,1

442

16

,14

40

;''i'

0,18

950,

0769

"24

8,06

16,3

224

2,55

84-

-1

6,7

34

8"

16,7

340

16,7~40

"ı0,

4116

0,16

09i

•51

9,03

16,0

101

.2,

5291

}15

,939

42;

4584

16,2

425

•16

,242

416

,242

0::::"

10,~026

0,11

9638

5,81

16,2

410

2,49

64-

-16

,582

316

,582

3'16

,518

21

0,33

720,

1351

435,

8116

,254

02,

5398

t6,1

800.

2,46

5816

,331

0,,I

16,3

28q

16,3ı 43

'J.~

0,14

430

,05

68

.18

3,23

15,5

235

.~.1,

7668

--

15,7

262

15,6

890

IS,"

90

'_"0,

1655

0,09

3730

2,26

15,6

645

1,97

85J;

5,64

401,

9580

15,6

868

j,

15,6

865

15,6

8,66

'-0,

0426

0,0

21

5'

69,3

515

,984

72,

4213

-'

-16

,270

516

,255

01

6,2

50

.'0,

2703

0,11

1636

0,00

J5,9

264

2,40

2615

,832

02,

3082

15,9

445

"_15

,924

515

,945

_i0,

0925

0,03

85,.

12

4)9

16,1

525

2,41

68-

-16

,440

016

,422

01

6,4

22

0'

0,26

950,

1115

i\

3s(i:~

16,1

320

2,40

7916

,046

62,

3225

16,1

656

16,1

388

16

,d8

80,

0922

0,03

8312

3,55

.---

-------ı'------'-~___::'---

-~-'---:__:_-

15,9

360

2,37

78-

-16

,300

316

,124

816

,2

90,

1869

0,07

86f

253,

5515

,981

0.

i.

2,45

9815

,920

12,

3989

16,0

775

'16

,00

00

15,

~'50

.:~~,

0,07

490,O~Q4

98;0~

16,0

202

2,43

10--

-:-.

-'

16,2

845

.'16

,169

316

,120

0,14

180,

0583

188,

0616

,155

62,

4459

16,0

912

2;38

1516

,229

0'.

16,1

557

16

,15

0,.

0,06

380,

0261

'84

,19

16,1

68~

2,40

59\'

-i,

'-

16,4

857

16,3

494

16,3~60

,:'

0,17

760,

0738

i23

8;06

16,1

740

~r..

2,52

1016

,105

5,~

2,45

2516

,274

0~

16,1

932

16,1

903

'r

0,08

480,

0336

'ı,

'-10

8,39

14,1

692

,0,4

60

5-

-14

,280

014

,279

014

,278

4'~"

'"0,

1092

0,23

71\)

764,

84ir

I'~

•

14,4

050

0,84

6611

4)43

2"

0,78

4814

,375

014

,373

0i4

,3rr

28.1

0,02

960,

0350

r,11

2,90

ii

--------~~-.-,--,-ı

Burada:

Y.Y.Y.: Topraklann yüzey yük yo­ğunluğu, me./cm2

•

N: Katyon değişim kapasite­si, me./l00 gr.

A: Toplam spesifik yüzey a­lan, m2.fgr.

10-6: Sabit bir değer

Burada:

E.Y.S.: Elektriki yük sayısı, me,!.m2 •

N: Katyon değişim kapasite­si, me./100 gr.

A: Toplam spesifik yüzey a__lan, m2/gr.

6.02·X 1023 : Avogadro sayısı

Fonnül5.

LV. SONUÇLAR ve TARTIŞMA

Araştırma Konusu Toprakla.nn Dış, İç ve Spesifik Yüzeyleri -

Toprak örneklerinin dış, içve toplam spesifik yüzeylerine aitdeğerler. (Cetvel 3) de görülmek­tedir. Bu cetvelin tetkikinden an·laşılacağı üzere, m2/gr. olarak dış

spesifik yüzey en fazla (385,81) 6numaralı ve en az (58,06) 4 nu­maralı öqıeklerde; iç spesifik yü­zey en fazla (282.26) 5 numaralı

ve en az (84.84) 4. numaralı ör­nekle -toplam spesifik - -yuzeyde en . fazla (-530,32) 5 nunia­ralı ve . en az (142,90) 4. numa­ralı örneklerde bulunmuştur.Kont-. ,rol olara.k alınan montm9rillonitbiinde , iç ve toplam spesifikyüzeyler sırasiyle 112,90) 651,94 ve764,84 m2/gr. bulunmuştur.

