土壤胶体和土壤离子交换.ppt

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1、第八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和性质一、土壤胶体的概念颗粒直径（非球形颗粒则指其长、宽

2、、高三向中一个方向的长度）在1~100nm范围内的带电的土壤颗粒与土壤水组成的分散系。注：通常情况下，直径小于2µm（或1µm）的土粒便具有胶体的性质，因而被视为土壤胶体颗粒。土壤胶体的结构和性质二、土壤胶体的构造胶核双电层决定电位离子层补偿离子层非活性补偿离子层扩散层胶粒胶团_+___+++++++土壤胶体的结构和性质土壤胶体构造示意图土壤胶体的结构和性质这是胶体的固体部分,土壤中胶核一般由含水SiO2,Fe2O3,Al2O3、次生铝硅酸盐、腐殖质或蛋白质等分子团分子组成。(一)胶核土壤胶体的结构和性质由于内层电荷的静电引力的作用,吸附土壤溶液中相反的离子而形成的:非

3、活性离子层和扩散层（发生离子交换）。(二)双电层1、决定电位离子层(内层)是固定在胶核表面,并决定其电荷和电位的一层离子。2、补偿离子层(外层)土壤胶体的结构和性质注意：把土壤胶粒完全理解为球形构造，显然是错误的。现代土壤学的研究说明，只有土壤有机胶粒，或无定形的氢氧化铁、氢氧化铝、含水氧化硅和水铝英石等矿质胶粒可以认为近似圆球形构造。而土壤中大多数矿质胶粒，例如层状硅酸盐类粘土矿物通过X-射线和电子显微镜的研究，已经明确是层状构造.土壤胶体的结构和性质层状黏土矿物胶体的构造示意图土壤胶体的结构和性质三、土壤胶体的性质1.巨大的比表面积和表面能单位质量或体积物体的总表面

4、积称为比表面积或比面，单位为cm2·g-1或cm2·cm-3。物体分割得愈细小，单体数愈多，总面积愈大，比面也愈大。土壤胶体的结构和性质1cm3物质表面积随分散度变化的情况立方体边长（cm）立方体数目总表面积比表面积（cm2·cm-3）116cm260.110360cm26×100.01106600cm26×1020.0011096000cm26×1030.000110126m26×1040.00001101560m26×1050.0000011018600m26×1060.000000110216000m26×107土壤胶体的结构和性质各粒径土粒的比面土粒（粒径mm）

5、比表面积（cm2·g-1）土粒（粒径mm）比表面积（cm2·g-1）粗砂粒（1）22.6粘粒（0.0005）500nm45,200中砂粒（0.1）226胶粒（0.0001）100nm226,000细砂粒（0.01）2,260胶粒（0.00005）50nm452,000粘粒（0.001）22,600胶粒（0.00001）10nm2,260,000很显然,土粒越细比表面越大,土壤中颗粒的形状多种多样.只有砂粒近似球形,但其表面大多不平,大部分粘粒多为片状,棒状,针状,实际上胶体的表面积比光滑的球体大得多。由于土壤胶体具有巨大表面积，从而具有巨大的表面能。土壤胶体的结构和性质

6、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。土壤胶体的结构和性质(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

7、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。土壤胶体的结构和性质四面体中的硅可被铝代换Si4+Al3+八面体中的铝可被铁、镁代换Al3+Fe2+或Mg2+土壤胶体的结构和性质(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。土壤胶体的结构和性质(3)胶体表面分子的解离胶核表面的分子或原子团的解离