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土壤胶体

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7 土壤胶体化学和表面反应

7 土壤胶体化学和表面反应
第七章 土壤胶体化学和表面反应
Soil colloid and Ion Exchange
第一节 土壤胶体 soil colloid
一.土壤胶体概念（soil colloid）
（一）分散系统（分散体系） 分散体系是由两种或两种以上物质组成的，一种物质呈连续分 布状态，量相对也比较大，称为分散介质(分散剂）；另一种物质分 子不连续，量也比较小，称为分散相（质）。分散相如果与分散介 质之间没有明显物理界面，分散体系称为溶液，若果分散介质与分 散相有明显的物理界面，叫做悬浮液（粗分散体系）。当分散相介 于二者之间时，构成了相对稳定的体系，叫做胶体系统。 土壤本身就是一个复杂的 The soil contains minute particles called soil colloids. They are smaller than one hundredth-thousand of a millimeter. Soil colloids are thin and disc-like. There are mineral as well as organic soil colloids. Mineral colloids are usually found to be fine particles of clay minerals.
Isomorphic substitution is the replacement of one atom by another of similar size in a crystal lattice without disrupting or changing the crystal structure of the mineral , either in the tetrahedral or octahedral layer. Excess negative charge also occurs when octahedrally coordinated divalent cations such as Mg(II) or Fe(II) substitute for Al(III) in the octahedral layer. Isomorphic substitution that does not give rise to charge is Fe(III) substituting for Al in the octahedral layer. This is because both cations have a charge of +3.

土壤胶体名词解释

土壤胶体名词解释

土壤胶体名词解释
[ tǔrǎng jiāo tǐ]
土壤中呈胶体状态的物质。

可分为有机胶体、无机胶体和有机无机复合胶体三类。

有机胶体主要是腐殖质，无机胶体是岩石风化的产物。

土壤胶体对土壤结构的形成和肥力变化起重要作用。

胶体是指直径在1—100nm之间的颗粒，但是实际上土壤中直径＜1000
nm的粘粒都具有胶体的性质，所以通常所说的土壤胶体实际上是指直径在1—1000
nm之间的土壤颗粒，它是土壤中最细微的部分。

直径为2～0.001μm土粒的通称可以是矿质的，即土壤矿质胶体(无机胶体)，主要是次生的黏粒矿物。

也可以是有机的，即土壤有机胶体，主要是多糖、蛋白质和腐殖质。

多数情况下是有机矿质复合体，即核心部分是黏粒矿物，外面是有机胶膜，被吸附在矿质胶体表面。

其特性是：(1)其比表面积相当大(1g胶体大约有200～300m2)，具有相当大的反应活性和吸附性；(2)荷电，有很强的离子交换性；(3)它是土壤各种物质最活跃的部分，因而对土壤性质的影响也最大。

土壤胶体

土壤胶体

第二节 土壤吸附性能
•
• • • • • • •
指土壤能够吸收和保持土壤溶液中的分子 和离 子，悬液中的悬浮颗粒、气体及微生物的 能力。 土壤吸收性能： 1、机械吸收：机械阻隔 2、物理吸收性 3、化学吸收性 4、物理化学吸收性 5、生物吸收性
• （1）机械吸收性：是指土壤对物 体的阻留。如施有机肥时，其中大 小不等的颗粒，均可被保留在土壤 中；污水、洪淤灌溉时，其土粒及 其他不溶物，也可固机械吸收性而 被保留在土壤中。 • 主要决定于土壤的孔隙状况。
一、土壤的各种胶体
• 土壤胶体是土壤中最活跃的部分，它们的 质和量对土壤理化性质和肥力水平具有明 显的影响和作用。 • 土壤胶体一般可分为无机胶体、有机胶体、 有机—无机复合胶体。下面我们介绍这三 类胶体。
（一）无机胶体
• 无机胶体：无机胶体在数量上远比有机胶 体要多，主要是土壤粘粒，它包括氧化硅 类、三氧化物类和层状铝硅酸盐等各种类 型，又称粘土矿物，多为结晶态。
• B.扩散层：在非活性补偿离子层的外面，受 到的静电引力小，活动性大。同时还受使离 子均匀分布的热运动的影响，使此层阳离子 随离子距胶粒表面距离的增大而减少，由稠 密到稀疏，呈扩散状态。
（三）土壤胶体的电位及对胶体的 凝聚和分散的影响
• 1、土壤胶体的电位 • 由于胶体的双电层构造，从胶粒表面决定 电位离子层到扩散层外缘产生了电位差， 称为全电位。 • 同一土壤中，电动电位的高低，主要决定 于扩散层的厚度，而扩散层的厚度与离子 电荷数量及离子水化度有关。
（二）土壤胶体的电性
土壤胶体电荷： • 可分为永久电荷和可变电荷两种。 • 永久电荷（内电荷）：粘粒矿物晶层内的 同晶代换所产生的电荷。 电荷数量取决于同晶替的多少。 特点：不受pH的影响。 2：1型矿物带负电的主要原因。

