土壤学第四章ppt课件.ppt

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1、第四章　土壤化学性质土壤学　　　　　　　　　　　　　　　　资源环境学院土地资源与农业化学系第一节土壤胶体(soilcolloid)土壤胶体：无机胶体(粘粒)、有机胶体(腐殖质)、有机—无机复合胶体。一、土壤胶体的表面（一）土壤胶体表面类型按表面位置：内表面—膨胀性粘土矿物的层间表面和腐殖质分子内的表面，其表面反应为缓慢的渗入过程。外表面——粘粒的外表面和腐殖质、游离铁铝氧化物等包被的表面，表面反应迅速。土壤学　　　　　　　　　　　　　　　　资源环境学院土地资源与农业化学系按表面的化学结构特点：1.硅氧烷型表面——硅氧片的表面硅氧烷Si—O—Si2∶1

2、型粘粒的上、下两面，1∶1型粘粒1/2面。非极性疏水表面:主要电荷来源为同晶置换(Al3+→Si4+)，少部分是边角断键。土壤学　　　　　　　　　　　　　　　　资源环境学院土地资源与农业化学系2.羟基化表面(R－OH)（水合氧化物型表面）M(金属离子)—OH，铝醇Al—OH，铁醇Fe—OH，硅醇Si—OH等。水铝（镁）片，铁、铝氧化物及硅片边角断键。极性的亲水表面。电荷来源为表面—OH基质子的缔合—OH2+或离解—OH→—O-+H+。3.有机物表面：腐质物质为主的表面[羧基(-COOH)、羟基(-OH)、醌基(=O)、醛基(-CHO)、甲氧基(-OC

3、H3)和氨基(-NH2)]可离解H+离子或缔合H+离子而使表面带电荷。土壤学　　　　　　　　　　　　　　　　资源环境学院土地资源与农业化学系（二）土壤胶体的表面积和比表面比面：单位重量（体积）物体的总表面积。物体颗粒愈细小，表面积愈大。土粒直径(mm)总表面积(cm2)比面(cm2/cm3)10　　3.14　　61　31.42　　600.05　　　628.32　　12000.001　　　31416　　60000土壤学　　　　　　　　　　　　　　　　资源环境学院土地资源与农业化学系膨胀性2∶1型粘土矿物总表面积大，以内表面积为主非膨胀性2∶1型和1∶1

4、型粘土矿物总表面积小，一般以外表面为主（水化埃洛石例外）。水铝英石比表面较大，内、外表面各一半。铁、铝氧化物的比表面与其晶化程度有关，以外表面为主。土壤学　　　　　　　　　　　　　　　　资源环境学院土地资源与农业化学系土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—80

5、0表4-1土壤中常见矿物的比表面积（m2/g）土壤学　　　　　　　　　　　　　　　　资源环境学院土地资源与农业化学系二、土壤表面电荷和电位（一）电荷种类和来源1.永久电荷来源：粘土矿物晶层中核心离子的同晶替代。同晶替代：指硅酸盐矿物的中心离子被电性相同、大小相近的其它离子所代替而矿物晶格构造保持不变的现象。不受介质pH值的影响，也不受电解质浓度的影响。土壤学　　　　　　　　　　　　　　　　资源环境学院土地资源与农业化学系2.可变电荷在介质的酸碱度影响下产生的，其电荷类型和电荷数量均决定于介质的酸碱度，又称pH依变电荷。A、腐殖质产生可变电荷腐殖质具有

6、很多含氧功能团，这些功能团在介质pH值发生变化时，可解离而带电。羧基、酚羟基解离使腐殖质带负电，氨基质子化使腐殖质带正电荷。土壤学　　　　　　　　　　　　　　　　资源环境学院土地资源与农业化学系B、层状铝硅酸盐产生可变电荷1:1型粘土矿物的晶面特点是一面为硅氧烷型表面，另一面则为羟基化表面，后者在介质pH值发生变化时，吸附或释放一个H+，使表面带电。C、氧化物带可变电荷氧化物不带电时的pH值称为电荷零点（ZPC）。pH＞ZPC氧化物带负电pH＜ZPC氧化物带正电土壤学　　　　　　　　　　　　　　　　资源环境学院土地资源与农业化学系氧化物的电荷零点，与

7、金属的价数有关。土壤中的铁、铝氧化物，一般为M2Ｏ3的形态，其ZPC大于6.5而小于10.4，故在酸性条件下，一般带负电很少，甚至带正电。（二）影响土壤电荷数量的因素1.土壤质地土壤所带电荷的数量，80%集中在粒径小于2微米的部分，故粘粒数量愈多的粘质土，带电愈多。土壤学　　　　　　　　　　　　　　　　资源环境学院土地资源与农业化学系2.胶体类型（1）有机胶体带负电荷150～450cmol/kg,平均350cmol/kg；无机胶体为5～100cmol/kg，平均10～80cmol/kg。（2）2:1型粘土矿物带负电量大于1:1型粘土矿物；蒙脱石类带负

8、电量大于水云母类带负电荷量。（3）土壤中氧化物类胶体，由于电荷零点较高，因此一般带负电荷很少，甚至带正电荷。