土壤胶体化学与表面反应

关于土壤胶体化学与表面反应1、本章的基本原理是理解土壤化学性质的基础；粘土矿物是胶体的基础。2、土壤胶体的表面性质对土壤的理化性质有全面深刻的影响；学好本章可对各章融会贯通。3、土壤胶体化学是土壤化学的核心内容之一。教学目标第2页,共63页，2024年2月25日，星期天第一节土壤胶体的种类、构造

土壤胶体土壤胶体的概念土壤胶体的种类土壤胶体的基本构造土壤胶体的基本性质土壤胶体对离子的吸附作用土壤胶体吸附性的含义土壤吸附性的类型及其意义第3页,共63页，2024年2月25日，星期天土壤胶体的概念胶体：细小颗粒（一般小于0.001mm粘粒）均匀地分散于分散剂中形成的两相体系。土壤胶体：指土壤中的细小颗粒均匀地分散于土壤水中而形成的两相体系。土壤胶体是土壤中最细小、最活跃的部分，土壤胶体的组成和性质对土壤的理化性质，如土壤的吸附性、酸碱性、缓冲性以及土壤结构都有很大的影响。土壤胶体是一种分散系统分散系统通常由两种物质所组成，一种物质的分子呈连续分布状态，称为分散介质；另一种物质的分子是不连续的，称为分散相，分散相均匀地分散在分散介质中，构成胶体分散系统。在一般情况下，是把土壤固相颗粒作为分散相，而把土壤溶液和土壤空气看做分散介质。土壤胶体的大小范围一般将土壤上限规定为0.001mm，即1

m，这比一般胶体大10倍，因为这样大小的颗粒已明显表现出胶体性质，如黏粒又称为胶粒。第4页,共63页，2024年2月25日，星期天土壤胶体的种类（一）土壤胶体从形态上可分为无机胶体(也称矿质胶体)、有机胶体和有机—无机复合胶体。有机胶体土壤中的有机物质，尤其是腐殖质，是土壤中含有的一类分子量大、结构复杂的高分子化合物，具有明显的胶体性质，故称之为土壤有机胶体．土壤腐殖物质是土壤有机胶体的主体，此外，还有少量的蛋白质、多肽，氨基酸以及多糖类高分子化合物也具有胶体的性质。土壤中还有大量的微生物，它们本身也具有胶体性质，是一种生物胶体。它带有大量的活性功能团，尤其是表面的酸性功能团如H+解寓后，使其带有大量的负电荷，阳离子代换量可高达300—500cmol(M+)/kg。无机胶体无机胶体又称矿质胶体，主要是层状铝硅酸盐矿物和无定形氧化物组成，一般为极细微的黏粒，在数量上，无机胶体比有机胶体高几倍到几十倍，通常用土壤中黏粒(d<0.001mm)的含量来反映土壤无机胶体的数量。第5页,共63页，2024年2月25日，星期天土壤胶体的种类（二）有机一无机复合体：土壤中的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一无机复合体。土壤有机质因其性质极为活跃，绝大部分是以有机—无机复合体的形式存在的。有机无机复合度：一般把土壤的有机—无机复合体中含碳量占土壤总碳量的百分数称为有机无机复合度，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50％～70％。有机—无机复合体特点：

1.有机—无机复合体的稳定性比单纯的有机胶体高。

2.有机—无机复合胶体的黏性、塑性要比黏粒弱，其表面积和代换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。

3.土壤有机—无机复合体是形成良好的稳定性团聚体的基础，其水稳性要比单纯的矿质团聚体高。

4.一般把有机无机复合体分为G0、G1、G2组。其中G1组是通钙离子为键桥把有机质和矿物质连接起来的。但这种连结并不牢固，可用中性NaCl溶液拆开。第6页,共63页，2024年2月25日，星期天土壤胶体的基本构造据双电层理论，胶体微粒在构造上，可分为微粒核和双电层两部分。微粒核(胶核)