土壤胶体

土壤胶体

胶体类型：
土壤无机胶体（次生粘土矿物）
层状硅酸盐粘土矿物
含水氧化物类胶体
含水氧化硅：带负电，普遍分布于各类土壤中 含水氧化铝、氧化铁：两性胶体，含量因土壤而异
土壤有机胶体：主要为腐殖质 土壤有机无机复合体：农业土壤中胶体存在的主
要形式
（一）土壤无机胶体
无机胶体存在土壤粘粒之中，包括： 层状（铝）硅酸盐矿物：是无机胶体的主要部
（三）化学吸收作用 化学吸收作用是指易溶性盐在土壤中转 变为难溶性盐而保存在土壤中的过程。 这种吸收是化学反应为基础的，也称为 化学固定。 如过磷酸钙施入北方石灰性土壤中形成 磷酸钙沉淀。 化学吸收作用易造成养分的无效化，在 农业生产上应避免这种固定作用的发生
（四）物理化学吸收作用
五、土壤的吸收的性能
1、土壤吸收性能的类型 土壤吸收性能是指土壤能吸收和保持土壤 溶液中的分子和离子悬液中的悬浮颗粒、 气体以及微生物的能力。 （一）机械吸收作用 机械吸收作用是指土壤对进入其中的固体 物质的机械阻留作用。机械吸收作用对养 分的保存只能起部分极其有限的作用。
（二）物理吸收作用 物理吸收作用是指土壤对分子态物质的吸附 保持作用。 土壤物理吸收性能是由表面能所引起的，任 何物体都有减少其表面能以求稳定的趋势。 正吸附：可以使土壤中的许多养分，避免随 着土壤溶液而流失，或成气体而挥发。起到 保肥作用。 负吸附：使土壤中的许多养分，离开土粒， 随着土壤溶液而流失。（CL- 、NO3- 、NO2- ）
同晶替代/同晶替代
同晶替代是指组成矿物的中心离子被电 性相同、大小相近的离子所替代而晶格 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。

土壤胶体.

土壤胶体.

土壤胶体总体显负电荷，使得能够紧密结合土 壤中的许多阳离子。提高保肥性。
酸碱性影响土壤胶体的带电性
3.土壤总电荷 • 土壤总电荷等于永久电荷与可变电荷的总和。
• 一般土壤的pH在5~9之间，大部分土壤胶体都带 负电荷。只有两性胶体和少量的同晶替代可能产 生一定量正电荷。
• 但是，整体上来看，土壤胶体以带负电荷为主。 当pH<5时则可能带较多正电荷。 • 土壤中80%以上的土壤电荷集中于粘粒上
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。（板结）
（四）土壤胶体吸收性的类型及其意义

土壤胶体吸收性：指土壤能吸收和保持土壤溶 液中的分子、离子、悬浮颗粒、气体以及微生 物的能力。 机械吸收 物理吸收 化学吸收 生物吸收 物理化学吸收
土壤胶 体微粒
土壤胶体 分散系
土壤溶液
决定电位离子层 （内层） 非活性层 补偿离子层 （外层） 扩散层
扩散双电层 （1）决定电位离子层 是吸附在胶粒核表面，决定胶粒电荷正负及大小的一层离子。 （2）补偿离子层，分为两个层次。 一、非活性补偿离子层。 二、扩散层。
二.土壤胶体的基本特性
（一）具有丰富的表面积和巨大的表面能。 1.比表面 是一个比值，即每一单位质量或单位容积的表 面积(单位质量比表面积叫质量比表面，cm2/g， 单位容积比表面叫做容积比表面，cm2/m3）。



因土壤胶粒在同样的 土壤环境中带有同种电荷促使胶粒 互相排斥与分散状态，较少凝聚。
向土壤溶液中加入电解质以中和胶粒上的电性，并减少 土壤水分，可促使溶液凝聚。因土壤中的胶体一般情况 下带负电的为多，所以加入阳离子有使胶体凝聚的作用。

