土壤学第6章土壤胶体化学和表面反应课件.ppt

1、2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分8秒秒Soil Science and Plant Nutrition 上午上午3时时30分分专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分10秒秒第六章 土壤胶体化学和表面反应 第一节第一节 粘土矿物粘土矿物 第二节第二节 土壤胶体土壤胶体 第三节第三节 土壤胶体的表面性质土壤胶体的表面性质 第四节第四节 土壤胶体对阳离子的吸附交换反应土壤胶体对阳离子的吸附交换反应 第五节第五节 土壤胶体对阴离子的吸附与交换土壤胶体

2、对阴离子的吸附与交换专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分10秒秒v粘土矿物土壤中最主要的粘土矿物有：土壤中最主要的粘土矿物有：p高岭石、伊利石（水云母）、蒙高岭石、伊利石（水云母）、蒙脱石；脱石；p还有蛭石、绿泥石、水铝英石等。还有蛭石、绿泥石、水铝英石等。专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分11秒秒v硅四面体O2-Si4+O2-

3、O2-O2-专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分11秒秒组硅氧四面体组硅氧四面体硅硅氧氧四四面面体体O2-Si4+O2-O2-O2-专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分11秒秒O2-O2-O2-O2-Si4+D硅氧四面体硅氧四面体硅硅氧氧四四面面体体O-SiO-O-O-专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六

4、章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分12秒秒组硅氧四面体组硅氧四面体硅硅氧氧四四面面体体O-O-O-O-Si专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分12秒秒D硅层（硅氧片）硅层（硅氧片）硅层（硅氧片）O2-Si4+O2-O2-O2-O2-Si4+O2-O2-O2-O2-Si4+O2-O2-O2-O2-Si4+O2-O2-O2-专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章

5、 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分12秒秒硅层（硅氧片）硅层（硅氧片）硅层（硅氧片）O-SiO-O2-O2-O-SiO-OO-O-SiO-O-O专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分12秒秒硅层硅层的六角形晶穴的六角形晶穴硅层O-Si4+O-O-O-Si4+O-OO-O-O2-Si4+O-OO-OSi4+O-O-O-O-Si4+O-O-OOSi4+O-OO-专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土

6、壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分13秒秒铝铝氧氧八八面面体体组铝氧八面体组铝氧八面体Al3+O2-O2-O2-O2-O2-O2-专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分13秒秒铝铝氧氧八八面面体体D铝氧八面体铝氧八面体AlO1.5-O1.5-O1.5-O1.5-O1.5-O1.5-专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反

7、应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分13秒秒铝层（铝氧片）铝层（铝氧片）铝层（铝氧片）O2-O1.5-O-O-O1.5-O1.5-AlO1.5-O1.5-O-O-O1-O1.5-AlO1-O1.5-O1.5-O1.5-O1-O1.5-AlO1-专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分13秒秒D硅层（硅氧片）硅层（硅氧片）硅层（硅氧片）O2-Si4+O2-O2-O2-O2-Si4+O2-O2-O2-O2-Si4+O2-O2-O

8、2-O2-Si4+O2-O2-O2-专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分13秒秒硅层（硅氧片）硅层（硅氧片）硅层（硅氧片）O-SiO-O2-O2-O-SiO-OO-O-SiO-O-O专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分14秒秒硅层（硅氧片）硅层（硅氧片）硅层（硅氧片）O-SiO-O2-O2-O-SiO-OO-O-SiO-O2-O-

9、O-SiO-OO专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分14秒秒OO-SiOO-SiOO-OO-SiOO-Si硅层（硅氧片）图示法硅层（硅氧片）图示法硅层（硅氧片）图示法专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分14秒秒D铝层（铝氧片）铝层（铝氧片）O2-O2-O2-O2-O2-O2-Al3+O2-O2-O2-O2-O2-O2-Al3+O2

10、-O2-O2-O2-O2-O2-Al3+铝层（铝氧片）专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分14秒秒铝层（铝氧片）铝层（铝氧片）O2-O2-O2-O2-O2-O2-Al3+铝层（铝氧片）O2-O2-O2-O2-O2-O2-Al3+O2-O2-O2-O2-O2-O2-Al3+专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分15秒秒铝层（铝氧片）铝

