第八章土壤胶体和土壤离子交换森林土壤课件
- 格式：ppt
- 大小：1.02 MB
- 文档页数：65
下载文档原格式
合集下载
第八章 土壤胶体与土壤离子交换-胶体性质
土壤胶体的结构和性质
4. 土壤胶体的吸附性和交换能力
由于胶体的巨大表面能，使其对周围分 子或离子有很强的吸附力，同样胶体的电 性使其扩散层的离子与土壤溶液中的离子 有交换能力。
比表面积 （cm2·g-1）
45,200
226,000
452,000
2,260,000
很显然,土粒越细比表面越大,土壤中颗粒的形状多种多样. 只有砂粒近 似球形,但其表面大多不平,大部分粘粒多为片状,棒状,针状, 实际上胶 体的表面积比光滑的球体大得多。
由于土壤胶体具有巨大表面积，从而具有巨大的表面能。
立方体数 目 1 103 106 109 1012 1015 1018 1021
总表面积
6cm2 60cm2 600cm2 6000cm2 6m2 60m2 600m2 6000m2
比表面积 （cm2·cm-3）
6 6×10 6×102 6×103 6×104 6×105 6×106 6×107
土壤胶体的结构和性质
土壤干燥、冻结过程中，水膜消失，也就加大了电解质浓度，减 小扩散层厚度，使胶粒互相凝聚而形成结构。生产上晒垡、冻垡等 措施也就起了这个作用，所以晒、冻垡有利于土壤形成结构； 相反，土壤水分过多，土壤溶液电解质浓度相应减小，扩散层加厚， 胶粒互相排斥而成溶胶状。 常年泡水的沤水田、烂泥田，土粒分散，缺少结构，通气性差， 栽秧后易产生浮秧，就是因为胶粒分散，土壤不沉实。这种情况下， 施用石灰（CaO）、石膏（CaSO4），增加Ca2+浓度，对沉实土壤， 改良土性，有明显效果。
H2SiO3
HSiO3- +H+
SiO32-+H+ （带正电）
土壤胶体的结构和性质
土壤胶体与离子交换作用
盐 基 饱 和 度 （ % ） =
× 1 0 0 %
阳 离 子 交 换 量 （ c m o l / k g ± ）
它与土壤酸碱反应关系密切
当土壤胶体吸附的阳离子全部或大部分为盐基离子时， 则土壤呈盐基饱和状态，这一土壤称为盐基饱和土壤。 （呈中性或碱性反应） 当土壤胶体所吸附的阳离子仅部分地为盐基离子，而其余 一部分为H+和Al3+时, 则这一土壤胶体呈盐基不饱和状态, 称为盐基不饱和土壤。（呈酸性反应）
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
（三）土壤胶体存在可改变的状态―凝聚 与分散
（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 可变电荷
1.永久电荷：不受土壤溶液pH值变化而影响的 电荷类型称为永久电荷，也叫恒电荷或结构电 荷。
同晶替代是产生永久电荷的原因。
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 土矿物在pH<5时可以解离） （3）腐殖质分子表面解离 （4）含水氧化铁铝表面解离出OH-，带正 电荷（在pH<5时带正电荷）
溶液中的阳离子。 2.解吸：这些被吸附的阳离子在一定条件下可以
和土壤溶液中的阳离子互相交换，从胶体表面进入 溶液。
3.阳离子交换作用：通过吸附和解吸，引起离 子位置相互交换的作用。
土壤学教案-第八章.土壤胶体和土壤离子交换(下)
土壤学课程教案课程编号： _______________________ 章节名称及内容：土壤胶体和土壤离子交换（下）所在课程顺序号：第14个教案授课学时与时长： 1.75学时授课教师：王聪课程类型：学类核心巡一、教学目标1、熟练掌握阳离子交换量和盐基饱，深刻理解离子交换在土壤肥力上的意义二、教学内容1、土壤吸附能力三、教学重点1、阳离子交换量、盐基饱和度、土壤养分离子有效性的影响因素四、教学难点1、影响土壤养分离子有效性的因素五、教学方法课堂讲授、多媒体辅助和板书相结合。
六、教学过程开始课堂讲授前播放一段相关的视频或则提出与本次课程相关的几个问题进行提问并讲解上次课堂留下的问题和作业，然后开始进行课堂讲授，讲授过程穿插问题提问，本次课程结束时布置作业或则留下几个问题进行下次课堂的提问主要内容8.2土壤吸附能力8.2土壤吸附能力8.2.1土壤吸附的概念1概念：土壤的吸附性能：土壤颗粒表面具有能够吸附阴阳离子、气体、液体等物质的能力。
土壤吸附性能是土壤的重要特性，由于具有吸附性能，使土壤起到“库”的作用，避免了土壤养分的淋失，从而达到保蓄养分的能力，这对于植物营养、±壤肥力以及污染土壤的自净能力等方面起极其重要的作用O8.2.2土壤吸附的类型交换性吸附：土壤胶粒带有电荷借静电引力从溶液中吸附带异号电荷的离子或极性分子。
土壤固相从溶液中吸附离子的同时，也伴随着固相表面上交换离子的解吸。
（最主要的吸附类型）专性吸附：非静电因素引起的土壤对离子的吸附作用。
它是指离子通过表面交换与晶体的阳离子共用1个或2个氧原子，形成共价键而被土壤吸附的现象。
