土壤胶体化学和表面化学

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1、第四章土壤胶体化学和表面反应主要内容(重点)：教学目标与要求：教学方式与手段：课时安排与进度：1.土壤胶体的表面性质（重点）2.土壤胶体对阳离子交换反应（重点）3.土壤胶体的阴离子的吸附与交换了解土壤胶体的表面类型、表面电荷来源与种类，掌握土壤双电层的结构特征；牢记土壤阳离子交换作用的规律以及影响阳离子有效性的因素以及阳离子交换对土壤性质的影响。幻灯，动画演示；案例分析；土壤吸附实验；课时数：4课时第四章土壤胶体化学和表面反应第一节土壤胶体(soilcolloid)的表面性质一、土壤胶体表面类型（一）硅氧烷型表面（二）水合氧化物型表面（三）有机物表面二、土壤胶体的比表

2、面和表面积(一)土壤胶体的表面积表8－1土壤中常见粘土矿物的比表面积（m2·g-1）胶体成分内表面积外表面积总表面积蒙脱石蛭石水云母高岭石埃洛石水化埃洛石水铝英石700-750400-7500-500400130-40015-1501-5090-1505-4010-4525-30130-400700-850400-80090-1505-4010-45430260-800我国几种主要土壤的比表面积：砖红壤60－80m2g-1红壤100－150m2g-1黄棕壤200－300m2g-1(二)比表面积的测定方法1、仪器法2、吸附法氮气、甘油、乙二醇醚等总之：2：1型粘土

3、矿物和有机质的含量越高，土壤的比表面积越大。三、土壤表面电荷和电位（一）土壤电荷的起因和种类1、永久电荷(permanentcharge)***永久电荷起源于矿物晶格内部离子的同晶置换。2、可变电荷(variablecharge)***随pH的变化而变化的土壤电荷，这种电荷称为可变电荷。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。（二）土壤的电荷数量**

4、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。***影响土壤电荷数量的因素主要有：C.pH值主要影响可变电荷的数量。B.土壤胶体的种类土壤质地完全相同的两种土壤，它们所带的电荷数量可以完全不同。A.质地土壤的质地越粘，土粒越细，其电荷总量也越多。（三）土壤胶体双电层结构和表面电位胶体微粒胶核双电层决定电位离子层（内）补偿离子层（外）非活性离子层扩散层当静电引力与热扩散相平衡时，在带电胶体表面与溶液的界面上，形成了由一层固相表面电荷和一层溶液中相反符号离子所组成的电荷非均匀分布的空间结构，称为双电层

5、***。双电层模型第三节土壤胶体对阳离子的吸附交换反应一、离子吸附的一般概念根据物理化学的反应，胶体在溶剂中呈不均一的分布状态，固体颗粒表面的离子浓度与溶液内部不同的现象称为吸附作用**。凡使胶体表面层中溶质的浓度大于液体内部浓度的作用称为正吸附，反之则称为负吸附.二、阳离子静电吸附由库仑定律可知:土壤胶体表面所带的负电荷愈多，吸附的阳离子数量就愈多；土壤胶体表面的电荷密度愈大，阳离子所带的电荷愈多，则离子吸附得愈牢。M3+>M2+>M+Al3＋>Mn2＋>Ca2＋>K+Rb+>NH4+>K+>Na+>Li+1、阳离子静电吸附表8－2离子半径与吸附力一价离子Li+Na

6、+K+NH+4Rb+离子的真实半径(nm)0.0780.0980.1330.1430.149离子的水合半径(nm)1.0080.7900.5370.5320.509弱强交换能力2．盐基离子与盐基饱和度（1）盐基离子与致酸离子***第一类是氢离子和铝离子，它们是致酸离子，与土壤的酸度有密切关系。第二类是其他的一些金属离子，如Ca+2、Mg+2、K+、NH4+……等，在古典化学上，它们都称为盐基离子。（2）盐基饱和度(basesaturationpercentage)BSP在土壤胶体所吸附的阳离子中，盐基离子的数量占所有吸附的阳离子的百分比，叫盐基饱和度***。盐基饱和的

7、土壤具有中性或碱性反应；而盐基不饱和的土壤则具有酸性反应，为酸性土壤；100%三、阳离子交换（一）阳离子交换作用***在土壤中，被胶体静电吸附的阳离子，一般都可以被溶液中另一种阳离子交换而从胶体表面解吸。对这种能相互交换的阳离子叫做交换性阳离子，而把发生在土壤胶体表面的阳离子交换反应称之为阳离子交换作用***。（观看演示）CationExchangeCapacity----------------SOILCa+2Mg+2Al+3K+Ca+2Mg+2H+Ca+2H+Ca+2Mg+2K+Al+3Ca+2H+Mg+2H+Mg+2Ca+2K+Ca+2C