11、层（铝氧片）铝层（铝氧片）O2-O1.5-O-O-O1.5-O1.5-AlO1.5-O1.5-O-O-O1-O1.5-AlO1-O1.5-O1.5-O1.5-O1-O1.5-AlO1-专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分15秒秒D铝层（铝氧片）铝层（铝氧片）铝层（铝氧片）O2-O1.5-O-O-O1.5-O1.5-AlO1.5-O1.5-O-O-O1-O1.5-AlO1-O1.5-O1.5-O1.5-O1-O1.5-AlO1-H+H+H+H+HOOOOHHH专业

12、基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分16秒秒铝层（铝氧片）图示法铝层（铝氧片）图示法O2-O-O-O-O-AlO-O-O-AlO-O-O-O-O-AlAl铝层（铝氧片）图示法专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分16秒秒O-SiO-O2-O-O-SiO-OO-O1.5-O1.5-O1.5-O1.5-O0.5-O0.5-Al1:1晶层晶层

13、1:1 晶 层专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分16秒秒O-SiO-O2-O-O-SiO-OO-O-SiO-O2-O-O-SiO-OO-O1.5-O0.5-O0.5-O1.5-O0.5-O0.5-Al2:1晶层晶层2:1 晶 层专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分17秒秒O-SiO-O-O-D硅层（硅氧片）同晶置换硅层（硅氧片）

14、同晶置换同晶置换O2-Si4+SiAl3+Al专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分17秒秒O1.5-O1.5-O1.5-O1.5-O1.5-O1.5-Al3+D铝层（铝氧片）铝层（铝氧片）同晶置换同晶置换同晶置换Al3+Fe2+Al3+Mg2+O2-O2-专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分17秒秒硅层（硅氧片）同晶置换硅层（硅氧

15、片）同晶置换硅层（硅氧片）同晶置换O2-Si4+O-O2-O2-O-Si4+O-OO-O-Si4+O-O-OAl3+专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分17秒秒D硅层（硅氧片）同晶置换与永久电荷硅层（硅氧片）同晶置换与永久电荷硅层（硅氧片）同晶置换与永久电荷O-SiO-O2-O2-O-SiO-OO-O-SiO-O-OAl3+AlO2-专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年1

16、2月月29日星期四日星期四3时时30分分17秒秒AlO1-AlO1.5-D铝层（铝氧片）同晶置换与永久电荷铝层（铝氧片）同晶置换与永久电荷铝层（铝氧片）同晶置换与永久电荷O2-O1.5-O-O-O1.5-O1.5-O1.5-O-O-O1-O1.5-AlO1-O1.5-O1.5-O1.5-O1-O1.5-H+H+H+H+HOOOOHHHMg2+MgFe2+FeO2-O2-O2-O2-专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分18秒秒可变电荷可变电荷可可变变电电荷荷O2-

17、O-AlO2-O-O-AlO-O2-O-OOSiOOSiOO-OOSiOOSiAlO-O-AlO-H+H+H+H+H+H+H+H+OH-OH-H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+OH-H+专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分18秒秒可变电荷可变电荷OHO-O2-O2-OHAlO-OHO1.5-O0.5-O2-OHAlO-O-O-AlO-AlOOSiOO0.5-SiOO-OOSiOOSiOOSiOOO0.5-SiOOSiOO-OSi可可变变电电荷荷H+H+H+

18、OH-H+OH-专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分19秒秒硅层硅层的六角形晶穴的六角形晶穴硅层的六角形晶穴O-Si4+O-O-O-Si4+O-OO-O-O2-Si4+O-OO-OSi4+O-O-O-O-Si4+O-O-OOSi4+O-OO-专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分19秒秒高岭石高岭石OHOHO2-O2-OHAlOHO

19、HOHO0.5-O2-OHAlOHO-O-AlO-AlOOSiOOSiOO-OOSiOOSiOSiOSiOO-OSiOSi6(OH)6-4Al 12+2(OH)+4O 10-4Si 16+6O 12-0.72nmC轴轴b轴轴1:1型层状硅酸盐（高岭石）晶体结构示意图型层状硅酸盐（高岭石）晶体结构示意图又称又称1:1 1:1 型型矿物，矿物，包括包括高岭石、珍高岭石、珍珠陶土、迪珠陶土、迪恺石、及埃恺石、及埃洛石等矿物洛石等矿物高岭组高岭组专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3