土壤胶体

土壤胶体

当土壤胶体解离阳离子和阴离子数量相等，即胶体的 正负电 荷相等时，此时胶体悬液的pH值称为等电点 (isoelectric point)。
b. 含水氧化铁、氧化铝的解离
如三水铝石的pH0值为4.8。 当土壤pH低于pH0值时:（相当于酸性环境） Al2O3·3H2O 2Al(OH)2++2OH当土壤pH高于pH0值时: （相当于碱性环境） Al2O3·3H2O 2Al(OH)2O-+2OH-
土壤胶体的类型
①硅氧片、硅氧四面体
硅四面体 可以共用氧原子
而形成一层，氧
原子排列成为中 空的六角形，称
硅氧片或硅氧层。
土壤胶体的类型
②铝氧八面体 由六个氧原子 （或氢离子）环 绕着一个中心铝 离子排列而成， 氧原子排列成两 层，铝原子居于
两 层 中心孔 穴 内 ，
称水铝片。
土壤胶体的类型
(１) 高岭石（１：１型铝硅酸盐矿物）
0.05
0.001
628.32
31416
1200
60000
---内表面：指膨胀性粘土矿物的晶层 表面和腐植质分子聚集体内部的表面。 ---外表面：指粘土矿物、氧化物和腐 植质分子暴露在外的表面。

表面能：由于表面分子的四周不都是相同 的分子，受到的力不均衡，使表面分子对 外表现有剩余能量，这种能量是由于表面
第二节 土壤胶体的类型
土壤胶体的类型
一、 无机胶体 主要包括：
含水氧化铁
含水氧化铝 含水氧化硅 次生铝硅酸盐类 （即粘土矿物）
土壤胶体的类型
1.含水氧化硅胶体： （游离态无定型）
SiO2.H2O→H2SiO3 带负电 H2SiO3→ H++ HSiO3-→H++ SiO32-

土壤胶体.


蒙脱石矿物结构示意图
2:1型
（1）无机胶体

次生层状铝硅酸盐类：1∶1型的高岭石类；2∶1型的蒙脱石 类及水化云母类。


1∶1型的高岭石类： 二层型（1：1）粘土矿物，硅酸盐层之间由氢键连接， 作用力很强，间隙小，水分子或其他离子很难进入层间。

单位晶胞小，形成的颗粒较大, 其胶体的分散度低, 胀缩 性、黏性和吸收容量小，电荷数量也少。
《土壤肥料学》
Soil and Fertilzers
第二章 土壤的物质组成
1
第四节 土壤胶体
soil colloids
2
一、土壤胶体的概念及种类
1、概念： 胶体：颗粒直径 1-100nm 的分散质分散到分 散剂中，构成的多相系统，称为胶体。
在一般情况下，是把土壤固相颗粒作为分散质，而把土壤溶液和土壤 空气看做分散剂。 土壤胶体是土壤中最细小、最活跃的部分 土壤胶体是土壤肥力性状赖以表现的物质基础中最精华的部分 土壤胶体的组成和性质对土壤的理化性质，如土壤的吸附性、酸碱性、 缓冲性以及土壤结构都有很大的影响
•不同土壤矿物组成不同，比表面积也不同。一般土壤中有机质含量 高，2:1型粘粒矿物多，则比表面积较大，如黑土。 •反之，如果有机质含量低，1:1型粘粒矿物较多，则其表面积就较小， 如红壤、砖红壤。
表面能：由于表面分子的四周不都是相同的分子，受到
的力不均衡，使表面分子对外表现有剩余能量，这种能 量是由于表面的存在而产生，所以叫做表面能。
23
土壤胶体的表面能与表面积呈正相关
土壤中常见粘土矿物的比表面积（m2/g)
胶体成分 蒙脱石 蛭石 水云母 高岭石 埃洛石 水化埃洛石 水铝英石 腐殖质 内表面 700~750 400~750 0~5 0 0 400 130~140 外表面 15~150 1~5 90~150 4~40 10~45 25~30 130~140 总表面 700~850 400~800 90~150 5~40 10~45 430 260~800 800~900

