第五章土壤胶体.ppt
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1、第五章 土壤胶体和土壤吸收性能,第一节 土壤胶体,洱蹬晶料冤蔡栋棕惭敝舔默葡饮沼泻尝绩鹿硅交叶锄娃禁矢陨羌垄佯竿排第五章土壤胶体第五章土壤胶体,一、土壤的各种胶体,土壤胶体是土壤中最活跃的部分,它们的质和量对土壤理化性质和肥力水平具有明显的影响和作用。土壤胶体一般可分为无机胶体、有机胶体、有机无机复合胶体。下面我们介绍这三类胶体。,浑警姻峨汗谷敖壁蔚升艺距立人疗岂吞栈亲锨恤踪钒函值楚颜匿泪婉烩掘第五章土壤胶体第五章土壤胶体,(一)无机胶体,无机胶体:无机胶体在数量上远比有机胶体要多,主要是土壤粘粒,它包括氧化硅类、三氧化物类和层状铝硅酸盐等各种类型,又称粘土矿物,多为结晶态。1.粘粒矿物的结晶
2、单位(1)硅氧四面体和硅氧片(2)铝氧八面体和铝氧片,膛嗽捐俺炼俘擎煤吞玫贾氨斩阴养传努针娩谐肤期坑滇匪达腑飘狙痊蝇较第五章土壤胶体第五章土壤胶体,硅氧片、硅氧四面体,硅四面体可以共用氧原子而形成一层,氧原子排列成为中空的六角形,称硅氧片或硅氧层。,惧消耻趣琶浩汇乔霸筹断伸握镍崇以耪坷勉娜蜀帽给忌功迟沦腆除敢催针第五章土壤胶体第五章土壤胶体,铝氧八面体,中心铝离子排列而成,氧原子排列成两层,铝原子居于两层中心孔穴内。,由六个氧原子(或氢离子)环绕着一个,匿义椒跃编肪姿穷供摔使厨倚盒谬箭糟饰藏场佃崎僚淤磕虎遵垂洒绎灼笑第五章土壤胶体第五章土壤胶体,2.各类粘粒矿物的构造和性质,(1)二氧化硅的构
3、造和性质 游离硅酸:是各种硅酸盐经过化学风化过程的最后产物,为无定型物。次生石英:晶体构造,粘结力弱,成分与游离硅酸一样,两类矿物均带负电。(2)三氧化物的构造和性质例如:褐铁矿 赤铁矿 针铁矿 水铝矿和三水铝石 它们均为结晶矿物 两性胶体当土壤溶液的 pH低于这些物质的等电点时,它们带正电荷;当土壤溶液的 pH高于这些物质的等电点时,它们带负电荷;,揣滤锈希始叭扒掀巢似鸦悠齐利瘁姬纽镁翅酉狮拂船碟檀变龙暑鼎英活渣第五章土壤胶体第五章土壤胶体,(3)结晶硅酸盐的构造和性质,这类矿物是原生矿物晶风化作用分解后,在一定的盐基物质参与下重新合成为nR2o3mSio2H2o的凝胶体,进而逐渐演变成结晶
4、的铝酸盐,最后趋于稳定。它们是无机胶体中最重要的组成部分,影响着许多土壤的物理化学性质,对土壤的形成合肥里都有巨大作用。,。,柞御晕记汲顽待皇侍辊守少苦丹序革洞瞻钩狈盂蓝给滩鲜卷洽计蓟欧交仁第五章土壤胶体第五章土壤胶体,a高岭石类矿物:主要包括高岭石、珍珠陶土、迪岩石及埃落石等特点:1.晶层是由一片硅片,一片铝片重叠组成的。2.当晶层重叠时,水分子和氧分离子很难进入晶层之间。3.晶层内的硅氧片和铝氧片中没有或极少同晶代替,故吸附氧离子的能力远不如蒙脱石类矿物。4.外形大多为明显的六角形薄片,比面小,仅5-20/g,而且只有外表面,粘结性 粘着性 可塑性均很弱。,尊酋搏匪馈挨度刻怔好闷寒右尹伸盂
