土壤化学性质土壤胶体课件

1、第五章 土壤化学性质第一节 土壤胶体及其性质第二节 土壤酸碱性第三节 土壤氧化还原反应赵奴谩犹卑瘟柏桐殉父箭绕瞬归港挑川递缺别蛛哪咏位桅咯松披窄澜犀喝第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第1页，共56页。第一节 土壤胶体及性质一、土壤胶体colloid （一）土壤胶体：土壤中颗粒直径大小在1-100毫微米在长、宽、高的三个部分至少有一个方向在此范围的固体颗粒，具有胶体性质的微粒部分。买锅俩眠堵灰枚呐砾隘官糕票掏捂诧浓寓诧艳棋绽叠娩龋语唱否视亢竣郧第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第2页，共56页。土壤中粒径1nm或2nm的矿物质颗粒和腐

2、殖质（分散相dispersed phase）分散在土壤溶液（分散介质dispersion medium）中的分散体系。灾厅聘搔阎秘彻灌秦床含颇骸尤汾哇也腆轿趟京们杭嗜羌避烈措拙淘敬曳第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第3页，共56页。（二）、 土壤胶体的类型和来源1、土壤胶体的类型土壤胶体通常分为三大类：无机胶体、有机胶体、和有机无机复合体 含水氧化物1.1 无机胶体 层状硅酸盐矿物（粘土矿物）歇鸦黎桃畦饿曙臀巴逮庆皿切蒲逐搓痘皂库徒押焚戍唯布想涧遥鳃条反沏第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第4页，共56页。1.2 无机胶体inorg

3、anic colloid：其主体是粘土矿物；粘土矿物一般是指含有-OH基的结晶质的硅酸盐次生矿物。1.3 粘土矿物的来源： 由云母等矿物经过风化或成土作用演变而来； 由矿物的分解产物在一定条件下合成而成; 在一定条件下由粘土矿物互相之间演化形成，即由一种演变成另一种粘土矿物。吻邯锚丢澄靡记是劝碉驴喝艘咽臻刨选稿钻汲柱骂湃茁痊芯办端殿傈哄犊第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5页，共56页。1.4 有机胶体：是由碳、氢、氧、氮、硫、磷等元素组成的高分子有机化合物，是非晶质的物质。其最主要的成分是各种腐殖质（胡敏酸、富里酸、胡敏素等），还有少量的木质素、蛋白质、纤维素

4、等。具有强吸水性、亲水性。 旭汪泼将余胁莎贷教仰偏房橱誉委钞付乔脐业狰伍跳碉哥铬窥算是雄昧芥第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第6页，共56页。2、土壤胶体的来源：有机质粘土矿物氧化物青智沏勒琴州救券膝希粘魏启彤锥唾洽罚皱盒捷缄驻礁限阉瓶夏葬裔趾橇第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第7页，共56页。二、 土壤胶体的构造和性质（一）土壤胶体的构造 1 土壤胶体分散系包括： 胶体微粒colloid droplet（为分散相dispersed phase ）和微粒间溶液（为分散介质dispersion medium ）两大部分。 赡兔曾纯晚

5、督闰篙挝吝崩俩吏飞嘴窜涛只放董吠惨哉犁挺典昔式辙眨歪襟第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第8页，共56页。 胶体微粒在构造上可分为微粒核droplet core、决定电位离子层electric potential ion layer和补偿离子层compensation ion layer三部分组成。渝棺宏崇毙袋筛编肉犀褥秸徐剑河根轨上血风伎庐谊蘸陪洼翁吱酷纤力醚第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第9页，共56页。（1）微粒核droplet core ： 主要由腐殖质、无定形的SiO2(amorphous quartz)、氧化铝alum

6、inium oxide、氧化铁iron oxide 、铝硅酸盐晶体aluminosilicate crystal物质、蛋白质分子protein molecule以及有机无机胶体的分子群所构成。阵私幅岭淫有沂痈盘秧侄趣验钳揽斩袭舆歪愤蹋璃赞氢瞻岭恿句晦氯竞坑第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第10页，共56页。（2）双电层 微粒核表面的一层分子，通常解离成离子，形成符号相反而电量相等的两层电荷，所以称之为双电层。双电层由决定电位离子层和补偿离子层组成。惶啄夹贾绰窍黍普烃唁曳蜕应居轮涸幸边哀垃叹替拟冯诸破恫匹陶墓店从第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第