负吸附：指土粒表面的离子或分子浓度低于整体溶液中该离子或分子的浓度的现象。
8. 2.3土壤阳离子交换与吸附作用1.概述土壤阳离子交换作用：指土壤胶体表面所吸附的阳离子与土壤溶液中的阳离子相互交换的作用。
交换性阳离子：被土壤胶体表面所吸附，能被土壤溶液中的阳离子所交换的阳离子。
土壤胶体的离子交换作用
土壤胶体的离子交换作用离子交换作用包括阳离子交换吸附作用和阴离子交换吸附作用。
一、土壤阳离子交换吸附作用的概念1.土壤胶体表面所吸附的阳离子，与土壤溶液中的阳离子或不同胶粒上的阳离子相互交换的作用，称为阳离子交换吸附作用。
2.当土壤溶液中阳离子吸附在胶体上时，表示阳离子养分的暂时保蓄，即保肥过程；当胶体上的阳离子解离至土壤溶液中时，表示养分的释放，即供肥过程。
二、土壤阳离子交换吸附作用的特点1. 可逆反应：在自然状况下，很难把土壤胶体上某一阳离子完全彻底地代换到溶液中去。
同时，土壤胶体上吸附的阳离子也必然是多种多样的，不可能为单一种离子所组成。
在湿润地区的一般酸性土壤中，吸附的阳离子有Al3+、H+、Ca2+、Mg2+、K+等；在干旱地区的中性或碱性土壤中，主要的吸附性阳离子是Ca2+，其次有Mg2+、K+、Na+等。
2. 等量交换：以等量电荷关系进行，如一个Ca2+可交换两个Na+；一个二价的钙离子可以交换两个一价的氢离子。
3. 速度受交换点位置和温度的影响：①位置：如果溶液中的离子能直接与胶粒表面代换性离子接触，交换速度就快；如离子要扩散到胶粒内层才进行交换，则交换时间就较长，有的需要几昼夜才能达成平衡。
高岭石类矿物交换作用主要发生在胶粒表面边缘上，所以速率很快；蒙脱石类矿物的离子交换大部分发生在胶粒晶层之间，其速率取决于层间间距或膨胀程度；水云母类的交换作用发生在狭窄的晶层间，所以交换速率较慢。
（高岭石〉蒙脱石〉水云母）②温度：高温可加快离子交换反应的速率，因为温度升高，离子的热运动变得更为剧烈，致使单位时间内碰撞固相表面的次数增多。
三、影响阳离子交换作用的因素1.阳离子的交换能力：（指一种阳离子将胶体上另一种阳离子交换下来的能力。
）主要决定于阳离子被胶粒吸附的力量（或称阳离子与胶体的结合强度），它实质上是阳离子与胶体之间的静电能。
a.离子电荷价：M3+> M2+> M+（M表示阳离子）b.离子的半径及水化程度：同价离子，离子半径大水化半径小，交换能力越强。
土壤胶体完美版PPT
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，水膜厚 度小的离子凝聚作用强。土壤中常见的阳离 子引起胶体凝聚作用大小的顺序为:
Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+> H+> NH4+>K+>Na+
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
（四）物理化学吸收作用 第一节土壤胶体与与土壤吸收性能 硅氧片与铝氧片（水铝片）称为基本晶片。 这种吸收是化学反应为基础的，也称为化学固定。 两层硅氧片中间夹一层铝氧片构成蒙脱石晶层。 主单位为m2/g、cm2/g。 二、层状硅酸盐粘土矿物 1、层状硅酸盐粘土矿物 2、氧化物及其水合物 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。 生物吸收具有三个特点： 六、土壤阳离子交换作用 1、土壤吸收性能的类型 （四）阳离子交换量（CEC) 是指在一定PH时每1000g干土所能吸附的全部交换性阳离子的厘摩尔数。 第六章 土壤的酸碱性
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
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 个方向在此范围内）的土壤固体颗粒。分三种类型 （水合物 （二）土壤有机胶体 （三）土壤有机无机复合体
铝氧八面体结构示意图
硅氧片和水铝片
Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+> H+> NH4+>K+>Na+
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
（四）物理化学吸收作用 第一节土壤胶体与与土壤吸收性能 硅氧片与铝氧片（水铝片）称为基本晶片。 这种吸收是化学反应为基础的，也称为化学固定。 两层硅氧片中间夹一层铝氧片构成蒙脱石晶层。 主单位为m2/g、cm2/g。 二、层状硅酸盐粘土矿物 1、层状硅酸盐粘土矿物 2、氧化物及其水合物 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。 生物吸收具有三个特点： 六、土壤阳离子交换作用 1、土壤吸收性能的类型 （四）阳离子交换量（CEC) 是指在一定PH时每1000g干土所能吸附的全部交换性阳离子的厘摩尔数。 第六章 土壤的酸碱性