它是胶体微粒的核心物质，主要由腐殖质、硅酸盐矿物、土壤氧化物、蛋白质分子以及有机—无机复合胶体的分子群组成。

双电层结构

作为胶粒微粒核的物质在溶液中通常是带电荷的，由于静电引力的作用，在微粒核的外围形成一个反号电荷的离子层，这样就构成了双电层。微粒核表面的电荷数量和密度对外层的反号离子的多少及两层电荷间电位具有决定作用，故称为决定电位离子层。外层电荷(离子)对决定电位离子层起补偿作用，使整个胶体微粒达到电中性，故称之为补偿离子层，而这些来源于溶液中的反号高于就称为补偿离子。根据补偿离子的活性又可把补偿离子层分为两层：靠近胶核表面的决定电位离子层的补偿离子被吸附得很紧，活性很小，难以解离，不起交换作用，故称为非活性补偿离子层。另一层距胶核表面较远，吸附的较松，有较大的活动性，可以和周围的寓于交换，称为扩散层．（见图

）第7页,共63页，2024年2月25日，星期天第8页,共63页，2024年2月25日，星期天

胶体微粒

胶粒

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第9页,共63页，2024年2月25日，星期天第二节土壤胶体的特性一、胶体有巨大的表面积和表面能在固体物质的破碎过程中，其总表面积和比表面是不断增加的。所谓比表面是指单位质量的物质的表面积总和，即比表面＝总面积／质量。一定质量的物体，颗粒愈细则总比表面积愈大。不同土壤的胶体组成不同，土壤的比表面积也不同。一般土壤中有机质含量高，2：1型黏粒矿物多，则比表面积较大，如黑土。反之，如果有机质含量低，1：1型黏粒矿物较多，则其比表面积就较小，如红壤、砖红壤。比表面积愈大，表面能就越高，产生的物理吸附作用就愈强。因此，一般土壤质地愈黏，其物理吸附作用愈强。二、土壤胶体带有电性土壤胶体带电的事实，可以通过电泳现象观察到，当直流电通过一土壤胶体溶液时，胶粒大多向阳极聚集，而所吸附的高于却向阴极聚集。这一现象说明土壤胶体在总体上是带负电的。第10页,共63页，2024年2月25日，星期天土壤电荷的来源是由土壤胶体本身的构造决定的，主要有以下几种情况:同晶代换硅氧片中的Si4+有时可被大小与其相近的电性相同的其他离子(一般为Al3+)所代换,由于土壤中多数的同晶代换是以低价代换高价的阳离子，故产生的主要是负电荷。矿物晶格断键矿物在风化破碎的过程中，其晶格边缘的离子，有一部分未被中和，这就产生了剩余价键，它以负电荷居多。以这种方式产生的电荷，高岭石>伊利石>蒙脱石。表面分子的解离黏粒矿物的晶格表面的OH差，腐植酸分子的酸性含氧官能团(如羟基、酚羟基)和羧基和黏粒中的无定形胶体(如硅酸胶体、氧化铁、铝等)，在介质的pH值发生变化时，就有不同程度的解离，从而使胶粒带电。三、土壤胶体有凝聚和分散现象胶体有两种存在状态。一种是分散相均匀地分散在介质中，称溶胶，另一种是分散相在外因的作用下，相互凝结聚合在一起，称为凝胶。第11页,共63页，2024年2月25日，星期天溶胶和凝胶并不是永久不变的，在一定条件下，可以相互转化。由溶胶变成凝胶的过程称为胶体的凝聚；反之，由凝胶转化为溶胶的过程，称为胶体的分散。土壤胶体在大多数情况下都是凝聚状态，凝聚态的土壤胶体可以用一价的阳离子如Na+、K+使其分散。壤胶体存在状态主要受两种力的作用。一是胶粒之间的静电斥力，它使胶体分散，二是胶粒之间的分子引力，它使胶粒相互吸引呈凝聚的趋势。如果静电斥力大于分于引力，则胶体呈分散的溶胶状，反之，若静电斥力小于分子引力则胶体呈凝胶状。这两种力的大小都与胶粒之间的距离有关。土壤中常见的阳离于按其对胶体的凝聚力的大小，可排成如下顺序：Fe3+>Al3+>H+>Ca2+>Mg2+>NH4+>K+>Na+由此可见，阳离子价数高的其凝聚力大于价数低的。高价阳离子浓度低，不能使分散的胶体凝聚下来。相反，低价阳离子的浓度很高，则可以凝聚。第12页,共63页，2024年2月25日，星期天土壤胶体(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）有机物表面第13页,共63页，2024年2月25日，星期天土壤无机胶体主要包括：