Araştırma Konwı1U Toprakla­rın Yüzey Yük Yotun1uklan

Araştırma Konusu Toprakla-rm Elektrlki Yük Sayılan .

Araştırmaya konu toprak ör­neklerinin elektriki yük sayısı

17,88 X 1tYD me/m2 olarak en faz­la 1. numaralı örnekte ve 1,93 X 1()31me/m2 olarak en az .da 5 numaralı

örnekte saptanmıştır (Cetvel 5).Gene, örneklerin katyon' değişimkapas~teleri, toplam spesifik yü­zeyleri ve kontrol amaciyle kulla­nılan ıpontmorillonit ldline ait de­ğerlı:r ~ynı cetvelde görülmekte­dir. Montmorillonİ! kilinde elek­triki- yük sayısı 9,51 X 1<r'l me/m2..dir.

Araştırmaya tabi tutulan top-- rak örneklerinin yüzey yük ya­ğunlukla~ı ile beraber, toplam spe- ..sifik 'yüzeyleri ve katyon değişim

kapasUelerine ait değerler toplu­ca (Cetvel 4) de verilmiştir. Top­rakların yüzey yük yoğunluklan

2,97X 10-6 me/cro2 olarak en çok1 numaralı örnekte ve 0,32 X 10-6

me/cm2 olarak da en az 5 numa­ralı 'örnekte bulunmuştur. Öteyandan, kontrol için kul1amlanmontmorillonit kilinde ise bu de-­ğer 1,58 X 10-6 me/cml dir. Aynı

cetvelde, sözü edilen toprakların

katyon değişim kapasiteleri de gö­rülmekted;r ki, bu değerler 100gramda miliekiva1anolarak 16,31(13 numaralı toprak) ve 64,21 cı

numaralı . toprak) arasında birfarklılık göstermektedir. Montmo-

.~ rillonitte ise bu değer 1ıO,52 me/100 gr. olarak saptanmıştır.

X 10-6N

AY.Y.Y.

85

CETVEL 3

Toprak örneklerinin dış, iç ve toplam yüzeyalanları

Toprak örnek Yüzey Alan (ml/gr.)

No. Dışyüzeyalan İç yüzeyalan Toplam yüzeyalan

1 114,84 101,61 216,45ı 61,93 91,90 153,233 62,26 110,97 173,234 58,06 84,84 142,90S 248,06 282,26 530,326 385,81 133,22 519,037 183,23 252,58 435,818 69,35 232,91 302,269 124,19 235,81 360,QO

10 143,55 236,13 359,6811 98,06 155,49 253;5512 84,19 103,87 188,0613 108,39 129,67 238,06

Montmorillonit 112,90 651,94 764,84

CETVEL 4

Toprak örnekleriniit yüzey yük yo~uklanna alt de~rl~r

Katyon değişim YüzeyyükToprak örnek Toplam Yüzeyal'an kapasitesi yo~nluğu

No. (mlgr.) (me/l00 gr.) 10-6 (me/erol)

1 216,45 64,21 2,97ı 153,23 25,56 1,673 173,23 22,75 1;314' 142,90 21,35 1,495 530,32 16,97 0,326 519,03 19,22 ,0,377 435,81 20,45 0,478 302,26 16,89 0,569 360,00 22,13 0;61

10 359,68 18,76 0,5211 253,55 18,13 0,7212 188,06 19,73 1,0513 238,06 16,31 0,69

MontınorilIonit 764,84 120,52 1,58

86

CETVEL 5

Toprak örnekferinin ele,ktriki yük sayılarına ait değerler

Toprak örnekNo.

123456789

10111213

Montmorillonit

Toplam Yüzeyalan(ml/gr.)

2.16,25153,23173,23142,90530,32519,0343581302,26360,00359,68253,55188,062:38,06764,84

Katyon değişim

kapasitesi(me/IOO gr.)