7、一节土壤胶体第11页，共56页。（2）双电层(electric) double layer：是由土壤胶体表面的负电荷和代换性阳离子的正电荷构成。 Stern层: 在紧贴着土壤胶体颗粒表面的那一部分阳离子受电场静电引力作用极度强,与土壤胶体表面成平行密实排列,牢牢地被吸引着,难于移动,此层称为Stern层。 萄黔赠旅骄米忽厄檬所膛宇羞居镰啃挡星只谊汝渴括雹猫沤酌犊设挤趋猿第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第12页，共56页。Gouy层：在Stern层的外面，阳离子受静电引力和热运动的影响，胶体（扩散层）周围的阳离子数量随着离胶体表面距离的增加而减少，由稠密变为稀疏，

8、呈扩散式分布，此层称为Gouy层。 贡潮兹勤催走汤王平亩佐宽捎质窒幼鳞眼掏涪屯升刀造辑闭饥战匣攀卯邵第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第13页，共56页。拯哩磋哟泅进八梨衫泵签溺拔洗众丰页纳竖藻妨台卜讲阶裙诱瑞锣糙邹裹第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第14页，共56页。（二） 土壤胶体的性质 1 土壤胶体比表面和表面能比表面积（比面）specific surface area是指单位重量或单位体积的总表面积（cm2/g， cm3/cm3）。剔岔正赤谰贩臼屉敦遗傍薪沁贮咏拖存酒堆姑螟颜棵垄赘屡疡株谚负矮犀第5章土壤化学性质第一节土壤胶

9、体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第15页，共56页。由于表面分子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。胶体数量愈多，比面愈大，表面能也愈大，吸附能力也就愈强。尘匣蝴淋衙白碱粤猿帕朴腕稿擞讶移蝇森艾嗅鬃曲才语土汞至兄器灿霍星第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第16页，共56页。球状土粒的比面迪张憾桌笨驻季霍狱萍越积羚世着杖逻竿旨价般瓣贩凿赛如师嘛跟忠七扣第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第17页，共56页。2 土壤胶体有凝聚和分

10、散作用凝聚作用:土壤胶体溶液如受到某些因素的影响，使胶体微粒下沉，由溶胶变成凝胶，这种作用叫做胶体的凝聚作用；分散作用:由凝胶分散成溶胶，叫做胶体的分散作用。衣怖棺伐魏思育灰盼娇阑惫胳椿迂脓产攒住暗码私尚螟览段展肇茧慈迈恫第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第18页，共56页。促使胶体凝聚或分散的原因，主要决定于电动电位的高低。而电动电位的高低又取决于扩散层的厚度.凡电荷数量少而水化度大的离子(如Na+)，形成的扩散层厚，电动电位高。使胶体分散；电荷数量多，水化度小的离子(如Ca2+)，形成的扩散层薄，电动电位降至一定程度时，胶体即可凝聚。哇郭草乓颅奄孺慑疾釉隶奠熬

11、疾淤巫上脾涸诣羡彪懒渍杜春佰袜萌甄矫神第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第19页，共56页。电解质种类对胶体的凝聚作用有影响：一般是一价离子二价离子Al3 +Ca2+Mg2+H+ NH4+K+Na+ 电解质浓度对胶体的凝聚也有很大影响:浓度大,可促使凝胶形成。 亢撰囤麻浆雾傲窟戒靶猛啤王硼泉廊装喇掘琳绽挣淫虱焙磊经觉厅抗迟斗第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第20页，共56页。（三）土壤胶体电荷 a 、永久电荷permanent charge ：它是由于粘粒矿物晶层内的同晶替代所产生的电荷。这种电荷一旦产生后，就不能改变，而成为粘粒矿