(1)层状硅酸盐矿物

它是无机胶体的主要组分，大都是呈结晶态的次生矿物，主要有l:1型的高岭石类、2:1型的蒙脱石类及水化云母类。

(2)含水氧化物类胶体

①含水氧化硅胶体。

多为游离的无定形氧化硅的水合物(SiO2·nH2O)，当发生电离时，使H+解离到溶液中，致使胶体带负电。

H2SiO3(Si02·nH20)=H++HSiO3-=H++Si032－

土壤中氧化硅的含量很多，多以石英存在于沙粒和粉粒之中，只有无定形的氧化硅才可能具有胶体性质，无定形的氧化硅可溶于土壤溶液，形成Si(OH)4，通过聚合过程，向稳定状态转化。②含水氧化铁、铝胶体。

含水氧化铁、铝在土壤中多以结晶态的矿物存在，最常见的铁氧化物是针铁矿和赤铁矿。土壤中的氧化铁一般以两种以上的形态混合存在，土壤中含水氧化铝胶体是矿物风化而来的，有晶态的，也有非晶态的，Al203、A1(OH)3、A100H是晶态，无定形铝主要是羟基铝及其聚合物，A13+在溶液中可形成较大的OH-A1聚合物呈溶胶状。第14页,共63页，2024年2月25日，星期天第15页,共63页，2024年2月25日，星期天第16页,共63页，2024年2月25日，星期天第17页,共63页，2024年2月25日，星期天第18页,共63页，2024年2月25日，星期天第19页,共63页，2024年2月25日，星期天二、土壤胶体的比表面和表面积(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第20页,共63页，2024年2月25日，星期天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型粘土矿物和有机质的含量越高，土壤的比表面积越大。第21页,共63页，2024年2月25日，星期天三、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。零点电荷：如果在某个pH值时，粘土矿物表面上即不带正电荷，也不带负电荷，其表面电荷等于零，此时的pH值称为零点电荷（ZPC）。第22页,共63页，2024年2月25日，星期天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。第23页,共63页，2024年2月25日，星期天（二）土壤的电荷数量**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，土壤胶体组成不同，其所带电荷的数量也不同。3、土壤胶体组分间的相互作用对电荷数量有影响。第24页,共63页，2024年2月25日，星期天***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。这是有胶体类型不同所致。A.质地一般来说，土壤的质地越粘，土粒越细，其电荷总量也越多。所以粘土的电荷数量要比壤土类和砂土类高得多。第25页,共63页，2024年2月25日，星期天第26页,共63页，2024年2月25日，星期天第27页,共63页，2024年2月25日，星期天

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***(图8-2)。（三）土壤胶体表面电位图8－2双电层模型

第28页,共63页，2024年2月25日，星期天第29页,共63页，2024年2月25日，星期天Boltzmann方程

Cx=Coexp()Gouy（1910）和Chapman（1913）提出的双电层模型

x=

oexp(-K

x)

式中

o为表面电位，k是与离子浓度、价数、介电常数和温度有关的常数。在室温下：k＝3×107Z

Co1/K称为扩散双电层的厚度。

离子价数越高，离子浓度越大，K值越大，双电层的厚度越小，因此，增加离子的价数和浓度，可使双层压缩.第30页,共63页，2024年2月25日，星期天1879年1910年1924年1947年第31页,共63页，2024年2月25日，星期天第三节土壤的吸收性能