20、时时30分分19秒秒6O 12-4Si 16+2(OH)+4O 10-4-xAl+xMg (12-3x+2x)+2(OH)+4O 10-6O 12-4Si 16+蒙脱石蒙脱石蒙蛭组蒙蛭组又称又称2:1 2:1 型型膨胀性矿物，膨胀性矿物，包括蒙脱石、包括蒙脱石、绿脱石、拜绿脱石、拜来石、蛭石来石、蛭石OHO-O2-O2-OHAlO-OHO-O0.5-O2-OHAlO-O-O-AlO-AlOOSiOOSiOOOOSiOOSiOOSiOOOSiOOSiOOOSiOSiOSiOOOSiOSi0.962.14nmC轴轴b轴轴阳离子阳离子 nH2O2:1型层状硅酸盐（蒙脱石）晶体结构示意图型层状硅酸盐（

21、蒙脱石）晶体结构示意图MgFeO0.5-O0.5-O0.5-O0.5-Na+NH4+专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分20秒秒水云母水云母OHO-O2-O2-OHAlO-OHO-O0.5-O2-OHAlO-O-O-AlO-AlOOSiOOSiOOOOSiOOSiOOSiOOOSiOOSiOOOSiOSiOSiOOOSiOSi1.0nmC轴轴b轴轴6O 12-(4-y)Si+yAl (16-4y+3y)+2(OH)+4O 10-4Al 12+2(OH)+4O 1

22、0-6O 12-(4-y)Si+yAl (16-4y+3y)+yK+水云母（伊利石）晶体结构示意图水云母（伊利石）晶体结构示意图K+K+K+AlAlAlO-O-O-水云母组水云母组又称又称2:1 2:1 型型非膨胀性矿非膨胀性矿物，包括伊物，包括伊利石、水云利石、水云母等矿物母等矿物专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分20秒秒土壤中硅酸盐粘土矿物性质比较理化理化性质性质粘 土 矿 物 类 型高岭组蒙蛭组水云母组晶层结构晶层结构1:1型型2:1型型2:1 型型晶层

23、间晶层间联结力联结力铝层铝层OHOH群与硅层群与硅层O O成成氢键联结，层间距氢键联结，层间距固定水及离子难入固定水及离子难入层间层间两硅层两硅层O O成氧桥及层间阳离成氧桥及层间阳离子与子与O O的静电引力。层间不的静电引力。层间不固定，水及离子易入内固定，水及离子易入内层间层间K K+与层面与层面O O键联结及键联结及与负电荷中和，层间较与负电荷中和，层间较固定水及养分较难入内固定水及养分较难入内同晶置换同晶置换没有或极少没有或极少主要在铝层主要在铝层Mg2+、Fe2+取取代代 Al3+，少量在硅层，少量在硅层主要在硅层，主要在硅层，Al3+取代取代Si4+，少量在铝层，少量在铝层CEC(

24、cmol/kg)110801502040阳离子阳离子有效性有效性吸附在胶粒表面，吸附在胶粒表面，故有效性大故有效性大吸附在胶粒晶层之间，故有吸附在胶粒晶层之间，故有效性较小效性较小吸附在胶粒晶层之间又吸附在胶粒晶层之间又不活动，有效性最小不活动，有效性最小形状形状规则的六角形薄片规则的六角形薄片不规则的絮状薄片不规则的絮状薄片不规则的薄片不规则的薄片大小大小(m)0.10.50.010.10.10.2比面比面(m2/g)5020700800100200涨缩性涨缩性粘结性粘结性粘着性粘着性弱弱强强中等中等专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反

25、应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分21秒秒v土壤胶体概念土壤中的固相、液相和气相呈互分土壤中的固相、液相和气相呈互分散的胶体状态，其固体颗粒直径散的胶体状态，其固体颗粒直径1m，土壤胶体常指这些固相颗粒。，土壤胶体常指这些固相颗粒。即土壤学中所指的土壤胶体是指土即土壤学中所指的土壤胶体是指土壤颗粒直径小于壤颗粒直径小于2m或者小于或者小于1m的土壤微粒。的土壤微粒。专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分21秒秒v土壤胶体

