Откуда берутся его ионообменные свойства?
Цеолиты – это природные минералы с уникальной пористой структурой.
Кристаллическая решетка цеолита состоит из AlO₄ и SiO₄ , которые по строению являются тетраэдрами и сочленены через общий атом кислорода. Получается каркас с системой полостей, сообщающихся между собой каналами.
Помимо алюминия Al, кремния Si и кислорода О в состав цеолитов входят катионы: натрия Na⁺ , калия K⁺ , кальция Ca²⁺ , в меньшем количестве магния Mg²⁺, совсем мало стронция Sr²⁺ , бария Ba²⁺ и др. Эти ионы размещаются на внутренней поверхности каналов и полостей. Они подвижны и могут мигрировать.
Ионный обмен – одна из характерных особенностей цеолитов замещать собственные катионы на другие ионы из контактируемого раствора. Это происходит благодаря наличию сильной ковалентной связи О с Si и Al и слабой ионной связи обменных катионов с алюмокремнекислородным каркасом.
Роль ионного обмена для растений
Нас, цветоводов, интересует возможность обмена с ионами питания растений: макроэлементов калия K⁺ , аммония NH⁴⁺, кальция Ca²⁺ , магния Mg²⁺, железа Fe³⁺ и микроэлементов, например, марганца Mn²⁺, меди Cu²⁺, цинка Zn²⁺
Тут, во-первых, прослеживается четкая зависимость от размера катионов. Ионный обмен возможен между крупными катионами - NH⁴⁺ и K⁺
Во-вторых, ионообменные свойства выше у катионов первой группы таблицы Менделеева (K, Na) по сравнению со второй (Ca, Mg).
- Поэтому мы можем рассчитывать на обмен катионов NH⁴⁺, K⁺, в меньшей степени Ca²⁺ , Mg²⁺.
Помимо ионообменных свойств, благодаря пористой структуре, цеолит имеет хорошие сорбционные качества. Он способен «цеплять» соединения марганца, меди, цинка, никеля и др., что приводит к увеличению их содержания в субстрате в легкодоступной для растений форме.
Подводя итог, сочетание ионообменных характеристик с сорбционными возвышают цеолит над другими сорбентами.
Однако, замечу, что природные цеолиты по химическому составу различаются, что вызывает принципиальные различия в свойствах.
Различие химических свойств природных цеолитов.
По формуле видно, что в цеолитах:
- разное соотношение AlO₄ и SiO₄, из которых состоит кристаллическая решетка;
- разный набор катионов металлов и их количество.
От 1 зависят ионообменные свойства. Чем больше кремния Si, тем выше обменная способность. Максимальная насыщенность ионами свойственна цеолитам, у которых соотношение SiO₂ / Al₂O₃ > 4.
От 2 зависит состав, выделяют около 40 разновидностей цеолита:
- клиноптилолит (max количество Si, преобладают катионы Na, K или Ca)
- морденит (преобладают катионы Na-Ca)
- шамбазит (преобладают катионы Ca)
- филлипсит (преобладают катионы Na-K)
- гейландит, стильбит и др.
Фактически цеолит всегда состоит из нескольких видов в разном количестве, причем даже в одном месторождениях у одного вида разный состав. Именно поэтому у цеолитов такой разный цвет.
Для добавки в субстрат все цеолиты хороши. Наиболее предпочтительный высококремнистый – клиноптилолит, поскольку его ионообменные свойства будут максимальны.
Цеолит и опока
В реальности не существует породы чистого цеолита.
В месторождениях добывают цеолит-содержащие породы: трепелы, опоки, диатомиты, цеолититы. Существуют месторождения, где цеолитов до 80%.
При этом, «опокой» называется порода, в которой цеолита от 1% до 20%. Большую часть составляет опал-кристобалит-тридимитовая фаза, которая наряду с цеолитами является природными сорбентом и характеризуются неплохими адсорбционными и катионообменными свойствами.
Чем больше содержание цеолита, тем порода считается богаче и, соответственно, дороже.
Часто «цеолит» и «опока» считают синонимами и на упаковках заменяют без зазрения совести, что принципиально неверно. Поэтому, если при промывании цеолита в большом количестве появляется мутная взвесь - перед вами опока, содержащая значительное количество глинистых минералов.
Тут вообще всё зависит от добросовестности производителя, с какого месторождения насыпал, качественно ли промыл. Так что при первой покупке, несмотря на описанный состав, лучше сделать тест на вымывание глины.
И в кошачьих наполнителях никогда не будет использоваться дорогой цеолит. В общем-то, на сайте Барсика указано, что в составе опока. Поэтому, если хотите его использовать, то нужно промывать очень тщательно, иначе, огромен риск превратить субстрат в суглинок.