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
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 个方向在此范围内）的土壤固体颗粒。分三种类型 （水合物 （二）土壤有机胶体 （三）土壤有机无机复合体
铝氧八面体结构示意图
硅氧片和水铝片
土壤胶体与离子交换作用PPT36页
土壤胶体与离子交换作用
26、机遇对于有准备的头脑特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
第八章土壤胶体和土壤离子交换森林土壤课件-精品文档
键，膨胀系数一般小于5％.高岭石层间距约为0.72nm。
（3）电荷数量少阳离子交换量只有3-15Cmoles(+)Kg-1。
（4）胶体特性较弱 较粗（0.2-2m），颗粒的总表面积相 对较小，为10－20×103m2kg-1 高岭组粘土矿物是南方热带和亚热土壤中普遍而大量存在的粘土 矿物，在华北、西北、东北及西藏高原土壤中含量很少。
3、胶团间溶液
即土壤胶体分散系中的分散介质， 也即是土壤溶液。
土粒
土壤溶液
第二节 土壤胶体的性质
一、巨大的比表面积和表面能
比表面积： 单位质量或物体的总表面积称
为比表面积或比面，物体愈小比面愈大。
土粒直径(mm) 10 1 总表面积(cm2) 3.14 31.42 比面(cm2/cm3) 6 60
土壤胶体的双电层模型
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。
3．分散和凝聚作用 由溶胶联结凝聚成凝胶的作用， 叫做胶体的凝聚作用。
一般地，离子的价数越高，离子半径越大， 所产生的凝聚能力越强。常见阳离子凝聚力
的排列顺序是：
Fe3＋＞Al3＋＞Ca2＋＞Mg2＋＞K＋＞NH4＋＞Na＋
凝胶分散成溶胶的作用，叫做胶体
的分散作用。 胶体的凝聚作用，有些是可逆的，
＋4 ＋3
铝
（2）粘土矿物类型 土壤中最主要的粘土矿物有高岭 石、伊利石、蒙脱石，还有蛭石、 绿泥石、水铝英石等。
第八章 土壤胶体和土壤离子交换
土壤中常见阳离子对胶体的凝聚力的大小顺序 为：Fe3+>Al3+> H+ > Ca2+>Mg2+> K+≥ NH4+>Na+
I win
Mr. Green had a job in a computer company. His boss paid him every Friday. When he got home that day, his wife would make him give her all his money, and then she would give him back only enough to buy his lunch in the office every day. One day Mr. Green came home very excited. He said to his wife, who was listening to the radio, "You'll never know what happened to me today. I won one hundred thousand on the lottery!" "That's great!" said his wife happily. But she thought for a minute and said coldly, "Wait a moment! How could you have the money to buy the ticket?"
H+ K+
Ca+2 H+
Mg+2
I win
Mr. Green had a job in a computer company. His boss paid him every Friday. When he got home that day, his wife would make him give her all his money, and then she would give him back only enough to buy his lunch in the office every day. One day Mr. Green came home very excited. He said to his wife, who was listening to the radio, "You'll never know what happened to me today. I won one hundred thousand on the lottery!" "That's great!" said his wife happily. But she thought for a minute and said coldly, "Wait a moment! How could you have the money to buy the ticket?"