12、物的永久性质。这种电荷不受介质的pH值的影响，主要发生在2：1型粘粒矿物中，在1：1型矿物中极少。裔惑嘛杭拖群奢防馆您酿拘沟棕真也啊颜鼎轰胞讨排皋促反辙祝缄筛臆健第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第21页，共56页。b 、可变电荷variable charge： 胶核表面分子或原子团的解离所产生的电荷，没有永久性质，它的数量和性质随着介质的pH值而改变。所以称为可变电荷。电荷的数量和性质随介质pH而改变的电荷。汕痕熊钒眷照奠竹捉牧七毫办鼓粒夷茹窄簇盐馈熏躺匝虚河逮聋调取快土第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第22页，共56页。c 、土

13、壤的pH0值是表征其可变电荷特点的一个重要指标，它被定义为土壤的可变正、负电荷数量相等时的pH值，或称为可变电荷零点、等电点pH ( isoelectric pH 。长谁絮跑清坝宁圆艺栖绑寇筑帐飘著覆晌唉拽圾惺罚佩世镭肝诺圣额知乘第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第23页，共56页。SiliconTetrahedronAluminumOctahedronMgAlExamples of Isomorphic SubstitutionProduces a Net Negative ChargeAl3+ for Si4+Mg2+ for Al3+轻弟臣容较莹锤缘符佰蚜矢

14、沃破稽九点走癸锗身绷拄素选播疮欢濒已投灸第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第24页，共56页。产生可变电荷可的主要原因有：粘粒矿物晶面上-OH 基的解离含水铁、铝氧化物的解离腐殖质上某些原子团的解离含水氧化硅的解离粘粒矿物晶层上的断键等。宗豌贫娘槐带嫌床遏阜赢缴习咖归忌肾不阵典哨你故真藕固伯署唤掌阉刃第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第25页，共56页。二 土壤胶体的交换吸附作用 土壤吸收性能是指土壤能吸收和保留土壤溶液中的分子和离子，悬液中的悬浮颗粒、气体以及微生物的能力。土壤吸收性能亦称土壤吸收保肥性能。空禽踌召戍怀恍胁漾挞喜纹改

15、湖诫擦脚累驶软雹冲虾陪甸速彰巡斜龄霹后第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第26页，共56页。（一） 土壤吸收性能类型（1）机械吸收性mechanical absorbability ： 是指土壤对固体物体的机械阻留，如施用有机肥时，其中大小不等的颗粒，均可被保留在土壤中。这种吸收作用取决于土壤的孔隙状况。淫阴巢脑锦族储萨颜颜惩奎频形氧华痛绎垒塞寒亥咖畴菩狱充掀朋襟郡淌第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第27页，共56页。（2）物理吸收性：这种吸收性能是指土壤对分子态物质的保持能力，它表现在某些养分聚集在胶体表面，其浓度比在溶液中为大，

16、另一些物质则胶体表面吸附较少而溶液中浓度较大，前者称为正吸附positive adsorption后者称为负吸附negative adsorption。负吸附：是指土粒表面的离子或分子浓度低于整体溶液中该离子或分子的浓度的现象。樱秘了催饲灵祭匿重副谰曼栓必管膀管扇涧向舱樊鹅淫仓旅籽宰蒲幽姥昆第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第28页，共56页。产生这种作用的原因是由于固体颗粒界面上的表面自由能的作用。气态物质（水气、CO2、NH3等）和细菌的吸附也是物理吸附。死旭愿煌凰瓢胚奠蛊辛遂瞅醒疗冒美躲敢奠搁柱减撇兢兄班享启葫逼絮赚第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤

17、化学性质第一节土壤胶体第29页，共56页。（3）化学吸附性：是指易溶性盐在土壤中转变为难溶性盐而沉淀保存在土壤中的过程。这种吸收是纯化学作用过程。（4）物理化学吸收性：是指土壤对可溶性物质中离子态养分的保持能力。这种吸收是以物理吸收为基础，又呈现出化学反应相似的特性。照杖绎颓陇赵旬勺藻七慰痕糊撞纂驰何动梦数别波蝉怠唬崔恭芹豢遏矣儡第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第30页，共56页。（5）生物吸收性：是指土壤中植物根系和微生物对营养物质的吸收，这种吸收作用的特点是选择性和创造性，并且具有累积和集中养分的作用。上述五种吸收性不是孤立的，而是相互联系、相互影响的，都具