26、的种类矿质胶体矿质胶体 p矿质胶体指土壤矿物中的细分散矿质胶体指土壤矿物中的细分散颗粒，比表面大，并带电荷，具颗粒，比表面大，并带电荷，具有胶体特性。主要为极细微的粘有胶体特性。主要为极细微的粘土矿物，包括成分简单的含水氧土矿物，包括成分简单的含水氧化物和成分复杂的各种次生层状化物和成分复杂的各种次生层状铝硅酸盐类等。铝硅酸盐类等。专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分21秒秒v土壤胶体的种类矿质胶体矿质胶体 p含水氧化物含水氧化物 主要包括水化程度不等的铁、铝、

27、主要包括水化程度不等的铁、铝、硅的氧化物。硅的氧化物。含水氧化硅 是一种非晶质的凝胶，其化学是一种非晶质的凝胶，其化学式为式为SiO2nH2O或写成或写成H2SiO3专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分21秒秒v土壤胶体的种类矿质胶体矿质胶体 p含水氧化物含水氧化物 含水氧化铁 褐铁矿褐铁矿 2Fe2O33H2O针铁矿针铁矿Fe2O3H2O多水针铁矿多水针铁矿3FeO34H2O一水赤铁一水赤铁3Fe2O3H2O 专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物

28、营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分21秒秒v土壤胶体的种类矿质胶体矿质胶体 p含水氧化物含水氧化物 含水氧化铝主要有水铝石主要有水铝石Al2O3H2O三水铝石三水铝石Al2O33H2O等，也是等，也是两性胶体，其电性决定于溶液两性胶体，其电性决定于溶液的酸碱性。的酸碱性。专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分21秒秒v土壤胶体的种类矿质胶体矿质胶体 p粘土矿物胶体粘土矿物胶体土壤

29、中最主要的粘土矿物有高岭石、伊利石（水云母类）、蒙脱石，还有蛭石、绿泥石、水铝英石等。专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分21秒秒v土壤胶体的种类有机胶体有机胶体p土壤有机胶体指土壤中腐殖质、土壤有机胶体指土壤中腐殖质、多糖等高分子化合物的细分散状多糖等高分子化合物的细分散状态，具胶体特性。态，具胶体特性。p有机胶体主要是腐殖质。有机胶体主要是腐殖质。专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面

30、反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分21秒秒v土壤胶体的种类有机矿质复合体有机矿质复合体p土壤中有机胶体和矿质胶体一般很土壤中有机胶体和矿质胶体一般很少单独存在。少单独存在。p有机胶体与矿质胶体通过表面分子有机胶体与矿质胶体通过表面分子缩合、阳离子桥接及氢键合等作用缩合、阳离子桥接及氢键合等作用连结在一起的复合体，称有机矿质连结在一起的复合体，称有机矿质复合体。因复合体具有高度的吸收复合体。因复合体具有高度的吸收性能故又称为吸收性复合体。性能故又称为吸收性复合体。专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表

31、面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分21秒秒v土壤胶体的构造微粒核（胶核）微粒核（胶核）p是土壤胶体微粒的核心部分，它是由组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。成胶体微粒的基本物质的分子群所组成。双电层双电层p双电层是胶体表面电荷吸引反号电荷离双电层是胶体表面电荷吸引反号电荷离子，在固相界面正负电荷分别排成两层，子，在固相界面正负电荷分别排成两层，在电解质溶液中部分反号离子呈扩散状在电解质溶液中部分反号离子呈扩散状态分布。双电层分以下两层。态分布。双电层分以下两层。专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章

32、土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分22秒秒v土壤胶体的构造决定电位离子层是吸附在胶粒核表面，决定胶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。粒电荷正负及大小的一层离子。补偿离子层补偿离子层分以下两层：补偿离子层分以下两层：非活性补偿离子层非活性补偿离子层 扩散层扩散层专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分22秒秒胶体结构示意图胶体结构示意图胶胶核核补偿离子层补偿离子层（外离子层）（外离子层

33、）双双 电电 层层胶胶 团团 （胶（胶 胞）胞）胶胶 粒粒扩扩散散层层位位离离决决定定电电层层子子+胶胶液液溶溶间间团团胶 体 结 构 示 意 图子子离离性性偿偿补补活活非非层层专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分22秒秒v土壤胶体的性质巨大的表面能巨大的表面能p在物体的表面，由于表面分子的在物体的表面，由于表面分子的四周不都是相同的分子，受到的四周不都是相同的分子，受到的力就不均衡，使表面分子对外表力就不均衡，使表面分子对外表现有剩余能量，这种能量是由于现有剩