H+ K+
Ca+2 H+
Mg+2
土壤学总结PPT课件
Dust Bowls and Skinning of the Earth: Those Who Cannot Remember the Past…
Urban Soils
Soils and Food Security
So Many Things We Do Not Know, Still…
Underestimating Soil Biota
持部门的活动和报告，主要是国家科学基金会（NSF）、美国土壤学会
（SSSA）和国家研究委员会（NRC）等。其中比较重要的报告有《水文
科学研究的机遇》(NRC, 1991)，《基础土壤学研究的机遇》 (Sposito and
Reginato, 1992)，《土壤和水质量——农业议程》 (NRC, 1993)，《美国
…… ……
21
2021/4/8
总成绩
土壤学A
土壤学A实验
期末考试：80% ➢ 实验报告：85%
平时成绩：20% ➢ 考试成绩：15%
22
2021/4/8
考试
理解与填空（30个，30分） 判断正确 （10个，10分） 名词解释（10个，20分） 简要回答（2个，10分） 综合分析（1个，20分） 实验知识（10个，10分）
10
2021/4/8
土壤学的历史和模式的转换
在过去的30年中，我们见证了土壤学重点向环 境和生态方面的转变。
土壤是一个国家建立和发展的长期“资本”，是 生态系统的基本组成部分。
土壤学的这种转变主要是由于人类活动对土壤、 空气和水质量的负面影响造成的(NRC, 1993)。
11
2021/4/8
判断正确
土壤水分能量越高，作物越容易从土壤中吸水（ ） 我国南方水稻土壤中N的主要损失途径是氨挥发 （ ）
土壤胶体和土壤离子交换-PPT资料92页
土壤胶体的结构和性质
层状黏土矿物胶体的构造示意图
土壤胶体的结构和性质
三 、土壤胶体的性质
1. 巨大的比表面积和表面能
单位质量或体积物体的总表面积称为比表面积 或比面，单位为cm2·g-1或cm2·cm-3。 物体分割得愈细小，单体数愈多，总面积愈大， 比面也愈大。
土壤胶体的结构和性质
1 cm3物质表面积随分散度变化的情况
土壤胶体的结构和性质
层状硅酸盐晶层上的-OH基可以解离出 H+，带负电:
结 -OH 晶 -OH 体 -OH
结 -OH
晶 -OH 体 -OH
+3H+
土壤胶体的结构和性质
土壤胶体为什么 一般带负电?
在土壤pH5-8的条件下，大多数土壤胶体的等电点低于这个 范围，因此，对于土壤胶体来讲，pH5-8相当于在碱性环境 下，此时，腐殖质和铝硅酸盐等胶体都带负电，表现为对阳 离子的吸 附，只有Fe(OH)3和Al(OH)3带正电，吸附阴离子。 故 土壤胶体在通常情况下以带负电为主。
第一节 土壤胶体的构造和性质
土壤胶体的结构和性质
一 、土壤胶体的概念
颗粒直径（非球形颗粒则指其长、宽、高三向 中一个方向的长度）在1~100nm范围内的带电的 土壤颗粒与土壤水组成的分散系。
注 ： 通 常 情 况 下 ， 直 径 小 于 2µm （ 或 1µm）的土粒便具有胶体的性质，因而 被视为土壤胶体颗粒。
如Al3+代Si4+或Fe2+代Al3+等,这样晶体中就产生了剩余负电荷,这种电荷一 旦产生,就不能改变,故称永久电荷。
土壤胶体的结构和性质
四面体中的硅可被铝代换 Si4+
八面体中的铝可被铁、镁代换 Al3+
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第八章
土壤胶体和土壤离子交换
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
第一节 土壤胶体的构造与性质
一、土壤胶体的概念 土壤中的固相、液相和气相呈互相分
散的胶体状态，是一个分散系。即土壤 学中所指的土壤胶体是指直径小于2μm 或者小于1μm土壤颗粒。
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
二、土壤胶体的构造
---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 的存在而产生，所以叫做表面能。
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
土壤胶体的双电层模型
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
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
一般地，离子的价数越高，离子半径越大，
所产生的凝聚能力越强。常见阳离子凝聚力
的排列顺序是：
Fe3＋＞Al3＋＞Ca2＋＞Mg2＋＞K＋＞NH4＋＞Na＋
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
凝胶分散成溶胶的作用，叫做胶体 的分散作用。
胶体的凝聚作用，有些是可逆的， 有些是不可逆的。
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
分为两个层次。 一、非活性补偿离子层。 二、扩散层。
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
构胶 造体 图微 式粒
的 扩 散 双 电 层
3、胶团间溶液
即土壤胶体分散系中的分散介质， 也即是土壤溶液。
土粒
土壤溶液
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
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。
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
（二）土壤的电荷数量
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。