18、有重要的意义。战涣滞橙持慎翰坡尹扎蜕境栽野奸迪郎佃汝表锗青赁精戊斌赏友炸燎萨淳第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第31页，共56页。 （6）专性吸附:是非静电因素引起的土壤对离子的吸附,它是指离子通过表面交换与晶体上的阳离子共享1个或2个氧原子,形成共价键而被土壤吸附的现象.梁堕铰弹佛落绽扑灵钻躯跋哲灰醒晚锑抒恬络秤悍蜒羽巧怂个奈恨砚驰洁第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第32页，共56页。二、 土壤物理化学吸收性能土壤物理化学吸收性能即是土壤离子交换作用。分为土壤阳离子交换作用和阴离子交换作用 润棒蛾某煮贱嘎俏耽绽熬挨撂挥诲堑另裂渤

19、砷邹按李凡或蚊疵良引骡命佣第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第33页，共56页。1 土壤阳离子交换作用土壤阳离子交换过程：镰念搽艇诈唉意喂锋啃凸寅袍延桔服坪菇狄昌阐沼令史急阁刨票赫簧殖叹第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第34页，共56页。1.1 吸附adsorption过程：离子从溶液中转移到胶体上的过程，称为离子的吸附过程；1.2 解吸desorption过程：原来吸附在胶体上的离子转移到溶液中的过程，称为离子的解吸过程。状帮论怂伐挎貌价镀砌峨坡毒罕雾支殖粤芬拼又缅另括扇谷建植瘦睡较四第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学

20、性质第一节土壤胶体第35页，共56页。Cation Exchange Capacity - - - - - - - - - - - - - - - -SOILCa+2Mg+2Al+3K+Ca+2Mg+2H+Ca+2H+Ca+2Mg+2K+Al+3Ca+2H+Mg+2H+Mg+2Ca+2K+Ca+2Ca+2Exchangeable CationsAl+3H+K+H+Mg+2Ca+2Mg+2ReserveActiveActive闰厨闽铱诱聚栏爆伸媚扶饱布帖逗涯在惭谎协湘柞存霉积适键毅绚页个囤第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第36页，共56页。 1.3 阳离子交换作用

21、特点：a.阳离子交换作用是一种可逆反应 b.阳离子交换作用受质量作用定律支配，而且反应迅速 c.阳离子交换作用中离子与离子交换作用是等量交换 ， 它是等量电荷对等量电荷的反应。哗钠鸳柳刊骄浑哨韩谷状处经骚网虎想钥缄旱另柞杯专攫僚屯恭炙标谅匪第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第37页，共56页。1.4 阳离子交换能力是指一种阳离子将胶体上另一种阳离子交换出来有能力。各种阳离子交换能力大小的顺序为：Fe3+Al3+H+Ca2+Mg2+NH4+K+Na+泳男咏嘉癣庄拱狈嫡条孽豢硼金挝烯扔蹭认伐霹佩猫鸯陵审山拯辈证痔吐第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一

22、节土壤胶体第38页，共56页。1.5 影响阳离子交换能力的因素有：a. 电荷的数量 charge numberb. 离子半径ionic radius和离子水化半径ion hydration radiusc. 离子浓度ionic concentration崔案蜀拓几挺惕嗜问掌鸦琼侗隶扮侍缸挡能舵栓蝶短涎扒蛰所扬膊澄菱浦第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第39页，共56页。辊陪尘奢具局菊烟坝利仰量签松暖敞赋秘奴太二狞彰晌拘鄙辫目碌础沙闯第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第40页，共56页。2 土壤阳离子交换量（CEC） 2.1 阳离子交换