土壤的吸附性：土壤能吸附并保持一些物质的性质。它主要是吸收(附)并保持土壤溶液中的离子、分子以至一些悬浮物质的性质。土壤吸附性的应用：施用人粪尿作肥料时，常将人粪尿和土壤拌匀，以防止其中的氨挥发损失；堆制有机肥时，覆土而避免养分逸失，也减少臭味的散发和空气污染。第32页,共63页，2024年2月25日，星期天土壤吸附性的类型及其意义按吸附的机理和作用力的性质可将吸附性分为下列5种类型：机械吸附：是指土壤对进入其中的固体物质的机械阻留作用。

机理：土壤是个多孔体系，孔隙的状况极其复杂，如大小孔隙相互连接，孔径弯曲多种多样。这样随水(灌水或降水)进入土壤的一些固体物质，如有机残体，肥料颗粒和细小的黏粒等被截留，使这些物质保存于土壤中。物理吸附：是指借助于土壤表面张力而吸附在土壤颗粒表面的物质分子。

机理：由于土壤的细粒部分具有巨大的表面积和表面能，要降低土壤颗粒的表面能，只有靠降低其表面张力来完成，当土壤细粒吸附表面张力较小的物质分于以后就可以降低其表面能。

影响因素：质地和胶体类型，表面积越大，物理吸附越强。化学吸附：是指进入土壤溶液的某些成分经过化学作用，生成难溶性化合物或沉淀，因而保存于土壤中的现象．这种吸附是以化学反应为基础的，故称为化学吸收。第33页,共63页，2024年2月25日，星期天在土壤中易发生化学吸收的部分主要是土壤溶液中的阴离子，如：

磷酸根：PO43-HPO43-H2PO43-

碳酸根：CO32-

硅酸根：SiO32-HSiO3-

硫酸根：S042-机理：这些阴离子在土壤中容易和土壤中的高价阳离子发生化学反应，形成沉淀物质。化学吸收虽然可以减少可溶性物质(养分)的流失，但却使这些营养物质的有效性大大降低，事实上它是提高磷肥或其他营养物质肥效的最大障碍。生物吸附：是指借助予生活在土壤中的生物(包括植物、微生物和一些小动物)的生命活动，把有效性养分吸收、积累、保存在生物体中的作用，又称为养分生物固定。生物吸收的方式有3个特点：(1)选择性(2)表聚性(3)创新性**物理化学吸附：是发生在土壤溶液和土壤胶体界面上的一种物理化学反应，土壤胶体借助于极大的表面积和电性，把土壤溶液中的离子吸附在胶体的表面上面保存下来，避免这些水溶性的养分流失，被吸附在胶体表面的养分离子并不失去其有效性，还可被解吸下来供作物吸收利用，也可通过植物根系接触代换被吸收。第34页,共63页，2024年2月25日，星期天离子吸附的动力主要是静电引力，按照吸附的离子种类可分为阳离子吸附和阴离子吸附。阳离子吸附通常情况下，土壤胶体综合表现为带负电，故在胶体上吸附的离子主要为阳离子。土壤中常见的吸附性阳离子有：Ca2+、Mg2+、Na+、K+、NH4+、Fe3+、Fe2+、Al3+和H+等。阴离子吸附某些胶体或胶体的局部也可带正电荷，如溶液中pH值低于等电点时，两性胶体——含水氧化铝、铁或腐植酸中的氨基(一NH2)就会带正电荷。这种胶体就可以吸附阴离子，发生阴离子吸附作用。和土壤中阳离子吸附相比，阴离子的吸附作用则弱得多。按照土壤对阴离子吸附能力的大小和难易程度笼统的将其分为3类：①易被土壤吸收的，如P043-、HPO42-、H2PO4-、SiO32-和有机酸根离子如草酸根C2042-等②不易被吸附甚至发生负吸附的阴离子，如Cl-、NO3-、NO2-等。③介于二者之间的阴离子如S042-、C032-等。

·第35页,共63页，2024年2月25日，星期天

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，溶质在溶剂中呈不均一的分布状态，溶剂表面层中的浓度与溶液内部不同的现象称为吸附作用**。