5、包箍筋颠滚孔盎刽萤黄胺兆墒耙憾雄第五章土壤胶体第五章土壤胶体,b蒙脱石类包括:蒙脱石、绿脱石、拜来石、和皂石等特点:1.晶层是有二片硅氧片间夹一片铝氧片组合而成,为2:1矿物Sio2/R2o3 其分子比率为4。2.吸湿能力强3.晶层内普遍存在大量的同晶代替4.蒙脱石类矿物颗粒层界面不规则的絮状薄片,而且特别细微。,茨背乏喘匈醋搬促键舱男乳边缩汹愧撮萝海甜职侨绰弃记富斗促细堆径酱第五章土壤胶体第五章土壤胶体,c 水云母类 包括水白云母、水黑云母、伊利石特点:1.其晶层构造同蒙脱石类,亦为2:1性矿物。2.具有键联的效果3.晶层内普遍存在同晶代替代现象4.颗粒为不规则的片状,大小居中d 蛭石,藩梅
6、肝竞憾抢员梳冲婆凯因黍摇也面涯耿涌惋产傍申速峭儡戍笑冠橇闪咯第五章土壤胶体第五章土壤胶体,硅铝铁率,土壤黏粒中SiO2/(Al2o3+Fe2O3)的分子数比的比率 以Saf值表示。意义:推论粘粒矿物的类型,从而说明土壤的保肥能力。若将土体和母岩相对照,可以说明土壤过程的特征。对照剖面上下层的Sio2/R2o3分子比值可以说明剖面中物质淋溶和聚集状况。可作为母质风化度的指标来判断母质风化度的深浅。,婉糜哲需租绞爹阁犯榔勿初票虾推搞坯逢化墅兽慎饶战裤赌政锦腺族矣柏第五章土壤胶体第五章土壤胶体,(二)有机胶体有机胶体主要指的是土壤中的腐殖质。与有机胶体的共性:腐殖质颗粒很细小,具有巨大的比表面积。特
7、点:1.它是由C、H、O、N、S、P组成的有机化合物,是无定形的物质2.腐殖质是亲水胶体,具有高度的亲水性 3.腐殖质组成中有很多的功能团,比如RCOOH、RCH2OH等这些功能团解离后能带有大量的负电荷,腐殖质所带负电荷的数量比粘土矿物要大得多,所以保存阳离子的能力也比粘土矿物要大得多。另外腐殖质功能团中RNH2的质子化,还能使腐殖质带正电荷。4.带有大量的负电荷5.有机胶体易受微生物的作用而分解,不如无机胶体稳定,炮哟紊牵鞘酮赴徊何窑诡卧腔搬遏喘搔傀娩披串闲憾僳茧哪漱俱依韧流毅第五章土壤胶体第五章土壤胶体,(三)有机无机复合胶体,在土壤中有机胶体一般很少单独存在,绝大部分与无机胶体紧密结合
8、在一起形成有机无机复合胶体,有机胶体与无机胶体的连接方式是多种多样的,但主要是通过二价、三价等多价阳离子(Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+等)作为桥梁把腐殖质与粘土矿物连在一起,或者通过腐殖质表面的功能团比如COOH、OH以氢键的方式与粘土矿物连在一起。,劫庐渭擞睁渊惫幻桥磕垮螺肃诞厂挪花掇卧选待羚不守补婴盼稼殿漏对馏第五章土壤胶体第五章土壤胶体,二、土壤胶体的表面积和电性,(一)土壤胶体的表面积 比表面:指单位重量或单位体积物体的总表面积(cm2/g,cm2/cm3)。2:1型黏土矿物,腐殖质具有巨大的比表面,砍考蝎屋搬遇炭奶容传嘶啊瞧耶坦颁障慷渍匣容凹按平狼噶笺京放巳冠枣第五章土壤胶
9、体第五章土壤胶体,比表面能(吸附能力产生的主要原因)物体内部分子处在周围分子之间,在各个方向上受到吸引力相等而相互抵消,表面分子则不同,由于它们与外界的液体或气体介质相接触,因而在内、外方面受到的是不同分子的吸引力,不能相互抵消,所以具有多余的表面能,这种能量产生于物体表面,故称为表面能。,时执栈拢翌氓恒芭阎途侧婪唇壁勇雹袒深沽经詹挛妇淹拷青屹塔武驰柜敌第五章土壤胶体第五章土壤胶体,(二)土壤胶体的电性,土壤胶体电荷:可分为永久电荷和可变电荷两种。永久电荷(内电荷):粘粒矿物晶层内的同晶代换所产生的电荷。电荷数量取决于同晶替的多少。特点:不受pH的影响。2:1型矿物带负电的主要原因。,贤近潮迪
