Energia powierzchniowa i wielkości jej składowych jako parametry określające zwilżalność i stan agregacyjny wybranych minerałów ilastych i gleb

Naturalne układy zdyspergowane są szeroko rozpowszechnione w przyrodzie jako minerały ilaste, diatomity, ziemie okrzemkowe, gleby, aerozole itp. Charakter i właściwości układu zdyspergowanego zależą od stanu skupienia fazy zdyspergowanej i dyspergującej, od stanu rozdrobnienia (układy makro-, mikro-, ultramikrozdyspergowane) jak również od charakteru chemicznego substancji rozdrobnionych oraz wzajemnego stosunku procentowego fazy zdyspergowanej do fazy dyspergującej. Właściwości układów zdyspergowanych komplikują się jeżeli: l) faza zdyspergowana jest wieloskładnikowa tzn. składa się z różnych substancji, 2) faza zdyspergowana posiada charakter palidyspersyjny czyli składa się z ziaren o różnych wymiarach. W związku z dużym rozwinięciem powierzchni, energia powierzchniowa układu zdyspergowanego wzrasta ze wzrostem stopnia dyspersji. Gleby należą do bardzo złożonych układów zdyspergowanych, mają bowiem charakter wieloskładnikowy i palidyspersyjny oraz jednocześnie wielofazowy. Właściwości gleb zależą przede wszystkim od ich składu chemicznego i mineralogicznego (kwarc, glinokrzemiany, minerały ilaste, kalcyt i inne związki zawierające Ca, humus). Minerały ilaste i związki organiczne decydują w głównej mierze właściwościach chemicznych, fizycznych i fizykochemicznych. Strukturę układu glebowego określa rozkład wielkości ziaren, ich stopień agregacji, rozmiary przestrzeni międzyziarnowych (porowatość) oraz wielkość powierzchni właściwej. Rodzaj powierzchni i jej wielkość są czynnikami decydującymi o jej właściwościach: zdolności adsorpcji molekularnej i jonowymiennej, właściwościach elektrycznych, zdolności do hydratacji (zwilżalności powierzchni) oraz tworzenia agregatów. Zjawiska i procesy zachodzące na granicy faz ciało stałe - gaz, ciało stałe - ciecz układu glebowego różnią się od zjawisk zachodzących w fazach objętościowych tym, że podlegają działaniu sił powierzchniowych. Bez rozpatrzenia istoty zjawisk powierzchniowych nie jest praktycznie możliwe zrozumienie i kontrolowanie w skali makro procesów fizykochemicznych zachodzących w glebie np. obserwowane w skalach polowych procesy transportu wody glebowej są odbiciem zwilżalności cząstek fazy stałej gleby, adsorpcji pary wodnej, pęcznienia minerałów ilastych i materii organicznej, hydratacji kationów powierzchniowych, wielkości swobodnej energii powierzchniowej, mikroporowatości itp. Podobnie zwięzłość gleby, struktura, opór jaki ona stawia narzędziom rolniczym jest wynikiem istnienia i wielkości sił międzycząsteczkowych. Istotne również jest poznanie właściwości hydrofizycznych gleb organicznych dla potrzeb melioracji. Właściwości te są także zróżnicowane podobnie jak w glebach mineralnych. Prawidłowe projektowanie melioracji musi uwzględniać to zróżnicowanie. Odwodnienie gleb organicznych powoduje rozkład i zanikanie związków próchnicznych oraz zmiany w ich właściwościach fizycznych. W procesie mineralizacji związków próchnicznych dużą rolę odgrywa jon Ca2+ i minerały ilaste. Od odporności agregatów na rozmywające działanie wody zależy podatność gleb na procesy erozji wodnej.