第八章 土壤胶体化学和表面化学1.pptVIP

一、硅氧烷型表面 （二）电荷符号 土壤胶体表面电荷有正、负之分，黏土矿物同晶置换一般是低价阳离子替代高价阳离子， 这样产生的永久电荷多为负电荷。因此，大多数土壤一般带净负电荷。 而土壤中的游离氧化铁是土壤产生正电荷的主要物质；高岭石的铝氧八面体的裸露边面，在酸性条件下从介质中接受质子而使边面带正电荷。 土壤的正电荷和负电荷的代数和就是土壤的净电荷。 上述阳离子被层状硅酸盐矿物的晶穴固定作用，阳离子与氧化铁、铝胶体表面氧的结合作用，统称为阳离子的专性吸附。 而土壤胶体专性吸附的金属离子均为非交换态，不能参与一般的阳离子交换反应,只能被亲和力更强的金属离子置换或部分置换，或在酸性条件下解吸。 （二）影响阳离子专性吸附的主要因素 1、pH值 2、土壤胶体类型 氧化锰有机质氧化铁埃洛石伊利石蒙脱石高岭石 * 第八章 土壤胶体表面化学 第八章 土壤胶体表面化学 第一节 土壤胶体 的表面类型与构造 二、水合氧化物型表面 三、有机物表面 第二节土壤胶体表面性质 （一）土壤胶体的表面积 表8－2 土壤中常见粘土矿物的比表面积（m2·g-1） 胶体成分 内表面积 外表面积 总表面积 蒙脱石 蛭 石 水云母 高岭石 埃洛石 水化埃洛石 水铝英石 700-750 400-750 0-5 0 0 400 130-400 15-150 1-50 90-150 5-40 10-45 25-30 130-400 700-850 400-800 90-150 5-40 10-45 430 260-800 一、土壤胶体的比表面 我国几种主要土壤的比表面积： (二)比表面积的测定方法 1、仪器法 2、吸附法 氮气、甘油、乙二醇醚等 总之：2：1型黏土矿物和有机质的含量越高，土壤的比表面积越大。 二、土壤胶体表面电荷 （一）土壤胶体电荷的种类 1、永久电荷(permanent charge) 永久电荷起源于矿物晶格内部离子的同晶置换。 2、可变电荷(variable charge) 随pH的变化而变化的土壤电荷，这种电荷 称为可变电荷。 可变电荷的成因主要是胶核表面分子或原子团 的解离： A. 含水氧化硅的解离 B. 粘粒矿物的晶面上的OH-和H+的解离 C. 腐殖质上某些官能团的解离 D. 含水氧化和水铝石表面的分子中OH-的解离； pH 3.2 ? 从上述四种情况来看，土壤胶体所带的电荷数量和性质与介质的pH值有密切关系。 （三）土壤的电荷数量 土壤电荷的数量一般用每千克物质吸附离子的厘摩尔数来表示(cmol/kg)。 1、土壤电荷主要集中在胶体部分。 2、胶体组成成分是决定其电荷数量的物质基础，土壤胶体组成不同，其所带电荷的数量也不同。 3、土壤胶体组分间的相互作用对电荷数量有影响。 影响土壤电荷数量的因素主要有： C. pH值: 主要影响可变电荷的数量。 B. 土壤胶体的种类: 土壤质地完全相同的两种土壤，它们所带的电荷数量可以完全不同。这是有胶体类型不同所致。 A. 质地: 一般来说，土壤的质地越粘，土粒越细，其电荷总量也越多。所以粘土的电荷数量要比壤土类和砂土类高得多。 当静电引力与热扩散相平衡时，在带电胶体表面与溶液的界面上，形成了由一层固相表面电荷和一层溶液中相反符号离子所组成的电荷非均匀分布的空间结构，称为双电层***。 三、土壤胶体表面电位 图8－2 双电层模型 Boltzmann方程 Cx=Coexp( ) Gouy（1910）和Chapman（1913）提出的双电层模型 ?x=?o exp(-K·x) 式中?o为表面电位，k是与离子浓度、价数、介电常数和温度有关的常数。在室温下：k＝3×107 Z ·Co 1/K称为扩散双电层的厚度 。 离子价数越高，离子浓度越大，K值越大，双电层的厚度越小，因此，增加离子的价数和浓度，可使双层压缩 . 第三节 土壤胶体对阳离子的吸附与交换 一、离子吸附的一般概念 根据物理化学的反应，溶质在溶剂中呈不均一的分布状态，溶剂表面层中的浓度与溶液内部不同的现象称为吸附作用。 凡使液体表面层中溶质的浓度大于液体内部浓度的作用称为正吸附，反之则称为负吸附. 二、阳离子静电吸附 由库仑定律可知: 土壤胶体表面所带的负电荷愈多，吸附的阳离子数量就愈多； 土壤胶体表面的电荷密度愈大，阳离子所带的电荷愈多，则离子吸附得愈牢。 M3+M2+M+ Al3＋Mn2＋Ca2＋K+