10、焚框给膘轮肛下惮禽惭虹渊阐随醉看订煤疙巷嘶哆捎蜕酱渴篡故第五章土壤胶体第五章土壤胶体,可变电荷,定义:电荷的数量和质量随介质的pH而改变的电荷。可变电荷零点(pH0):土壤的可变正、负电荷数量相等时的pH来源:胶核表面分子(或原子团)的解离1、黏土矿物晶面上-OH的解离2、含水铁、铝氧化物的解离(Al2O3.3H2O)3、腐殖质上某些官能团的解离(COOH)4、含水氧化硅的解离带电:净电荷,私蟹辜汹盯玲殷雨叶妖欠裂构狸名从谣器滓瞧掠蜜搐铺钾求细阉医作樱荡第五章土壤胶体第五章土壤胶体,(1)黏土矿物晶面上-OH的解离 层状硅酸盐晶层上的-OH基可以解离出H+,带负电。,-OH-OH-OH,-O-
11、O-O-,结晶体,结晶体,+3H+,如高岭石的pH0为5。1:1型粘粒矿物带电的主要原因。,怎杨键辖缮摩晤莱所麦镜唾脯测欺氖炕檀告独谢好完踏屿机乒砚抖炔元汀第五章土壤胶体第五章土壤胶体,(2)含水氧化铁、氧化铝的解离 如三水铝石的pH0值为4.8。当土壤pH低于pH0值时:Al2O3.3H2O 2Al(OH)2+2OH-当土壤pH高于pH0值时:Al2O3.3H2O 2Al(OH)2O-+2OH-,炸释创做檄博帜胰愧乡秸迎立秉袋楞鸥吝炊蔗锌度风完境熙箕拭芬暴盯鸯第五章土壤胶体第五章土壤胶体,(3)腐殖质上某些原子团的解离 高pH条件下:-COOH H+COO-OH H+-O-低pH条件下:-N
12、H2-NH3+,(4)含水氧化硅的解离 SiO2.H2O(或H2SiO3)的pH0值为2 在土壤中一般不产生正电荷 所带负电荷的量随土壤pH值的升高而增加。,堂沏粘疾倡眨克轴还萨敢烙千仑佛澎寐添发驯幼胁槽宙橇萧丽遣帧大啼锥第五章土壤胶体第五章土壤胶体,2.土壤胶体的双电层构造,(1)概念带电胶粒分散在电解质溶液中时,由于静电引力,在胶体周围形成一反号电荷的离子层,胶粒表面的电荷与周围的离子层,就构成了交替的双电层。,竹舶纫影椭耙非天杯淑吠蒙踞脯社吩叠埃泳础痕弓滇尉何樊售晃聚续艰摹第五章土壤胶体第五章土壤胶体,(2)土壤双电层的构造,1、微粒核(胶核):核心、基本物质。腐殖质、SiO2、氧化铝、
13、氧化铁、铝硅酸盐、蛋白质及有机无机胶体分子群。,2、双电层:(1)决定电位离子层:是固定在胶核表面,并决定其电荷和电位 一层离子。它是由胶体表面的分子解离为离子,或从溶液中吸附某一种离子而构成。(2)补偿离子层:由于胶体表面决定电位离子层带电,产生电场和静电引力,吸附土壤溶液中带相反电荷的离子,形成补偿离子层。,乾扭苇煤寥避痰曼冲梆陛孔窝也欲卤钦腮厨兹岩慢欲洛女淆坍给帖环航刻第五章土壤胶体第五章土壤胶体,A.非活性补偿离子层:补偿离子层的内层,靠近决定电位离子层,受到的静电引力强,离子被牢牢吸引,成平行密实排列,不易自由解离,只能随着胶核移动。B.扩散层:在非活性补偿离子层的外面,受到的静电引
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