《土壤胶体》PPT课件(I)

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1、第四章土壤胶体和土壤离子交换土壤胶体的构造和性质土壤胶体的类型土壤阳离子交换作用土壤阴离子交换作用内容提要胶体的概念胶体是物质存在的一种状态，是一种分散体系。一种物质分散在另一种物质中所形成的体系，称为分散体系或分散系。根据分散体系中被分散的物质（分散相）的大小，可把分散系分为：粗分散系、胶体分散系和分子、离子分散系。何为分散体系？一般把分散相颗粒直径（非球颗粒则指长、宽、高三向中一个方向的长度）在1-100纳米范围内的分散系称胶体分散系。其颗粒大小介于粗分散系和分子、离子分散系之间。胶体分散系第一节土壤胶体的构造与性质一、土壤胶体的概念土

2、壤中的固相、液相和气相呈互相分散的胶体状态，是一个分散系。即土壤学中所指的土壤胶体是指直径小于2μm或者小于1μm土壤颗粒。胶体微粒胶核双电层决定电位离子层（内）补偿离子层（外）非活性离子层扩散层二、土壤胶体的构造1．微粒核（胶核）微粒核是土壤胶体微粒的核心部分，它是由组成胶体微粒的基本物质的分子群所组成。2．扩散双电层（1）决定电位离子层是吸附在胶粒核表面，决定胶粒电荷正负及大小的一层离子。（2）补偿离子层分为两个层次。一、非活性补偿离子层。二、扩散层。胶体微粒的扩散双电层构造图式3、胶团间溶液即土壤胶体分散系中的分散介质，也即是土壤溶液

3、。土粒土壤溶液1、巨大的比表面积和表面能比表面积：单位质量或物体的总表面积称为比表面积或比面，物体愈小比面愈大。三、　土壤胶体的性质土粒直径(mm)总表面积(cm2)比面(cm2/cm3)103.146131.42600.05628.3212000.0013141660000表面能：由于表面分子的四周不都是相同的分子，受到的力不均衡，使表面分子对外表现有剩余能量，这种能量是由于表面的存在而产生，所以叫做表面能。---内表面：指膨胀性粘土矿物的晶层表面和腐植质分子聚集体内部的表面。---外表面：指粘土矿物、氧化物和腐植质分子暴露在外的表面。土

4、壤有机质的比表面大，表观比表面可达700m2/g。胶体成分内表面积外表面积总表面积蒙脱石700—75015—150700—850蛭石400—7501—50400—800水云母0—590—15090—150高岭石05—405—40埃洛石010—4510—45水化埃洛石40025—30430水铝英石130—400130—400260—800土壤中常见矿物的比表面积（m2/g）2.土壤胶体的带电性由于胶体表面的分子解离或吸附溶液中的离子,使胶粒带电.土壤中所有胶粒都是带电的（胶体的基本条件），这是土壤产生离子吸附和交换、离子扩散、酸碱平衡、氧化还

5、原反应以及胶体的分散与絮凝等现象的根本原因，而这些反应都直接或间接关系到土壤的水、肥、气、热性质。因此，土壤胶体的带电性对土壤肥力性质有重要影响。(1)同晶异质代换作用层状铝硅酸盐粘土矿物在形成时，中心离子可以被其它相近或稍大的同性离子代换而产生电荷，但矿物的结晶构造型式不变。如Al3+代Si4+或Fe2+代Al3+等,这样晶体中就产生了剩余负电荷,这种电荷一旦产生,就不能改变,故称永久电荷。土壤胶体电荷的来源指组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子替代而晶格构造保持不变的现象。四面体中的硅可被铝代换Si4+Al3+八面体中的铝可被铁

6、、镁代换Al3+Fe2+或Mg2+(2)晶格破碎边缘的断键在矿物风化破碎的过程中，晶体晶格边缘的离子有一部分电荷未得到中和，而产生剩余价键，使晶层带电。例如晶格在硅层或铝层截面上断裂，Si—O—Si，Al—O—Al在断裂后，断面上留下Si—O-、Al—O-，从而带负电。(3)胶体表面分子的解离胶核表面的分子或原子团的解离,这种电荷的数量和性质随介质的pH而改变,故称可变电荷。黏土矿物晶面上-OH的解离含水铁、铝氧化物的解离（Al2O3·3H2O)腐殖质上某些官能团的解离（如-COOH）含水氧化硅的解离来源结晶的粘土矿物大部分表面都裸露着—O

7、H原子团，在一定条件下：当H+解离后，则使胶核带负电，如H2SiO3和层状硅铝酸盐粘土矿物中解离H+后使胶核带负电。当OH-发生解离时，则胶核带正电，如Fe(OH)3或Al(OH)3中的OH-解离后则带正电。这种作用与普通酸碱解离相似，受溶液的pH影响，因此称为可变电荷。a.黏土矿物晶面上-OH的解离Al(OH)3+NaOHAl(OH)2O-+Na++H2O胶核中的分子带负电荷的胶体核粒Al(OH)3+HClAl(OH)2++Cl-+H2O胶核中的分子带正电荷的胶体核粒如Al（OH）3在碱性环境中的解离：如Al（OH）3在酸性环境中的解离：

8、Fe(OH)3或Al(OH)3解离H+而成为带负电的胶体，还是解离OH-而成为带正电的胶体主要取决于溶液的pH值。层状硅酸盐晶层上的-OH基可以解离出H+，带负电:结晶体-OH-