导图社区 土壤学思维导图
土这是一篇关于壤学黄昌永第八章知识点的思维导图总结。该思维导图总结概括了关于土壤胶体化对阳离子的吸附交换作用。
编辑于2021-09-03 07:51:29土壤胶体化学和表面反应
土壤胶体的表面性质
土壤胶体类型
有机胶体
无机胶体
有机无机复合胶体
土壤胶体表面类型
硅氧烷型表面:2:1性粘土矿物,非极性疏水表面,不易解离
水和氧化物型表面:M-OH,极性的亲水表面,羟基型表面
有机物表面:有机物因有明显的蜂窝特征而具有较大的表面
土壤胶体的比表面积和表面积
土壤胶体的表面积:我国几种重要土壤胶体比表面积大小与其粘土矿物的组成和含量的和
比表面积:用一定实验技术测得的单位质量土壤的表面积
比表面积的测定方法
仪器法:常用的仪器是显微镜和X射线衍射仪
吸附法:用分子大小为已知的指示、吸附质在图里表面形成单分子层吸附
土壤表面电荷和电位
土壤电荷的起因和种类
永久电荷
起源于矿物晶格内部离子的同晶置换
同晶置换一般形成于矿物的结晶过程,一旦晶体形成,它所具有的电荷就不受外界环境(PH、电解质浓度)影响,故称之为永久电荷
可变电荷
随PH的变化而变化(有机质)
同晶置换作用是2:1型粘土矿物负电荷的主要来源
可变电荷的产生,是由于土壤固相表面从介质中吸附离子或向介质中释放离子所引起,包括水合氧化物型表面对质子的缔合和解离,以及有机质表面官能团的离解和质子化
可变电荷的数量和符号主要取决于可变电荷表面的性质,介质PH 和电解质浓度
正电荷:土壤中的游离氧化铁是土壤产生正电荷的主要来源,而游离的铝化合物对正电荷的贡献较为次要
净电荷:土壤正负电荷的代数和,大多数土壤带有正负电荷
土壤电荷数量的影响因素
土壤电荷主要集中在胶体部分,80%
胶体组成成分是决定其电荷数量的物质基础,土壤胶体组成不同,其所带电荷的数量也不同
土壤胶体组分间的相互作用对电荷数量有影响,土壤胶体的电荷量具有非加和性
土壤胶体表面电位:胶体表面带有负电荷(K值越大双电子层厚度越小)
土壤胶体对阳离子的吸附交换作用
离子吸附的一般概念
吸附作用:根据物理化学的反应,溶质在溶液中成不均匀的分布状态,溶液表面层中的浓度与其内部不同的现象,称为吸附作用
正吸附:使液体表面层中溶质的浓度大于液体内部浓度的作用
负吸附:使液体表面层中溶质的浓度小于液体内部浓度的作用
阳离子静电吸附的影响因素
双电层和静电吸附的作用力
双电层:(当静电引力与热扩散相平衡时)在带电胶体表面和溶液的界面上,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
吸附现象的作用力:土壤的表面负电荷与阳离子之间的静电作用
影响因素
由胶体表面静电引力产生的阴离子吸附,其离子吸附的速度、数量和强度决定于胶体表面电位,离子价数和半径等因素
不同价阳离子和土壤胶体表面亲和力大小的顺序为:三价大于二价大于一价
化合价相同时,离子水和半径越小,离子吸附强度越大
阳离子交换
阳离子交换作用
概念:发生在土壤胶体表面的交换反应
特点
可逆反应
遵循等价离子交换原则
符合质量作用定律
阳离子交换量CEC:指土壤所能吸附和交换的阳离子的容量,用每千克土壤的一价离子的厘摩尔数表示
影响因素
胶体类型:含氧化物和高岭石较多的土壤,CEC较小;含腐殖质和2:1型粘土矿物较多的土壤,CEC较大
土壤质地:粘粒越多,CEC越大
土壤PH:PH升高,CEC越大
盐基饱和度BSP
致酸离子:氢离子,铝离子
盐基离子:钾离子,钠离子,钙离子,镁离子,铵根离子
盐基饱和土壤:当土壤胶体上吸附的阳离子全为盐基离子时,土壤呈盐基饱和状态,盐基饱和土壤具有中性或碱性反应
盐基不饱和土壤:当土壤胶体吸附的阳离子仅部分为盐基离子,而其余部分则为致酸离子时,土壤呈盐基不饱和状态,盐基不饱和土壤呈酸性反应
盐基饱和度:交换性盐基离子占阳离子交换量的百分数
盐基饱和度≥80%——土壤很肥沃,50——80%中等肥力,饱和度<50%肥力较低
交换性阳离子的有效度影响因素
离子饱和度:交换性阳离子有效度不仅与该离子在土壤中的绝对量有关,更决定于该离子占交换性阳离子总量之比,即离子饱和度。离子饱和度高,被交换解吸的机会多,有效度大,此外,土壤质地可影响离子饱和度,间接影响交换性阳离子的有效度
互补离子效应:一般来说,某离子的互补离子被土壤胶体吸附的力越强,该离子的有效度越高(互补离子:土壤胶体表面总是吸附着多种交换离子,对某一指定离子,其它同时存在的离子都认为是他的互补离子,也称陪补离子)
粘土矿物类型:不同粘土矿物的晶格构造不同,因而吸附阳离子的牢固程度也不同。在一定的盐基饱和度范围,蒙脱石类矿物吸附的阳离子一般位于晶层之间,吸附比较牢固,因而有效性较低,而高岭石类矿物吸附的阳离子通常位于晶格的外表,吸附力较弱,因而有效度高
阳离子的专性吸附
阳离子专性吸附的机理
影响阳离子专性吸附的因素
PH
土壤胶体类型
阳离子专性吸附的实际意义
对多种微量重金属起富集作用
控制土壤溶液中的金属离子浓度
土壤是重金属元素的一个汇
土壤胶体对阴离子的吸附与交换
阴离子的静电吸附
由于土壤胶体表面带有正电荷所引起
作用力:胶体表面与阴离子之间的静电引力
阴离子的负吸附:电解质溶液加入土壤后阴离子浓度相对增大的现象
阴离子的专性吸附:阴离子进入粘土矿物或氧化物表面的金属原子的配合壳中,与配位壳中的羟基或水合基重新配位,并直接通过共价键或配位键结合在固体表面
土壤胶体特性
土壤胶体的比表面和表面能
土壤胶体的带电性
土壤胶体的凝聚作用和分散作用