34、余能量，这种能量是由于表面的存在而产生，所以叫做表表面的存在而产生，所以叫做表面能。面能。专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分22秒秒v土壤胶体的性质带电性带电性p土壤胶体微粒都带有一定的电荷，土壤胶体微粒都带有一定的电荷，在多数情况下带负电荷，但也有带在多数情况下带负电荷，但也有带正电荷的，还有因环境条件不同而正电荷的，还有因环境条件不同而带不同电荷的两性胶体。带不同电荷的两性胶体。p土壤胶体微粒带电的主要原因是由土壤胶体微粒带电的主要原因是由于微粒表面分子本

35、身的解离所致。于微粒表面分子本身的解离所致。专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分22秒秒1.含水二氧化硅（含水二氧化硅（H2SiO3）H2SiO3 SiO322H2.腐殖质胶体带电腐殖质胶体带电RCOOH RCOOH H 由于腐殖质分子量大、官能团多，解离后带电量大。OHO一一专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分22秒秒3粘土矿物

36、胶体带电粘土矿物胶体带电专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分23秒秒O-SiO-O-O-D硅层（硅氧片）同晶置换硅层（硅氧片）同晶置换同晶置换O2-Si4+SiAl3+Al专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分23秒秒O1.5-O1.5-O1.5-O1.5-O1.5-O1.5-Al3+D铝层（铝氧片）铝层（铝氧片）同晶置换同晶置换同

37、晶置换Al3+Fe2+Al3+Mg2+O2-O2-专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分23秒秒硅层（硅氧片）同晶置换硅层（硅氧片）同晶置换硅层（硅氧片）同晶置换O2-Si4+O-O2-O2-O-Si4+O-OO-O-Si4+O-O-OAl3+专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分23秒秒D硅层（硅氧片）同晶置换与永久电荷硅层（硅氧片

38、）同晶置换与永久电荷硅层（硅氧片）同晶置换与永久电荷O-SiO-O2-O2-O-SiO-OO-O-SiO-O-OAl3+AlO2-专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分23秒秒AlO1-AlO1.5-D铝层（铝氧片）同晶置换与永久电荷铝层（铝氧片）同晶置换与永久电荷铝层（铝氧片）同晶置换与永久电荷O2-O1.5-O-O-O1.5-O1.5-O1.5-O-O-O1-O1.5-AlO1-O1.5-O1.5-O1.5-O1-O1.5-H+H+H+H+HOOOOHHHMg

39、2+MgFe2+FeO2-O2-O2-O2-专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分24秒秒可变电荷可变电荷可可变变电电荷荷O2-O-AlO2-O-O-AlO-O2-O-OOSiOOSiOO-OOSiOOSiAlO-O-AlO-H+H+H+H+H+H+H+H+OH-OH-H+H+H+H+H+H+H+H+H+H+专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3

40、时时30分分24秒秒可变电荷可变电荷OHO-O2-O2-OHAlO-OHO1.5-O0.5-O2-OHAlO-O-O-AlO-AlOOSiOO0.5-SiOO-OOSiOOSiOOSiOOO0.5-SiOOSiOO-OSi可可变变电电荷荷专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分25秒秒3粘土矿物胶体带电粘土矿物胶体带电专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日

41、星期四3时时30分分25秒秒专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分26秒秒v土壤胶体的性质土壤胶体的分散性和凝聚性土壤胶体的分散性和凝聚性p土壤胶体溶液（溶胶）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。p土壤中无定形的凝胶体（凝胶）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。p分散和凝聚作用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。凝聚的速度和强度与两个因素有关：一是电解

42、质浓度；一是电解质浓度；二是电解质种类。二是电解质种类。专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分26秒秒v土壤胶体的性质土壤胶体的分散性和凝聚性土壤胶体的分散性和凝聚性p分散和凝聚作用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。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。凝聚的速度和强度与两个因素有关：一是电解质浓度一是电解质浓度二是电解质种类二是电解质种类专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植

43、物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分26秒秒 一般地，离子的价数越高，离子半一般地，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：阳离子凝聚力的排列顺序是：Fe3Al3Ca2Mg2KNH4Na阳离子凝聚力专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分26秒秒v土壤胶体的性质土壤胶体的分散性和凝聚性土壤胶体的分散性和凝聚

