土壤肥料学通论-第8讲-土壤胶体及其吸附性能选编.ppt

2.2 土壤胶体与土壤吸附性能 要点:土壤胶体的概念及基本特性； 土壤胶体的组成； 土壤胶体产生电荷的原因； 土壤的阳离子交换作用； 土壤的阴离子交换作用；;2.2.1 土壤胶体的概念及其基本特性 1.概念：分散质颗粒直径在1-100nm的分散体称为胶体,由胶体微粒所组成的溶液称为胶体溶液. 对于土壤来讲,粒径在1000nm(0.001mm)左右的土粒就呈明显的胶体性质.所以直径在1-1000nm之间的土粒都可归属于土壤胶粒的范围. 根据卡庆斯基制和国际制的粒级分类表,粒径小于0.001mm或0.002mm的土粒属于粘粒,所以土壤粘粒大部分具有胶体性质.;2.土壤胶体的种类： 无机胶体：如铝硅酸盐，Fe、Al、Mn、Ti氧化物 ，硅胶等； 有机胶体：腐殖质、木质素、纤维素、蛋白质等。 有机无机复合胶体：无机胶体和有机胶体复合而成。;3.土壤胶体的构造：;土壤胶体的构造;决定电位离子层：胶核表面带电的离子。 决定电位离子层的特点： 该层带电的离子决定着胶粒的电荷符号和电位大小，故称决定电位离子层； ; ;非活性补偿离子层：距决定电位离子层近，受静电引力大，离子活动小，只能随胶核移动。一般难和粒间溶液中的离子进行交换。;土壤胶体的电性和电位分析： 整个双电层中，决定电位离子层和补偿离子层所带电荷符号相反，电量相等；整个胶粒电性中和。 ;土壤胶体的电性和电位分析： 完全电位：在决定电位离子层界面上所具有的电位势，即决定电位离子层与粒间溶液之间产生的电位差。在一定的胶体分散体系中，其大小基本不变。 动电电位：在非活性补偿离子层界面上的电位势，即非活性补偿离子层与粒间溶液之间产生的电位差。; 动电电位实际上胶体对溶液所表现出来的电位势，即胶体所呈的电性强弱。动电电位随扩散层厚度增加而增大。溶液中离子浓度增大，有效补偿了胶粒表面的电荷，扩散层变薄，动电电位降低。;1.具有巨大的表面积和表面能（表3-4）； 2.具有带电性； 3.具有分散性和凝聚性：由土壤胶体的动电电位引起。 由于胶粒有一定的动电电位，有一定厚度的扩散层相隔，而使胶粒均匀分散在粒间溶液中，使胶???表现出分散性； 当加入电解质时，扩散层变薄，使胶粒相聚成团，表现出凝聚性,胶体的凝集性有助于土壤结构的形成.;2.3.3土壤胶体分散性和凝聚性 与补偿离子种类和浓度密切相关。 不同离子补偿差异较大，一价离子的补偿作用小于二价；扩散层厚，凝聚力弱，呈溶胶状态，如果补偿离子是2价或3价离子，则补偿作用大，扩散层薄，凝聚力强，呈凝胶状态. ;土壤中常见的阳离子引起胶体凝聚作用大小的顺序为: Fe3+Al3+Ca2+Mg2+H+NH4+K+Na+ ;离子浓度对胶体分散和凝聚作用也有很大影响. 即使是凝集力很强的高价离子,如果浓度很小,同样也不能使处于分散状态的溶胶凝集下来. 相反,电解质浓度较高时,同样可以使处于分散状态的土壤胶体变为凝胶状态.;由高浓度的1价阳离子所凝聚形成的凝胶,大多数都是可逆的,可能再形成溶胶. 而由多价阳离子凝聚所形成的凝胶,则往往是不可逆的,所以由2价或3价阳离子所形成的结构体稳定性高,对土壤其他性质也有较好的作用.;土壤胶体所处的状态直接影响土壤的物理性质，进而影响土壤的肥力状况。 一些农业技术措施，如施肥、中耕、浇水、烤田等都可使土壤中的电解质发生变化，从而使胶体的状态发生改变，或局部发生改变，尤其是施用钙质肥料，有促进土壤形成不可逆凝聚的显著作用。;2.3.4土壤胶体的组成;1.层状硅酸盐黏粒矿物 （1）构造特征 A、基本结构单位 硅氧四面体 铝氧八面体;硅氧四面体：由一个硅原子和四个氧原子构成，硅原子在中央，四个氧原子在四周。即(SiO4)4-;铝氧八面体：由一个铝原子和六个氧原子或氢氧原子团构成。铝原子在中央，上下各为三个氧原子或氢氧原子团相联结，构成一个八面体，（AlO6）9-。;B、单位晶片 从化学式上看，四面体为（SiO4）4-，八面体为（AlO6）9-，电性并未中和，在他们形成黏土矿物之前，四面体通过与其相邻的另一个硅氧四面体共用一个氧原子，如此相连，成为六边形网孔，然后再与另外的六角形网孔通过共用氧原子连结形成硅氧片。 ;六角形网孔;铝氧片（Al4O12）12-;C、单位晶层 由于硅氧片和水铝片都带有负电荷，不稳定，硅氧片和水铝片通过叠合形成稳定的化合物。两种晶片的配合比例不同，形成不同的的矿物。;（2）硅酸盐黏土矿物的种类及一般特征;②晶层间通过氢键连接，（每个晶层一面是氧原子，一面是氢氧原子团），连接力强，晶层间距离小，且距离固定，不能扩展，水分和各种离子很难进入其间。;③