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2,影响电动电位的因素 , (1)电解质浓度的增大,则可压缩双 )电解质浓度的增大, 电层的厚度, 电层的厚度,有效的补偿胶粒表面的电 降低电动电位,溶液中溶质浓度大, 荷,降低电动电位,溶液中溶质浓度大, 对胶体挤压,使厚度变小了, 对胶体挤压,使厚度变小了,电位下降 了. (2)补偿离子层中的高价离子增加, )补偿离子层中的高价离子增加, 也强烈的降低电动电位, 也强烈的降低电动电位,特别是某些高 价离子被胶核吸附后, 价离子被胶核吸附后,迅速降低电动电 甚至改变了电动电位的符号. 位,甚至改变了电动电位的符号.
第二节 土壤的吸收性能
土壤的吸收性能: 土壤的吸收性能: 指土壤能吸收和保留土壤溶液中分子 和离子,悬浮液中的悬浮颗粒,气体 以及微生物的能力.这种能力在土壤 肥力和土壤性质上起着极为重要的作 用. 一,土壤吸收性能的种类 可分为以下五种:
(一)土壤机械吸收作用 是指土壤对物质的机械阻留,也就 是土壤能将大于孔隙的物质阻留下 来. 例如:将大的固体颗粒,有机质碎 屑,藻类和其他粗的化学沉淀物阻 留在土壤中,这种作用称为土壤机 械吸收作用.
②阳离子浓度 阳离子达到一定浓度时, 阳离子达到一定浓度时,才能起凝聚作 阳离子浓度高,凝聚力强; 用.阳离子浓度高,凝聚力强;阳离子 浓度低,凝聚力弱.因为浓度大, 浓度低,凝聚力弱.因为浓度大,压缩 双电层厚度,电动电位降低, 双电层厚度,电动电位降低,而且胶体 的凝聚作用是可逆的, 的凝聚作用是可逆的,一价离子所引起 的凝聚作用是可逆的( 的凝聚作用是可逆的(一价离子的凝聚 作用弱,所以是可逆的);二价, );二价 作用弱,所以是可逆的);二价,三价 离子则是不可逆的. 离子则是不可逆的.
(1)同晶置换作用 ) 土壤粘土矿物中的铝硅酸盐矿物, 土壤粘土矿物中的铝硅酸盐矿物,晶 层的Si—O片和 Al—O片中硅离子被 层的 片和 片中硅离子被 铝离子或铝离子被二价铁离子, 铝离子或铝离子被二价铁离子,镁离 子所置换,都产生过剩的负电荷. 子所置换,都产生过剩的负电荷.反 使胶体带正电, 之,使胶体带正电,因为置换的电荷 无关( ),故 与PH无关(即酸碱条件无关),故 无关 即酸碱条件无关), 成为永久电荷, 成为永久电荷,一般同晶置换的电荷 多带负电荷,故又称为永久负电荷. 多带负电荷,故又称为永久负电荷.
2,土壤胶体的凝聚 ,
当溶胶(分散) 当溶胶(分散)状态的土壤胶体加入 电解质, 电解质,电解质在溶液中离散出带正 电的阳离子, 电的阳离子,就能中和土壤胶体的负 电荷而使胶体下沉, 电荷而使胶体下沉,凝胶成较大的颗 称为凝胶. 粒,称为凝胶.土壤胶体由溶胶转为 凝胶的过程称为凝聚作用. 凝胶的过程称为凝聚作用.促进土壤 胶体产生凝聚作用的条件, 胶体产生凝聚作用的条件,主要是降 低胶体微粒的电动电位和水化度. 低胶体微粒的电动电位和水化度.
(3)胶体吸附水化度高的低价离子 ) 例如钠,因水膜加厚, 例如钠,因水膜加厚,不易靠近决定 电位离子层,扩散层加大, 电位离子层,扩散层加大,虽然全电 位不变,而电动电位加大. 位不变,而电动电位加大. ),(2),( 由(1),( ),( )我们可以看出, ),( ),(3)我们可以看出, 电动电位主要与双电层厚度 扩散层厚度)相关,扩散层厚度大, (扩散层厚度)相关,扩散层厚度大, 电动电位也大. 电动电位也大.