土壤胶体


6×102
6×103 6×104 6×105
0.000001
0.0000001
1018
1021
600m2
6000m2
6×106
6×107
各粒径土粒的比表面积
土粒 （粒径mm） 粗砂粒（1） 中砂粒（0.1） 细砂粒（0.01） 粘粒（0.001） 比表面积 （cm2·-1） g 22.6 226 2,260 22,600 土粒 （粒径mm） 粘粒（0.0005） 500nm 胶粒（0.0001） 100nm 胶粒（0.00005） 50nm 胶粒（0.00001） 10nm 比表面积 （cm2·-1） g 45,200 226,000 452,000 2,260,000
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+
(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。
结晶的粘土矿物大部分表面都裸露着—OH原子团，在 一定条件下： 当H+解离后，则使胶核带负电，如H2SiO3和层状硅铝 酸盐粘土矿物中解离H+后使胶核带负电。 当OH-发生解离时，则胶核带正电，如Fe(OH)3或 Al(OH)3中的OH-解离后则带正电。这种作用与普通酸碱 解离相似，受溶液的pH影响，因此称为可变电荷。
次生铝硅酸盐、腐殖质或蛋白质等分子团分子组成 。
2、双电层
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。 补偿离子层(外层) 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:非活性补偿离子层和扩散层（发生离 子交换）。

6第六讲 土壤胶体


B 蒙脱组：蒙脱石、蛭石等，2：1型，膨胀 性大，电荷多，胶体突出；
是由基性火成岩在微碱性环境下风化而 成的。 广泛分布在我国内蒙古高原、西北东南 部、大小兴安岭、长白山和东北平原的土壤 中。
蒙脱石
是由基性火成岩在微碱性环境下风化而成的。
• Montmorillonite group
clays)
Properties of kaolinite group
高岭组的特性
1:1 layer （ 1:1型）, formula： Al4Si4O10(OH)8 Non-swell-shrink potential (非胀缩性) 四面体片与八面体片通过共用氧原子结合 成一个晶片，晶片间以较强的氢键相连，水化 时基本不膨胀。
Al-O (gibbsite) sheet
Mg-O (brucite) sheet
片状 黑云母 biotite
• Framework silicates 网状硅酸盐矿物
Framework silicates consist of a threedimensional lattice of Si-O tetrahedra linked through their corners.
n (Al4O12)12-
铝氧片
# unite layer 单位晶层
硅片和铝片以不同方式在C轴上堆叠，形成层状 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型和2：1：1型晶层。 1:1 layer structure 2:1 layer structure
1:1型单位晶层 2:1型单位晶层 2:1 :1型单位晶层
The permanent charge is more.电荷数量大

