《土壤学》第四章(4-1) 土壤胶体 soil colloid

第四章土壤胶体及其离子交换 Soil colloid and lon Exchange
第四章 土壤胶体及其离子交换 Soil colloid and Ion Exchange

第一节土壤胶体 soil colloid
第一节 土壤胶体 soil colloid

壤胶体概念( soil co‖oid) (一)分散糸统(分散体糸) 分散体亲是由两种或两种以上物质组成的,一种物质呈连续分 布状态,量相对也比较大,称为分散介质(分散荆);另一种物质分 子不连续,量也比较小,称为分散相(质)。分散相如票与分散介 质之间汲有明显物狸界面,分散体糸称为嵱液,若票分散介质与分 散相有明显的物理界面,叫儆悬浮液(粗分散体条)。当分散相介 于二者之间肘,构成了相对稳定的体条,叫儆胶体亲统。 土壤本身就是一个复杂的多元分散体。把土壤中较小颗粒叫胶 体。空气和滤液成为分散剂。 The soil contains minute particles called soil colloids. They are smaller than one hundredth -thousand of a millimeter. soil colloids are thin and disc-like. There are mineral as well as organic soil colloids. Mineral colloids are usually found to be fine particles of clay minerals
一.土壤胶体概念(soil colloid) (一)分散系统(分散体系) 分散体系是由两种或两种以上物质组成的,一种物质呈连续分 布状态,量相对也比较大,称为分散介质(分散剂);另一种物质分 子不连续,量也比较小,称为分散相(质)。分散相如果与分散介 质之间没有明显物理界面,分散体系称为溶液,若果分散介质与分 散相有明显的物理界面,叫做悬浮液(粗分散体系)。当分散相介 于二者之间时,构成了相对稳定的体系,叫做胶体系统。 土壤本身就是一个复杂的多元分散体。把土壤中较小颗粒叫胶 体。空气和溶液成为分散剂。 The soil contains minute particles called soil colloids. They are smaller than one hundredth-thousand of a millimeter. Soil colloids are thin and disc-like. There are mineral as well as organic soil colloids. Mineral colloids are usually found to be fine particles of clay minerals

一.土壤胶体概念( soil colloid) (二)肤体的大小范圆 土壤胶体指的是小于5m,2pm,1m,0.5pm,0.1m圆体 颗粒,脱体历经范圆划分很乱,大多数人认为应在1-100m之间 EuM2uMA electron micrographs of the clay electron micrographs of the clay minerals montmorillonite minerals kaolinite
一 .土壤胶体概念(soil colloid) (二)胶体的大小范围 土壤胶体指的是小于5m,2 m,1 m,0.5 m,0.1 m固体 颗粒,胶体历经范围划分很乱,大多数人认为应在1~100 m之间。 electron micrographs of the clay minerals montmorillonite electron micrographs of the clay minerals kaolinite

二.土壤胶体种类( type of soil colloid ◎无机胶体 按照胶体体糸 土壤胶体 6有机胶体 的化学-矿物 学组成与来源 有机无机复合胶体划分 (一)有机胶体( soil organic colloid) 指土壤中一类分子量大,结构复杂的高分子化合物。土壤腐殖 质主体、其次还有少量蛋白质、多肽、氨基酸、以及多糖类高分子 化合物。土壤中有大量的微生物,本身也具有胶体性质,属于一种 生物胶体。 (二)无机胶体( soil mineral colloid): 无机胶体又称为矿质胶体。是土壤中胶体主要成分,比无机胶体 几倍到几十倍。统称用土壤中粘粒(<0.001mm)含量反映土壤 无机胶体数量。 层状无机铝硅酸盐矿物∷高岭石、蒙脱石、伊利石(负电性胶体 2.元定形氧化物
无机胶体 有机胶体 有机无机复合胶体 二.土壤胶体种类( type of soil colloid) 土壤胶体 (一)有机胶体(soil organic colloid) 指土壤中一类分子量大,结构复杂的高分子化合物。土壤腐殖 质主体、其次还有少量蛋白质、多肽、氨基酸、以及多糖类高分子 化合物。土壤中有大量的微生物,本身也具有胶体性质,属于一种 生物胶体。 (二)无机胶体(soil mineral colloid): 无机胶体又称为矿质胶体。是土壤中胶体主要成分,比无机胶体 高几倍到几十倍。统称用土壤中粘粒(<0.001mm)含量反映土壤 无机胶体数量。 1.层状无机铝硅酸盐矿物:高岭石、蒙脱石、伊利石(负电性胶体) 2.无定形氧化物 按照胶体体系 的化学-矿物 学组成与来源 划分

二.土壤胶体种类( type of soil colloid (1)含水氧化硅(SiO2.nH2O) H2SiO3(SiO2. nH,O)+H+HSiO3 H+SiO3(酸胶基) (2)含水氧化铁铝 Al(OH)3+H÷A(OH)2+H2O(正电荷,碱胶基) Fe(OH)3+H÷Fe(OH)2+H2O(正电荷,碱胶基) (三)有机物机胶体( organic-mineral colloid) 有机胶体和无机胶体通过物理、化学或物理化学的作用,相互结 合在一起形成有机-无机复合体。 有机无机复合度:把土壤有机无机复合体中含C量占土壤总C量的百 分数成为有机无机复合度。作为衡量土壤有机无机复合体的数量指 标。土壤有机无机复合度可达到50~70%
(1)含水氧化硅(SiO2 .nH2O) H2SiO3 (SiO2 .nH2O) ⇌H++HSiO3 - ↕ H++SiO3 - (酸胶基) (2)含水氧化铁铝 Al(OH)3+H+⇌Al(OH)2 ++H2O (正电荷,碱胶基) Fe(OH)3+H+⇌Fe(OH)2 ++H2O (正电荷,碱胶基) (三)有机物机胶体(organic-mineral colloid) 有机胶体和无机胶体通过物理、化学或物理化学的作用,相互结 合在一起形成有机-无机复合体。 有机无机复合度:把土壤有机无机复合体中含C量占土壤总C量的百 分数成为有机无机复合度。作为衡量土壤有机无机复合体的数量指 标。土壤有机无机复合度可达到50~70% 二.土壤胶体种类( type of soil colloid)

