第6章土壤胶体与与土壤吸收性能.pptVIP

土壤化学性质;一、土壤胶体的概念及种类 ;一、土壤胶体的概念及种类 概念： 土壤胶体：大小在1-100nm的土壤固体颗粒。 实际上直径小于1000nm的土壤粘粒都具有胶体的性质。所以在土壤学中，通常把粒径在1000nm以下的土壤粘粒都作为土壤胶体颗粒，比化学上的胶体颗粒上限大10倍;土壤无机胶体;（一）土壤无机胶体;（二）土壤有机胶体;（三）有机-无机复合胶体;二、层状铝硅酸盐粘土矿物 1 构造特征 基本结构单位 构成层状硅酸盐粘土矿物晶格的基本结构单位是硅氧四面体和铝氧八面体。 ① 硅氧四面体（简称四面体）四面体的基本结构是由一个硅原子和四个氧原子所构成。硅原子位于中央，氧原子占据四个顶点。 ②铝氧八面体 （简称八面体）八面体的基本结构是6个氧原子围绕1个铝原子所构成。铝原子位于中央，氧原子占据六个顶点。 ;硅氧四面体结构示意图;硅四面体;铝氧八面体结构示意图;铝氧八面体;硅氧片和铝氧片 硅氧四面体和硅氧四面体之间通过共用氧原子互相联结就形成了硅氧片。(底层氧离子电性得到中和，成为稳定结构，而顶层氧的电荷没变，还是-1价这样的氧成为活性氧） 铝氧八面体与铝氧八面体通过共用氧原子互相连接就形成了水铝片。（氧原子的电荷由-1.5价变成-1价） 硅氧片与铝氧片（水铝片）称为基本晶片。;硅氧片;硅氧四面体互相联结示意图;硅氧四面体联结成硅氧片,在平面上形成六角形网眼;铝氧片;单位晶层 由于硅片和铝片都带有负电荷，不稳定，必须通过重叠化合才能形成稳定的化合物。 硅片和铝片以不同的方式堆叠，形成层状铝硅酸盐的单位晶层。两种晶片的配合比例不同，而构成1：1型、2：1型。 ;高岭石结构示意图;高岭石结构示意图;蒙脱石结构示意图;粘粒矿物晶格内的同晶异质替代 同晶替代是指在铝硅酸盐形成过程中，硅氧片中的si以及铝氧片中的AL，都可被电性相同、大小相近的其他离子所替代，而晶格构造保持不变的现象。 替代和被替代的离子大小要相近，只有这样才能保证替代后的晶形不发生改变。 同晶异质替代大部分是以低价离子代替高价离子，比如：硅氧四面体中的si 4+可被AL3+或Fe3+代替。铝氧八面体中的AL3+可被Mg2+或Fe2+代替。由于低价离子取代了高价离子的位置，这样就少了一个正电荷，也就是多了一个负电荷，从而胶体带上了负电。 同晶异质替代的结果是晶型不变，但使晶体带电，并且带负电。;2 主要的层状铝硅酸盐矿物;高岭石结构示意图; 蒙脱石： 两层硅氧片中间夹一层铝氧片构成蒙脱石晶层。2：1型矿物。 晶层之间通过范德华力连接相连，联结力弱。水分子和养分离子易于进入晶层之间。 比表面积大，胀缩性、粘结性、粘着性、可塑性很强。 晶格内普遍存在同晶替代作用，对水和阳离子的吸附力强，CEC=60-100 Cmol(+)/kg。 主要存在于风化度低的土壤中。东北的黑钙土 和华北的栗钙土。;蒙脱石结构示意图;三、土壤胶体的构造;土壤胶体颗粒的构造;四、土壤胶体的性质 土壤胶体特性对土壤理化性质和肥力状况起着巨大影响其中影响最大的特性有三个： （一）土壤胶体具有巨大的比表面积和 表面能 （二）胶体带有电荷 （三）土壤胶体存在可改变的状态 ――凝聚与分散 ;（一）土壤胶体具有巨大的比表面积和表面能 比表面积也可叫做比面积，是指每单位重量（或体积）物体的总表面积。比面积＝总表面积/重量 S=1.13*1/r（cm2/g) 单位为m2/g、cm2/g。相同重量的物体，颗粒分得越小，其比面积越大。 由于表面的存在而产生的能量，叫做表面能。物质的比面积越大，吸附能力也越强，由于土壤胶体具有巨大的表面积，因而具有巨大的表面能。 表面能是因为物体表面分子所处的特殊条件引起的。;（二）土壤胶体的带电性 ;2.可变电荷 ： 随着土壤溶液pH变化而变化的电荷叫可变电荷。 可变电荷产生的原因：主要是胶体表面分子或者原子团的解离。 （1）含水氧化硅分子解离 （2）粘土矿物晶面上羟基解离（1:1型粘土矿物解离） （3）腐殖质上某些原子团的解离 （4）含水氧化铁铝表面解离出OH-或H+，带正电荷或负电荷（在pH5时带正电荷） ;;（三）土壤胶体的分散性和凝聚性 土壤胶体有两种存在的状态，一种是胶体微粒相当充分的分散在介质中形成的一种外观颇似溶液的胶体溶液，称为溶胶。 另一种是在外因作用下，胶体微粒聚合在一起形成的处于凝聚状态的胶体，称为凝胶。 溶胶转变为凝胶，这一过程称为凝聚；凝胶也可以转变为溶胶，这一过程称为分散。 ; 影响土壤胶体凝聚和分散的因素： 1.土壤中交换性阳离子的种类：土壤胶体主要带负电核，所以加入阳离有使胶体凝聚的 作用。 土壤中