引起凝胶的原因有 (1)电解质的作用 ) 电解质中的阳离子对带负电的土壤胶 体进行中和而使其发生凝聚. 阳离子在凝聚作用中发挥作用的大小, 与阳离子的种类和浓度有关.
①阳离子的种类: 阳离子的种类: 因种类不同,凝聚力也不同,阳离 子凝聚力越大,其凝聚作用越强, 一般规律是:高价阳离子大于低价 阳离子,其凝聚力大小顺序 Fe3+>Al3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+> NH4+>Na+ (书中65页有错误:H+在Ca2+之前)
(2)电动电位 ) 是指非活性补偿离子层(或胶粒) 是指非活性补偿离子层(或胶粒) 与溶液介质间的电位差, 表示, 与溶液介质间的电位差,以Э表示, 表示 它的大小依扩散层的厚度而定, 它的大小依扩散层的厚度而定,一 般随扩散层厚度的增加而增大( 般随扩散层厚度的增加而增大(即 扩散层比较厚,带电荷多, 扩散层比较厚,带电荷多, 故电位大), ),胶体所显示的电性强 故电位大),胶体所显示的电性强 就是决定于这个电动电位电层 ,
(1)决定电位离子层 ) (又称:双电层内层,内离子层) 是固定在微粒核表面,并决定其胶体的 电荷和电位的一层离子. 其带电的符号决定于胶核的性质. (也就是说,带正/负电是由胶核性质
决定的.
(2)补偿离子层 )
(又叫双电层外层,反离子层) 由于微粒核表面带电,产生强大的静电 引力(同电性相斥,异电相吸)吸附带 相反电荷的离子,形成补偿离子层.补 偿离子层分布着与决定电位离子层符号 相反,数量相等的电荷.
(2)所带电荷相反的胶体相互作用时, )所带电荷相反的胶体相互作用时, 则可发生凝聚作用. 则可发生凝聚作用. ,(越呈酸性 (3)降低土壤溶液的 ,(越呈酸性, )降低土壤溶液的PH,(越呈酸性, 带的正电荷越多)减少胶体的负电荷. 带的正电荷越多)减少胶体的负电荷. 由于H+置换胶体吸附的Na+和其它一价 H Na 阳离子,从而降低了电动电位,加速了 胶体的凝聚,或用高价阳离子置换一价 阳离子,因高价离子可被决定电位离子 层紧密吸附,从而降低电动电位,加速 凝聚.
引起溶胶分散的原因有以下几种
(1)一价离子. ) (2)因胶体大多数带负电荷,胶体本身的 ) 电性互相排斥,也促进溶液呈分散状态. (3)易溶盐的浓度降低,或者说由于土壤 ) 中淋溶作用加强,移去了电解质,使浓度降 低,双电层变厚,电动电位越大,使胶体发 生分散作用. (4)在碱性条件下,使胶体微粒带大量的 ) 负电荷,使电动电位加大,加速了胶体的分 散.
(4)在土壤干燥或冻结过程中,由于增 在土壤干燥或冻结过程中, 在土壤干燥或冻结过程中 加了土壤溶液中的电解质浓度(即浓 加了土壤溶液中的电解质浓度 度高,电动电位低). 同时也减少了扩散层厚度(使电动电 位低),而引起胶体凝聚.
