土壤阳离子交换量
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负电。
土壤胶体的结构和性质
(3)胶体表面分子的解离 胶核表面的分子或原子团的解离,这种电荷的数量
和性质随介质的pH而改变,故称可变电荷。
来源
黏土矿物晶面上-OH的解离 含水铁、铝氧化物的解离（Al2O3·3H2O) 腐殖质上某些官能团的解离（如-COOH）
土壤胶体的结构和性质
a. 黏土矿物晶面上-OH的解离
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
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。
土壤胶体的结构和性质
(二) 双电层
1、 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。
2、 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:非活性离子层和扩 散层（发生离子交换）。
土壤胶体的结构和性质
注意：
把土壤胶粒完全理解为球形构造，显然是错误的。 现代土壤学的研究说明，只有土壤有机胶粒，或 无定形的氢氧化铁、氢氧化铝、含水氧化硅和水 铝英石等矿质胶粒可以认为近似圆球形构造。而 土壤中大多数矿质胶粒，例如层状硅酸盐类粘土 矿物通过X-射线和电子显微镜的研究，已经明确 是层状构造.
立方体边长 （cm）
1 0.1 0.01 0.001 0.0001 0.00001 0.000001 0.0000001
立方体数 目
总表面积
1
6cm2
103
60cm2
106
600cm2
109
6000cm2
1012
6m2
1015
60m2
1018
600m2
1021
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
各粒径土粒的比面
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·g-1）
22.6
226
2,260
22,600
土粒 （粒径mm）
粘粒（0.0005） 500nm
二 、土壤胶体的构造
胶核
胶 团
双电层
_
决定电位离子层
_ _
_
+
补偿离子层 +
++
胶粒
+ 非活性补偿离子层
+ +
扩散层
+
土壤胶体的结构和性质
土壤胶体构造示意图
土壤胶体的结构和性质
(一) 胶核
这是胶体的固体部分, 土壤中胶核 一般由含水SiO2 ,Fe2 O3,Al2 O3 、次 生铝硅酸盐、腐殖质或蛋白质等分 子团分子组成 。
土壤胶体的结构和性质
如Al（OH）3在碱性环境中的解离：
胶粒（0.0001） 100nm
胶粒（0.00005） 50nm
胶粒（0.00001） 10nm
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。
胶体分散系
一般把分散相颗粒直径（非球颗粒则指长、宽、 高三向中一个方向的长度）在1-100纳米范围内 的分散系称胶体分散系。其颗粒大小介于粗分
散系和分子、离子分散系之间。
分散介状 液 状 固
按聚集状状分状：
分散相
名状
固
溶状、状浮液、状膏
液
乳状液
状
泡沫
固 液
状溶状
固
固状状浮液
液
固状乳状液
状
固状泡沫
第八章 土壤胶体和土壤离子交换
内容提要
土壤胶体的构造和性质 土壤胶体的类型 土壤阳离子交换作用 土壤阴离子交换作用
胶体Βιβλιοθήκη Baidu概念
胶体是物质存在的一种状态，是一种分散体系。
何为分散体系？
一种物质分散在另一种物质中所形成的体系，称为分散体系 或分散系。 根据分散体系中被分散的物质（分散相）的大小，可把分散 系分为：粗分散系、胶体分散系和分子、离子分散系。
由于土壤胶体具有巨大表面积，从而具有巨大的表面能。
土壤胶体的结构和性质
2. 土壤胶体的带电性 由于胶体表面的分子解离或吸附溶液中的离子,使胶粒带电.