土壤胶体


（二）土壤胶体的带电性
土壤胶体带电性是其主要的特性。 土壤胶体的电荷:永久电荷和可 土壤胶体的电荷 永久电荷和可变电荷 永久电荷和 1.永久电荷：不受土壤溶液pH值变化而影响的电 永久电荷：不受土壤溶液 值变化而影响的电 永久电荷 荷类型称为永久电荷，也叫恒电荷或结构电荷。 荷类型称为永久电荷，也叫恒电荷或结构电荷。 2.可变电荷： 随着土壤溶液 变化而变化的电 可变电荷： 可变电荷 随着土壤溶液pH变化而变化的电 荷叫可变电荷。 荷叫可变电荷。
土壤胶体的特性
（一）具有丰富的表面积和巨大的表面能。 • 1.比表面 比表面 • 是一个比值，即每一单位质量或单位容积的 表面积(单位质量比表面积叫质量比表面,cm2/g， 单位容积比表面叫做容积比表面，cm2/m3）。 • 2:1型黏土矿物,腐殖质具有巨大的比表面
• 比表面能（吸附能力产生的主要原因） 物体内部分子处在周围分子之间，在 各个方向上受到吸引力相等而相互抵消， 表面分子则不同，由于它们与外界的液 体或气体介质相接触，因而在内、外方 面受到的是不同分子的吸引力，不能相 互抵消，所以具有多余的表面能，这种 能量产生于物体表面，故称为表面能。
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。 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、 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， 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， 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， 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。 聚的显著作用。
3.土壤总电荷 土壤总电荷等于永久电荷与可变电荷的总和。 一般土壤的pH在5~9之间，大部分土壤胶体都 带负电荷。只有两性胶体和少量的同晶替代可 能产生一定量正电荷。但是，整体上来看，土 壤胶体以带负电荷为主。当pH<5时则可能带较 多正电荷。 土壤中80%以上的土壤电荷集中于粘粒上 土壤中 以上的土壤电荷集中于粘粒上
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（二）阳离子交换作用的基本特征 1、可逆反应 、 2、等价交换 、 3、受质量作用定律的支配 、
（三）影响阳离子交换的因素 (1)离子价： 高价离子交换能力＞低价离子 离子价： 高价离子交换能力＞ 离子价 (2)离子半径和离子水化半径 离子半径和离子水化半径 (3)离子的运动速度 离子的运动速度 (4)离子浓度 离子浓度 Fe3+ ＞ Al3+ ＞H+＞Ca2+＞Mg2+＞NH4+＞K+ ＞Na+
硅氧四面体结构示意图
铝氧八面体结构示意图
硅氧片和水铝片 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 硅氧片。 硅氧片 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 水铝片。 水铝片 硅氧片与铝氧片（水铝片）称为基本晶片。 晶片与晶片按一定方式堆叠就形成了粘土矿物 的晶层。
（二）胶体带有电荷 1、胶体带电的原因 永久电荷） （1）同晶替代 （永久电荷） 可变电荷） （3）表面分子的解离 （可变电荷）
（三）土壤胶体存在可改变的状态―凝聚与分 土壤胶体存在可改变的状态― 散 状态， 土壤胶体由两种存在的 状态，一种是胶体微 粒相当充分的分散在介质中胶体溶液， 粒相当充分的分散在介质中胶体溶液，称为溶 胶。 另一种是在外因作用下， 另一种是在外因作用下，胶体微粒聚合在一起 处于凝聚状态的胶体，称为凝胶。 形成的 处于凝聚状态的胶体，称为凝胶。
三、土壤胶体的构造
土壤胶体是一种分散系统。土壤胶体分散 土壤胶体是一种分散系统。 系统由胶体微粒（分散相） 系统由胶体微粒（分散相）和微粒间溶液 分散介质）两大部分构成。 （分散介质）两大部分构成。 胶体微粒在构造上可分为微粒核、 胶体微粒在构造上可分为微粒核、决定电 位离子层和补偿电位离子层三部分， 位离子层和补偿电位离子层三部分，决定 电位离子层与补偿电位离子层共同组成胶 体微粒的双电层。 体微粒的双电层。
（四）物理化学吸收作用 土壤的物理化学吸收作用也叫离子交换 作用， 作用，是指土壤胶体补偿离子层中的离 土壤溶液中的离子进行交换的作用。 子与 土壤溶液中的离子进行交换的作用。
（五）生物吸收作用 生物吸收作用是指土壤借助生活于其中 的微生物、 的微生物、植物根系以及一些小动物的 生命活动， 生命活动，把植物营养元素积累保存于 土体中的作用。 土体中的作用。 生物吸收具有三个特点： 生物吸收具有三个特点： 选择性（ 表聚性（ （1）选择性（2）表聚性（3）创造性
阳离子交换量（ 是指在一定PH （四）阳离子交换量（CEC) 是指在一定 时每1000g干土所能吸附的全部交换性阳离子 干土所能吸附的全部交换性阳离子 时每 的厘摩尔数。 的厘摩尔数。 1、胶体含量 、 2、胶体类型 、 3、土壤PH值 、土壤 值
（五）盐基饱和度 指土壤中交换性盐基离子 （K+、Na+、NH4+、Ca2+ 、Mg2+等）总量占 阳离子交换量的百分数
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。 胀缩性、粘结性、可塑性很强。 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。
蒙脱石结构示意图