三,土壤胶体的种类 土壤胶体物质是土壤形成过程中 的 产物,按其成分和特性,可以分 为以下三类: (1)无机胶体(又称矿质胶体) )无机胶体(又称矿质胶体) (2)有机胶体(腐殖质胶体) )有机胶体(腐殖质胶体) (3)有机 )有机———无机复合胶体 无机复合胶体
二,土壤胶体的性质 (一)胶体表面性质 1,胶体有极大的比表面和巨大的表面 , 能比表面越大,表面能越大, 能比表面越大,表面能越大,所以表 面能的大小与比表面呈正相关, 面能的大小与比表面呈正相关,因此 胶体具有巨大的表面能. 胶体具有巨大的表面能. 2,胶体的带电性 , 土壤胶体的电荷产生原因很多, 土壤胶体的电荷产生原因很多, 主要原因有以下3 主要原因有以下3个
第六章土壤胶体与土壤吸热性能 第一节 土壤胶体
土壤胶体概念: 土壤胶体概念: 在胶体化学中, 在胶体化学中,一般指分散相物质 的粒径在1—100毫微米之间的为胶体 的粒径在 毫微米之间的为胶体 物质, 物质,而土壤胶体微粒直径的上限 一般在2000毫微米. 毫微米. 一般在 毫微米
一,土壤胶体的构造及电位 (一)胶体的构造模式 通常所说的土壤胶体,准确地说应叫 土壤胶体颗粒,其组成主要分两部分: ①微粒核;②双电层. 1,微粒核(胶核) ,微粒核(胶核) 主要是晶体颗粒及无定形颗粒 构成的,其成分为 ①晶质②非晶质的含水氧化物 ③有机物质的腐殖质,蛋白质等. 上述这些都是固态物质.
①非活性补偿离子层 由于受决定电位离子层的引力强, 由于受决定电位离子层的引力强,被胶核 牢固地吸附而不能自由活动, 牢固地吸附而不能自由活动,它是随着 胶核运动,称为非活性补偿离子层. 胶核运动,称为非活性补偿离子层. 活性补偿离子层,离子扩散层) ②扩散层(活性补偿离子层,离子扩散层) 在非活性补偿离子层外层有一层疏散 不紧密)地分布着的离子, (不紧密)地分布着的离子,受内层引 力小,活动度大,呈扩散分布的状态, 力小,活动度大,呈扩散分布的状态, 并逐渐向介质溶液中过渡,成为扩散层. 并逐渐向介质溶液中过渡,成为扩散层. 扩散层的离子具有代换能力, 扩散层的离子具有代换能力,能被溶液中 其它离子代换出来. 其它离子代换出来.
可见,胶体的基本构造为微粒和双 可见, 电层.微粒核和双电层的内层(即 电层.微粒核和双电层的内层( 决定电位离子层)一起合称为微粒 决定电位离子层) 团;微粒团和非活性补偿离子层一 起合称为胶粒,胶粒加上扩散层总 起合称为胶粒, 称为胶体微粒. 称为胶体微粒.
(二)胶体的电位及影响因素: 二 胶体的电位及影响因素 胶体的电位及影响因素: 1,胶体的电位 , (1)热力学电位(全电位) )热力学电位(全电位) 是指决定电位离子层(或微粒团) 与溶液介质间的电位差,以∈表示. 在一定的胶体体系内,它的大小是 不变的.
(二)胶体的凝聚和分散 二 胶体的凝聚和分散
土壤胶体存在两种状态:溶胶(即可溶解 的状态)和凝胶(凝固的状态),它们之 间可以相互转化.
1,土壤胶体的分散 ,
土壤胶体以高度分散状态存在于溶液中, 此时,由于土壤胶体的相互排斥而呈现布 朗运动,这种溶解态的胶体称为溶胶,土 壤胶体从絮凝状态转化为溶胶状态称为溶 胶作用.
(3)胶体向介质解离或吸附离子而带电 ) 在碱性条件下:PH>7时,带负电 ①在碱性条件下 Al(OH)3+NaOH→Al(OH)2O+Na +H2O 解离氢离子 Al(OH)3+OH→Al(OH)2O(H2O) 吸附OH 在酸性条件下:PH<7,带正电 ②在酸性条件下 Al(OH)3+HCl→Al(OH)2+Cl+ H2O Al(OH)3+H→Al(OH)3H即Al(OH)2 (H2O) Al(OH)3电性随酸碱条件而变化,既可带 正电又可带负电,因而叫两性胶体,