3、有机胶体和无机胶体的电荷具有非加
和性。
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
第二节 土壤胶体类型
一、土壤无机胶体（矿质胶体） 主要为极细微的粘土矿物，包括成
分简单的含水氧化物和成分复杂的各种 次生层状铝硅酸盐类等。
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
1．含水氧化物 主要包括水化程度不等的铁、铝、
硅的氧化物。
（1）含水氧化硅 是一种非晶质的凝胶，其化学式
为SiO2·nH2O或写成H2SIO3。
三、土壤胶体的分散性和凝聚性
1．土壤胶体溶液（溶胶） 胶体微粒均匀分散在土壤溶液中
成为胶体溶液状态，称为溶胶。
2．土壤中无定形的凝胶体（凝胶） 微粒彼此相互联结凝聚在一起，
呈无定型絮状凝胶体，称凝胶。
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
Байду номын сангаас
3．分散和凝聚作用 由溶胶联结凝聚成凝胶的作用，
叫做胶体的凝聚作用。
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
（2）含水氧化铁 主要有: 褐铁矿 2Fe2O3·3H2O 针铁矿Fe2O3·H2O 多水针铁矿 3FeO3·4H2O 一水赤铁3Fe O ·H O 2 3 2 第八章土壤胶体和土壤离子交换森
林土壤课件
（3）含水氧化铝 主要有水铝石Ai2O3·H2O和三
5—40 10—45
430 260—800
土壤有机质的比表面大，表观比表面可达700 m2/g。
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
二、带电性
土壤胶体微粒都带有一定的电荷，（ 一）电荷类型：
◆永久电荷(permanent charge) ：由同晶代换作用 产生（粘土矿物晶质中的一种离子被另一种 离子取代的过程） ◆可变电荷(variable charge) 随pH的变化而变化的土壤电荷。 ◆晶格破碎边缘带电 负电荷
胶体微粒
胶核 决定电位离子层（内）
双电层
非活性离子层
补偿离子层（外）
扩散层
1．微粒核（胶核）
微粒核是土壤胶体微粒的核心部分， 它是由组成胶体微粒的基本物质的分子群 所组成。
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
2．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
个不同的层面，一个是由具有六角形空穴的氧原子层面，一 个是由氢氧构成的层面。
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
土壤中常见矿物的比表面积（ 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
内表面积 700—750 400—750
0—5 0 0
400 130—400
外表面积 15—150
1—50 90—150
5—40 10—45 25—30 130—400
总表面积 700—850 400—800 90—150
第二节 土壤胶体的性质
一、巨大的比表面积和表面能
比表面积：单位质量或物体的总表面积称
为比表面积或比面，物体愈小比面愈大。
土粒直径(mm) 10 1 0.05 0.001
总表面积(cm2) 3.14
31.42
628.32
31416 第八章土壤胶体和土壤离子交换森
林土壤课件
比面(cm2/cm3) 6 60 1200 60000
水铝石Al2O3·3H2O等，也是两性 胶体，其电性决定于溶液的酸碱 性。
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
2、粘土矿物
（1）粘土矿物的基本构造特征
基本构造
★硅氧四面体（或简称四面体） 硅氧四面体是硅酸盐矿物的最基本的
结构单位，不同的连接组合方式形成不同 的硅酸盐矿物。
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
★铝氧八面体（或简称八面体）
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
粘土矿物基本构造
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
单位晶层结构 ★ 1:1型单位晶层:
由一个硅片和一个铝片构成。硅片顶端 的活性氧与铝片底层的活性氧通过共用的方 式形成单位晶层。1:1型层状铝硅酸盐的单位晶层有两
土壤胶体和土壤离子交换
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
第一节 土壤胶体的构造与性质
一、土壤胶体的概念 土壤中的固相、液相和气相呈互相分
散的胶体状态，是一个分散系。即土壤 学中所指的土壤胶体是指直径小于2μm 或者小于1μm土壤颗粒。
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
二、土壤胶体的构造
---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 的存在而产生，所以叫做表面能。
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
土壤胶体的双电层模型
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
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
一般地，离子的价数越高，离子半径越大，
所产生的凝聚能力越强。常见阳离子凝聚力