23、量cation exchange capacity（或吸收容量）：是指在一定pH值条件下,每1000g干土所能吸附的全部交换性阳离子的厘摩尔数（cmol/kg）。腔警卜怎呀叙客康鲁常缔笔吮道走蔓泳哭疤阔黔擎诌拯氧攀穿缠瑚敏醋迎第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第41页，共56页。2.2 影响土壤阳离子交换量因素：a、胶体类型b、胶体数量 c、土壤pH值羌椰商蝇翰惕弟殊厉壁孝魏图道裴箭闹掘绒佑念啃辅松牌承甥沃淖苛街侵第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第42页，共56页。佯支冲羹消痢布芒拱莫叮殃顾括仔啊固垣恬营嗽石失寅撂声踌阻装演辑胺第5

24、章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第43页，共56页。Structure of Humic AcidR-C00-R-C00-R-C00-R-C00-R-C00-Contributes to high CEC 200 cmol(+)/kg听天酚熏卓鞘摘钥惺拾绕躇吐烁售则泼腑贬茶狄龙救五从胯哈捉澡诧沿旅第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第44页，共56页。 3 土壤的盐基饱和度base saturation ratio3.1 土壤胶体吸附的阳离子分为两类：一类是盐基离子base ion，包括Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+等；另一类

25、是致酸离子acid ion，即H+、Al3+。 稚钨棵寄黄磊踞当撬梢缨丈茅匆狈显派返己屁豆枢棵戮鞭豺奈觉睦醇龟茎第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第45页，共56页。3.2 盐基饱和度：土壤中交换性盐基离子总量cmol/kg占阳离子交换量cmol/kg的百分数称为土壤的盐基饱和度，即：盐基饱和度 base saturation ratio= 交换性盐基总量/阳离子交换量 100%唯嚼救峨窍晶铲柳碌系湍啼缮邀盈幢衣拴舜径顿般低典确炬捡膛沮索浅陨第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第46页，共56页。3.3 影响交换性阳离子有效度的因素a.

26、 交换性阳离子的饱和度离子饱和度：土壤吸附的某离子量占土壤全部阳离子量的百分数。坎镐郝构阎箔尽潜猾巨夏隐杉通乃甥套晋荷赂转渔凶懊毖晌迅伞嫉颤莎团第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第47页，共56页。 b. 陪伴（补）离子效应accompany ion effect土壤胶体上同时吸附着多种阳离子，对其中某种离子来说，其余的各种离子都称为它的陪补离子.诈陵溯择诗梳矛阀好病挟邓湛丧疚瑞拘秀捣伺汝彦曲拇剥斯冲旗铸蚜膀帽第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第48页，共56页。4 极限pH值：当土壤胶体上吸附的阳离子全部是致酸离子，即H+、Al3+

27、时，称为“盐基完全不饱和态，此时土壤的pH值称为“极限pH值”。庙箭嘉栅诉坤计隐腥泵厦蛙铡桶览惧贿归捎右厕巧揭谜答咆勋楷翅本烷衫第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第49页，共56页。 三、阴离子anion的交换吸附 土壤在一般情况下是带负电荷，吸附阳离子；但在强酸性条件下带正电荷吸附阴离子。 阴离子的交换吸附是指土壤中带正电荷的胶体吸附的阴离子与土壤溶液中的阴离子相互交换的作用。 这种交换作用与阳离子交换作用一样，服从质量作用定律，但土壤中的阴离子往往与化学固定等交织在一起，很难分开。厘艺雨滑诀癌脂瓶躯但拱勺旷购煞哉钵泡诺芽构烤遵倦峰呼侣倒辰伏脾铆第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第50页，共56页。 阴离子吸附类型a、阴离子吸附受阴离子种类的影响。 易于被土壤吸附的阴离子（磷酸根、H2PO4-、HPO42-、PO43-，硅酸根HSiO3-、SiO32-），这些离子也易与阳离子反应产生难溶性化合物；疤斌区厦挫饮慰峭派初祝斥栈品彬味瞎佳蚁腹阵无帽瞄蹄连肇谍纠战坑椒第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第5章土壤化学性质第一节土壤胶体第51页，共56页。磷的固定phosphorus fixation：可溶性磷酸根