二.土壤胶体种类( type of soil colloid 有机无机复合体意义在于改兽了土壤的狸化性状,它的 稳定性比单纯的有机胶体高。腐殖质的MRT之所以高,就 在于形成了有机无机复合体;有机胶体以膜的形式粘附在 矿物胶体的表面,也改变了无机胶体的性质。 复合体是形成良好土壤水稳性和跷松多孔的因聚体基础, 其水稳性要比单纯的矿质团聚体高,从而对土壤结构性、 通透性、耕性等产生重要影响,是土壤肥力高低的指标之 一 有机无机胶体的非加和性:有机无机复合体的粘性 塑性要比粘粒弱,其表面积和代换量(电荷数量)一般比 复合前有机胶体和无机胶体两者之和小,不具有加和性
有机无机复合体意义在于改善了土壤的理化性状,它的 稳定性比单纯的有机胶体高。腐殖质的MRT之所以高,就 在于形成了有机无机复合体;有机胶体以膜的形式粘附在 矿物胶体的表面,也改变了无机胶体的性质。 复合体是形成良好土壤水稳性和疏松多孔的团聚体基础, 其水稳性要比单纯的矿质团聚体高,从而对土壤结构性、 通透性、耕性等产生重要影响,是土壤肥力高低的指标之 一。 有机-无机胶体的非加和性:有机-无机复合体的粘性、 塑性要比粘粒弱,其表面积和代换量(电荷数量)一般比 复合前有机胶体和无机胶体两者之和小,不具有加和性。 二.土壤胶体种类( type of soil colloid)

三.土壤胶体的基本特性 properties of soil colloid) 土壤胶体的性质很多,最关心的是对土壤性质产生巨大影响的主 要性质,分别是: 一)胶体的表面积和表面能:具有丰富的表面积和巨大的表面能 1.比表面( Specific surface) Specific surface is the ratio of surface area per unit mass or unit volume.单位质量比表面积叫质量比表面,Cm2/g,单位容积比表 面叫做容积比表面,Cm2/m3 2.影响颗粒表面积的因素 (1)粒径大小 比表面总表面积4n2 4 =1.13× 质量m3、m32.65 (2)颗粒形状:同体积颗粒表面积最大的是薄片状、最小的是球 体 (3)矿物类型
三.土壤胶体的基本特性 ( properties of soil colloid) 土壤胶体的性质很多,最关心的是对土壤性质产生巨大影响的主 要性质,分别是: (一)胶体的表面积和表面能:具有丰富的表面积和巨大的表面能 1.比表面(Specific surface) Specific surface is the ratio of surface area per unit mass or unit volume.(单位质量比表面积叫质量比表面,cm2 /g,单位容积比表 面叫做容积比表面,cm2 /m3 2.影响颗粒表面积的因素 (1)粒径大小 r 1 1.13 r 2.65 4 r r 4 r 3 3 4 2 s 3 3 4 2 = = = = 质量 总表面积 比表面 (2)颗粒形状:同体积颗粒表面积最大的是薄片状、最小的是球 体 (3)矿物类型

粘土矿物的表面特征 放大的晶体边角 H+ M 外衰 a+ Mr+ H+ H+ K K- H- Ca+H+ C K Ne+ H+ C H+cK+H◆c 内表面 □2+HC+C2+H H+ K+ Cr Mg+ Cr+- H+ aHK◆cHtc H+ ME l|」 胶体电子 显微图像 图72层状铝硅酸盐的内外表面
粘土矿物的表面特征 胶体电子 显微图像

粘土矿物的表面特征 土壤中常见粘土矿物的比表面积(m2/g) 胶体成分 内表面 外表面 总表面 蒙脱石 700~750 15~150 700~850 蛭石 400~750 1~5 400~800 水云母 0~5 90~150 90~150 高岭石 0 4~40 5~40 埃洛石 0 10~45 10~45 水化埃洛石 400 25~30 430 水铝英石 130~140 130~140 260~800 腐殖质 800~900 不同土壤矿物组成不同,比表面积也不同。一般土壤中有 机质含量高,2:1型粘粒矿物多,则比表面积较大,如黑土。反 之,如果有机质含量低,1:1型粘粒矿物较多,则其表面积就较 小,如红壤、砖红壤
土壤中常见粘土矿物的比表面积(m2 /g) 胶体成分 内表面 外表面 总表面 蒙脱石 蛭石 水云母 高岭石 埃洛石 水化埃洛石 水铝英石 腐殖质 700~750 400~750 0~5 0 0 400 130~140 - 15~150 1~5 90~150 4~40 10~45 25~30 130~140 - 700~850 400~800 90~150 5~40 10~45 430 260~800 800~900 不同土壤矿物组成不同,比表面积也不同。一般土壤中有 机质含量高,2:1型粘粒矿物多,则比表面积较大,如黑土。反 之,如果有机质含量低,1:1型粘粒矿物较多,则其表面积就较 小,如红壤、砖红壤。 粘土矿物的表面特征
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