同晶替代 同晶替代是指组成矿物的中心离子被电 性相同、 性相同、大小相近的离子所替代而晶格 构造保持不变的现象。 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 替代和被替代的离子大小要相近， 这样才能保证替代后的晶形不发生改变。 这样才能保证替代后的晶形不发生改变。
盐基饱和度（ ） 盐基饱和度（%）= 交换性盐基离子总量（ ± 交换性盐基离子总量（cmol/kg±） 阳离子交换量（cmol/kg±） 阳离子交换量（ ± ×100%
它与土壤酸碱反应关系密切。 它与土壤酸碱反应关系密切。
(六)影响交换性阳离子有效度的因素 a、交换性阳离子的饱和度
b、陪伴离子效应
土壤胶体颗粒的构造
胶核 土壤胶粒 土壤胶体分散系 土壤溶液 双电层 补偿离子层 定位离子层（内层） 非活性层 扩散层 反离子 层 胶粒
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： 三个： （一）土壤胶体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 ―――凝聚与分散
胶体凝聚的稳定性
可逆凝聚 不可逆凝聚
五、 土壤的吸收的性能 1、土壤吸收性能的类型 土壤吸收性能是指土壤能吸收和保持土 壤溶液中的分子和离子悬液中的悬浮颗 气体以及微生物的能力。 粒、气体以及微生物的能力。 （一）机械吸收作用 机械吸收作用是指土壤对进入其中的固 体物质的机械阻留作用。 体物质的机械阻留作用。机械吸收作用 对养分的保存只能起部分极其有限的作 用。
二、层状硅酸盐粘土矿物
（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。 的基本结构单位是硅氧四面体和铝氧八面体。 硅氧四面体（简称四面体） 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。 结构是由一个硅原子和四个氧原子所构成。 简称八面体） ②铝氧八面体 （简称八面体）八面体的基本 结构是由1个铝原子和6个氧原子所构成。 结构是由1个铝原子和6个氧原子所构成。
影响胶体凝聚和分散的因素： 影响胶体凝聚和分散的因素： 因土壤中的胶体一般情况下带负电的为多， 因土壤中的胶体一般情况下带负电的为多， 作用。 所以加入阳离有使胶体凝聚的 作用。但多 种阳离子促使胶体凝聚作用的大小并不同。 种阳离子促使胶体凝聚作用的大小并不同。 一般规律是：离子价越大，其凝聚作用越强， 一般规律是：离子价越大，其凝聚作用越强， 同价阳离子中，离子半径大的， 同价阳离子中，离子半径大的，水膜厚度小 的离子凝聚作用强。 的离子凝聚作用强。土壤中常见的阳离子引 起胶体凝聚作用大小的顺序为: 起胶体凝聚作用大小的顺序为: Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+> H+> NH4+>K+>Na+
（一）土壤胶体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 比表面积也可叫做比面积， 或体积）物体的总表面积：比面积＝ 量（或体积）物体的总表面积：比面积＝ 表面积/ 表面积/重量 主单位为m /g、 /g。相同重量的物体， 主单位为m2/g、cm2/g。相同重量的物体， 颗粒分得越小，其比面积越大。 颗粒分得越小，其比面积越大。
（二）物理吸收作用 物理吸收作用是指土壤对分子态物质的 吸附保持作用。 吸附保持作用。
（三）化学吸收作用 化学吸收作用是指易溶性盐在土壤中转 变为难溶性盐而保存在土壤中的过程。 变为难溶性盐而保存在土壤中的过程。 这种吸收是化学反应为基础的， 这种吸收是化学反应为基础的，也称为 化学固定。 化学固定。
六、土壤阳离子交换作用
概念： （一）概念：土壤中带负电的胶体所吸附的阳离子与土壤溶液中的 阳离子互相交换， 阳离子互相交换，称为阳离子交换作用 Ca2+ NH4+ 土壤 胶粒 K+ 2+ + K+ + Ca +NH4 K+
土壤 胶粒
+3K+
交换性阳离子可分两种： 交换性阳离子可分两种：①致酸离子 H+ Al3+ ②盐基离子Ca2+ 、Mg2+、K+、NH4+、 盐基离子 Na+
（2）主要的层状铝硅酸盐矿物
高岭石： 单位晶层由一层硅氧片和一层铝氧片构 成。故称1：1型矿物。 晶层之间以氢键连接，联结力强。 可塑性、粘结性、粘着性、膨胀性很弱。 对水和阳离子的吸附力弱，CEC=3-15 cmol(+)/kg。 主要存在于风化程度较高的土壤中。
Байду номын сангаас
高岭石结构示意图
高岭石结构示意图
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
单位晶层 由于硅片和铝片都带有负电荷，不稳定， 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 硅片和铝片以不同的方式堆叠， 状铝硅酸盐的单位晶层。 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 合比例不同，而构成1：1型、2：1型。
土壤化学性质
第五章 土壤胶体与与土壤吸收性能 第六章 土壤的酸碱性
一、土壤胶体的概念及种类 二、层状硅酸盐粘土矿物 三、土壤胶体的构造 四、土壤胶体的性质 五、 土壤的吸收性能 六、土壤阳离子交换作用
第一节土壤胶体与与土壤吸收性能 第一节土壤胶体与与土壤吸收性能
一、土壤胶体的概念及种类
土壤胶体：大小在1-1000nm（在长、宽和高三个方向上，至少有一 土壤胶体：大小在 （在长、宽和高三个方向上， 个方向在此范围内）的土壤固体颗粒。 个方向在此范围内）的土壤固体颗粒。分三种类型 （一）土壤无机胶体 1、 1、层状硅酸盐粘土矿物 （二）土壤有机胶体 （三）土壤有机无机复合体 2、 2、氧化物及其水合物