64,2125,5622,7521,3516,9719,2220,4516,8922,1318,7618,1319,7316,31

120,52

Elektrikiyük sayısı

1Q20 (me/ml)

17,8810,057,898,971,932,232,833,373,673,134,336,324,159,51

A STUDY RELATED TO SPESIFlC SURFACE OF THE son.s OFATATÜRK UNIVERSITY FARM ARBA

This study has been under­taken· in order to detect the spesi­fic surface values of the soils ofFarm Area of Atatürk Universityin Erzurum. As related to thissubject it has been studied on thesoil samples taken from thesurface of different places on thearea.

The area studied consists ofyoung alluvial soils and extendsfrom Karasu Channel in the nartnto Palandöken Mountains in thesouth.

The ethylene glycal sorbtion

method which is the most advi­sable one at present, was used inthe deterıninatioD of the spesificsurface of the soils of the areastudied. The surface charge den­sity and electr:ical chargenurribersof the samples were found bycalculating and by special formulasdeveloped considering the valuesof eation -exchange capacities andthe total Spesific surface ar:ea ofthe samples. The ammoniumacetate method was used indetermining cation exchange capa­city.

87

The' external, internal and thetotal spesific surface of the soilsamples varied between 61,93 and385,81; 84,84 and 282,26; 142,90and 530,32 m2/gm., respectively.These yalues for montmorillonitewhich was used as control werefound as 112,90; 651,94 and 764,84mı/gm. respectively.

The surface charge densitiesof the soil samples were between

0,32 X 10-6 me./cmı and 2,97 X

10-6 me/cm2• This value for

montmorillonite was 1,58 X 10-6

me/cm?

The values of the electricalcharge numbers of the sails stu­died were found to be variedbetween 1,93 X 1o:ın me/mı. and17,88 X L0ı0 me/m2

• Thls value'was obtained as 9,51 X ıo:ın me/mı.

for montmoril1onite.

LİTERATüR LiSTESi

Banin, A:,.Amiel, A. (1970) A Cor­relatiVe Study of The ehemi­cal and 'Physical PropertiesOf A Group Of Natural SoilsOf, Israel. Geoderma, An In­ternational Journal Of SoilScience, Volume 3, No. 3,EIsevier Puplishing Company,Amsterclam, sa: 185-198.

Baver L, D. Gardner, W. H. Gard­ner, W. R., (1972) So11 Physics.Fourth Edition, John Wiley

'and Sons, Inc., New York, sa:11-21.

Çelebi, H. (1971) Atatürk Üniver­sitesi Erzurum Çiftli~i Top­raklarının Agregat Stabilitele­ri ve Erozyona Mukavemetle­ri Üzerinde Araştırmalar. A.Üniversi1:e.si· yayınları No. 91,Ziraat Fak. yayınları No.38, A. ü. Basımevi, Erzurum,sa: 1-81.

Grim, R. E. (1968) Clay Minera·logy. Second edition, Mcgrow­Hill Book Company, N€\~

York, sa: 463-465.

88

Haan, F.A.M. (1965) The Interac­tion Of Certain InorganicAnions With Clays and Soils.Wageningen Agricu1tural Re­search Reports, No. 655. Nee·derlands.

Kinter, E. B., Damand, S. (1960)Pretreatment Of Soils andClays For Measurement OfExterllal Surrace Area ByGlycerol' RetentiOn. PergamonPress, New York, sa: 123-133.

Mazurak, A.P. (1966) LaboratoryNotes Of Soil Physics. Agricul­Jural College, Nebraska Uni­versit " Lincoln, U.S.A.

Mortland, M. M., Kemper, W. D.(1965) Spesific Surface. Met­hods of soi! analysis, Part I,American Society of Agro­nomy, Medisan, _ Wisconsin,U.S.A., sa: 532-544.

U. S. Salinity Laboratory Staff(1954) Diagnosis and Impro­ve,ment Of Saline and Aİkali

Soils. Agr. Handbook, No. 60,sa: 100, 101.

Yeşilsoy, M. Ş. 'İsmailçelebioğlu,

Y. N. (1968) Doğu Anadolu'­dan Bazı Topraklann YüzeyGenişliklerinin ve Yüzey Yük

i

Yoğunluğunun Tayini üzerin4

de Bir Çalışma. 1\.Ü. ZiraatFakültesi Zirai Araştırma

Enstitüsü, Araştırma BülteniNo. 24, A. Ü. Basımevi Er-'zurum, sa: 1-18.

89