的排列顺序是：
Fe3＋＞Al3＋＞Ca2＋＞Mg2＋＞K＋＞NH4＋＞Na＋
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
凝胶分散成溶胶的作用，叫做胶体 的分散作用。
胶体的凝聚作用，有些是可逆的， 有些是不可逆的。
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
分为两个层次。 一、非活性补偿离子层。 二、扩散层。
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
构胶 造体 图微 式粒
的 扩 散 双 电 层
3、胶团间溶液
即土壤胶体分散系中的分散介质， 也即是土壤溶液。
土粒
土壤溶液
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
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。
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
（二）土壤的电荷数量
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。
3、有机胶体和无机胶体的电荷具有非加
和性。
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
第二节 土壤胶体类型
一、土壤无机胶体（矿质胶体） 主要为极细微的粘土矿物，包括成
分简单的含水氧化物和成分复杂的各种 次生层状铝硅酸盐类等。
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
1．含水氧化物 主要包括水化程度不等的铁、铝、
硅的氧化物。
（1）含水氧化硅 是一种非晶质的凝胶，其化学式
为SiO2·nH2O或写成H2SIO3。
三、土壤胶体的分散性和凝聚性
1．土壤胶体溶液（溶胶） 胶体微粒均匀分散在土壤溶液中
成为胶体溶液状态，称为溶胶。
2．土壤中无定形的凝胶体（凝胶） 微粒彼此相互联结凝聚在一起，
呈无定型絮状凝胶体，称凝胶。
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
Байду номын сангаас
3．分散和凝聚作用 由溶胶联结凝聚成凝胶的作用，
叫做胶体的凝聚作用。
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
（2）含水氧化铁 主要有: 褐铁矿 2Fe2O3·3H2O 针铁矿Fe2O3·H2O 多水针铁矿 3FeO3·4H2O 一水赤铁3Fe O ·H O 2 3 2 第八章土壤胶体和土壤离子交换森
林土壤课件
（3）含水氧化铝 主要有水铝石Ai2O3·H2O和三
5—40 10—45
430 260—800
土壤有机质的比表面大，表观比表面可达700 m2/g。
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
二、带电性
土壤胶体微粒都带有一定的电荷，（ 一）电荷类型：
◆永久电荷(permanent charge) ：由同晶代换作用 产生（粘土矿物晶质中的一种离子被另一种 离子取代的过程） ◆可变电荷(variable charge) 随pH的变化而变化的土壤电荷。 ◆晶格破碎边缘带电 负电荷
胶体微粒
胶核 决定电位离子层（内）
双电层
非活性离子层
补偿离子层（外）
扩散层
1．微粒核（胶核）
微粒核是土壤胶体微粒的核心部分， 它是由组成胶体微粒的基本物质的分子群 所组成。
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
2．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
个不同的层面，一个是由具有六角形空穴的氧原子层面，一 个是由氢氧构成的层面。
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
土壤中常见矿物的比表面积（ 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
内表面积 700—750 400—750
0—5 0 0
400 130—400
外表面积 15—150
1—50 90—150
5—40 10—45 25—30 130—400
总表面积 700—850 400—800 90—150
第二节 土壤胶体的性质
一、巨大的比表面积和表面能
比表面积：单位质量或物体的总表面积称
为比表面积或比面，物体愈小比面愈大。
土粒直径(mm) 10 1 0.05 0.001
总表面积(cm2) 3.14
31.42
628.32
31416 第八章土壤胶体和土壤离子交换森
林土壤课件
比面(cm2/cm3) 6 60 1200 60000
水铝石Al2O3·3H2O等，也是两性 胶体，其电性决定于溶液的酸碱 性。
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
2、粘土矿物
（1）粘土矿物的基本构造特征
基本构造
★硅氧四面体（或简称四面体） 硅氧四面体是硅酸盐矿物的最基本的
结构单位，不同的连接组合方式形成不同 的硅酸盐矿物。
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
★铝氧八面体（或简称八面体）
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
粘土矿物基本构造
第八章土壤胶体和土壤离子交换森 林土壤课件
单位晶层结构 ★ 1:1型单位晶层:
由一个硅片和一个铝片构成。硅片顶端 的活性氧与铝片底层的活性氧通过共用的方 式形成单位晶层。1:1型层状铝硅酸盐的单位晶层有两