44、性p当土壤干燥时，土壤溶液中的电解质浓度相应当土壤干燥时，土壤溶液中的电解质浓度相应增大，土壤胶体易成凝胶状态。相反，当土壤增大，土壤胶体易成凝胶状态。相反，当土壤水分增多土壤溶液浓度相应降低，土壤胶体便水分增多土壤溶液浓度相应降低，土壤胶体便会带有多余的负电荷，互相排斥而成溶胶状态。会带有多余的负电荷，互相排斥而成溶胶状态。p一般土壤胶体处于凝胶状态。只有当渍水过多，一般土壤胶体处于凝胶状态。只有当渍水过多，或胶体吸附的阳离子主要是或胶体吸附的阳离子主要是NH4、Na，而且，而且又处于稀溶液中，土壤胶体才呈溶胶状态。又处于稀溶液中，土壤胶体才呈溶胶状态。专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养

45、学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分26秒秒v土壤胶体的交换作用是指土壤胶体微粒扩散层中的是指土壤胶体微粒扩散层中的离子与土壤溶液中的离子相互离子与土壤溶液中的离子相互交换过程。可分为：交换过程。可分为：p阳离子交换作用阳离子交换作用p阴离子交换作用阴离子交换作用专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分27秒秒 Cl-H2PO4-NO3-CO3-Cl-SO42-Cl-NO

46、3-Cl-SO42-NO3-Cl-Cl-CO3-NO3-NH4+NH4+NH4+K+K+K+Ca2+Ca2+Mg2+Na+Na+Na+H+H+NH4+K+土壤土壤胶粒胶粒Mg2+离子的吸附与淋失离子的吸附与淋失Al3+Al3+专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分27秒秒v土壤的阳离子交换作用阳离子交换作用的过程阳离子交换作用的过程p是指土壤胶粒所吸附的阳离是指土壤胶粒所吸附的阳离子与土壤溶液中的阳离子相互子与土壤溶液中的阳离子相互交换的过程。交换的过程。专业基础

47、课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分27秒秒 10NH4 K Ca2、Mg2、Al3、K、2H土壤土壤胶粒胶粒Mg2Al3Ca2HH土壤土壤胶粒胶粒10NH4 v阳离子交换作用可用下式来表示：阳离子交换作用可用下式来表示：专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分27秒秒 10NH4 K Ca2、Mg2、Al3、K、2H土壤土壤胶粒胶粒Mg2A

48、l3Ca2HH土壤土壤胶粒胶粒10NH4 吸附作用解吸作用v阳离子的吸附与解吸作用专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分27秒秒OH-Cl-NH4OH NH4ClK HHK 土壤土壤胶粒胶粒HKHK 土壤土壤胶粒胶粒NH4NH4(DH)2.土壤阳离子交换作用土壤阳离子交换作用 HOH KCl专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分28秒

49、秒土壤土壤胶粒胶粒 HClNaOHNH4+K+Ca2+Mg2+Na+H+H+NaHNH4+OH-H+HOHCl-K+KCl专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分28秒秒v土壤阳离子交换作用的特点可逆反应，迅速平衡可逆反应，迅速平衡p阳离子交换是一种可逆反应。由于反应阳离子交换是一种可逆反应。由于反应只是在胶粒表面进行，所以会很快达到只是在胶粒表面进行，所以会很快达到平衡。平衡。交换反应是等量电荷对等量电荷的交交换反应是等量电荷对等量电荷的交换换阳离子交换符合质量作

50、用定律阳离子交换符合质量作用定律专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应2022年年12月月29日星期四日星期四3时时30分分28秒秒当前位置当前位置:土壤胶体化学和表面反应土壤胶体化学和表面反应/土壤胶体的交换作用土壤胶体的交换作用1 1阳离子价数和水化半径阳离子价数和水化半径 一种阳离子将他种阳离子从胶一种阳离子将他种阳离子从胶粒上交换下来的能力叫做该种阳离粒上交换下来的能力叫做该种阳离子的交换能力。子的交换能力。专业基础课程专业基础课程土壤与植物营养学土壤与植物营养学/第六章第六章 土壤胶体化学和表面反应土壤胶体