土壤中所有胶粒都是带电的（胶体的基本条件）， 这是土壤产生离子吸附和交换、离子扩散、酸碱平 衡、氧化还原反应以及胶体的分散与絮凝等现象的 根本原因，而这些反应都直接或间接关系到土壤的 水、肥、气、热性质。
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。
土壤胶体的结构和性质
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+
Al3+ Fe2+或Mg2+
土壤胶体的结构和性质
(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
因此，土壤胶体的带电性对土壤肥 力性质有重要影响。
土壤胶体的结构和性质
土壤胶体电荷的来源
指组成矿物的中心离子被电性 相同、大小相近的离子替代而 晶格构造保持不变的现象。
(1)同晶异质代换作用
层状铝硅酸盐粘土矿物在形成时，中心离子可以被其它相近 或稍大的同性离子代换而产生电荷，但矿物的结晶构造型式 不变。
土壤胶体的结构和性质
(3)胶体表面分子的解离 胶核表面的分子或原子团的解离,这种电荷的数量
和性质随介质的pH而改变,故称可变电荷。
来源
黏土矿物晶面上-OH的解离 含水铁、铝氧化物的解离（Al2O3·3H2O) 腐殖质上某些官能团的解离（如-COOH）
土壤胶体的结构和性质
a. 黏土矿物晶面上-OH的解离
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
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。
土壤胶体的结构和性质
(二) 双电层
1、 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。
2、 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:非活性离子层和扩 散层（发生离子交换）。
土壤胶体的结构和性质
注意：
把土壤胶粒完全理解为球形构造，显然是错误的。 现代土壤学的研究说明，只有土壤有机胶粒，或 无定形的氢氧化铁、氢氧化铝、含水氧化硅和水 铝英石等矿质胶粒可以认为近似圆球形构造。而 土壤中大多数矿质胶粒，例如层状硅酸盐类粘土 矿物通过X-射线和电子显微镜的研究，已经明确 是层状构造.
立方体边长 （cm）
1 0.1 0.01 0.001 0.0001 0.00001 0.000001 0.0000001
立方体数 目
总表面积
1
6cm2
103
60cm2
106
600cm2
109
6000cm2
1012
6m2
1015
60m2
1018
600m2
1021
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
各粒径土粒的比面
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·g-1）
22.6
226
2,260
22,600
土粒 （粒径mm）
粘粒（0.0005） 500nm
二 、土壤胶体的构造
胶核
胶 团
双电层
_
决定电位离子层
_ _
_
+
补偿离子层 +
++
胶粒
+ 非活性补偿离子层
+ +
扩散层
+
土壤胶体的结构和性质
土壤胶体构造示意图
土壤胶体的结构和性质
(一) 胶核
这是胶体的固体部分, 土壤中胶核 一般由含水SiO2 ,Fe2 O3,Al2 O3 、次 生铝硅酸盐、腐殖质或蛋白质等分 子团分子组成 。
土壤胶体的结构和性质
如Al（OH）3在碱性环境中的解离：
胶粒（0.0001） 100nm
胶粒（0.00005） 50nm
胶粒（0.00001） 10nm
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。
胶体分散系
一般把分散相颗粒直径（非球颗粒则指长、宽、 高三向中一个方向的长度）在1-100纳米范围内 的分散系称胶体分散系。其颗粒大小介于粗分
散系和分子、离子分散系之间。
分散介状 液 状 固
按聚集状状分状：
分散相
名状
固
溶状、状浮液、状膏
液
乳状液
状
泡沫
固 液
状溶状
固
固状状浮液
液
固状乳状液
状
固状泡沫
第八章 土壤胶体和土壤离子交换
内容提要
土壤胶体的构造和性质 土壤胶体的类型 土壤阳离子交换作用 土壤阴离子交换作用
胶体Βιβλιοθήκη Baidu概念
胶体是物质存在的一种状态，是一种分散体系。
何为分散体系？
一种物质分散在另一种物质中所形成的体系，称为分散体系 或分散系。 根据分散体系中被分散的物质（分散相）的大小，可把分散 系分为：粗分散系、胶体分散系和分子、离子分散系。
由于土壤胶体具有巨大表面积，从而具有巨大的表面能。
土壤胶体的结构和性质
2. 土壤胶体的带电性 由于胶体表面的分子解离或吸附溶液中的离子,使胶粒带电.
土壤中所有胶粒都是带电的（胶体的基本条件）， 这是土壤产生离子吸附和交换、离子扩散、酸碱平 衡、氧化还原反应以及胶体的分散与絮凝等现象的 根本原因，而这些反应都直接或间接关系到土壤的 水、肥、气、热性质。
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。
土壤胶体的结构和性质
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+
Al3+ Fe2+或Mg2+
土壤胶体的结构和性质
(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
因此，土壤胶体的带电性对土壤肥 力性质有重要影响。
土壤胶体的结构和性质
土壤胶体电荷的来源
指组成矿物的中心离子被电性 相同、大小相近的离子替代而 晶格构造保持不变的现象。
(1)同晶异质代换作用
层状铝硅酸盐粘土矿物在形成时，中心离子可以被其它相近 或稍大的同性离子代换而产生电荷，但矿物的结晶构造型式 不变。