凡使液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.第36页,共63页，2024年2月25日，星期天二、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、阳离子静电吸附第37页,共63页，2024年2月25日，星期天表8－2离子半径与吸附力

一价离子Li+Na+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强

弱第38页,共63页，2024年2月25日，星期天2．盐基离子与盐基饱和度（1）盐基离子与致酸离子***在土壤里，被胶体吸附着的阳离子，可以分为两类：

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。第39页,共63页，2024年2月25日，星期天（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%第40页,共63页，2024年2月25日，星期天三、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）第41页,共63页，2024年2月25日，星期天（1）阳离子交换作用是可逆反应,始终处于动态平衡之中。（2）交换是以离子价为依据等当量进行的。（3）阳离子交换受质量作用定律的支配。即：产物浓度与反应物浓度之比为常数***阳离子交换作用的特征：第42页,共63页，2024年2月25日，星期天

阳离子交换量是评价土壤肥力的一个指标。它直接反应土壤可以提供速效养分的数量，也能表示土壤保肥能力、缓冲能力的大小。

CEC<1010~20>20 ***土壤阳离子交换量(cationexchangecapacity)-CEC

是指土壤溶液为中性（pH=7）时，每千克土所含的全部交换性阳离子的厘摩尔数称为土壤的阳离子交换量。（CEC：cmol(+)kg-1

）保肥能力低中高第43页,共63页，2024年2月25日，星期天ESP—exchangeablesodiumpercentage

指交换性钠离子占交换性阳离子总量的百分数。SAR—sodiumadsorptionratio

指溶液中Na+浓度与Ca2+、Mg2+浓度之和的平方根的比值。ESR—exchangeablesodiumratio

指溶液中交换性钠与交换性Ca2+、Mg2+离子浓度之和的比值。第44页,共63页，2024年2月25日，星期天***影响土壤阳离子交换量的因素有：（1）质地质地越粘重，含粘粒越多的土壤，其阳离子交换量也越大。（2）有机质

OM%

CEC（3）胶体的性质及构造 蒙脱石＞高岭石（4）pH值在一般情况下，随着pH的升高，土壤的可变电荷增加，土壤的阳离子交换量也增加。质地砂土砂壤土壤土粘土CEC1~57~815~1825~30第45页,共63页，2024年2月25日，星期天表8-3不同类型土壤胶体的阳离子交换量

土壤胶体CEC[cmol(+).kg-1]

腐殖质蛭石蒙脱石伊利石高岭石倍半氧化物200100-15070-9510-403-152-4第46页,共63页，2024年2月25日，星期天4．影响阳离子交换能力的因素**

（1）电荷的影响； 根据库仑定律，阳离子的价数越高，交换能力也越大。

（2）离子的半径及水化程度同价的离子，其交换能力的大小是依据其离子半径及离子的水化程度的不同而不同的。

（3）离子浓度和数量因子。

第47页,共63页，2024年2月25日，星期天5．交换性离子的有效度 **影响交换离子有效度的因素主要有：（1）盐基饱和度

离子的饱和度越大，被解吸的机会就越大，有效度就越大

（2）土壤中的互补离子效应

（3）粘土矿物类型的影响（4）由交换性离子变为非交换性离子的有效度问题第48页,共63页，2024年2月25日，星期天表8-5互补离子与交换性钙的有效性

土壤

交换性阳离子组成

小麦幼苗干重(g)

小麦幼苗吸钙量(mg)ABC40%Ca+60%H40%Ca+60%Mg40%Ca+60%Na2.802.792.3411.157.834.36

在土壤胶体上各种交换性盐基离子之间的相互影响的作用—互补离子效应（陪伴离子效应）第49页,共63页，2024年2月25日，星期天四、阳离子的专性吸附（一）阳离子专性吸附的机理

过渡金属元素的原子结构的特点是导致金属离子产生专性吸附，而不同于胶体表面碱金属和碱土金属静电吸附的根本原因。产生阳离子专性吸附的土壤胶体物质主要是铁、铝、锰等的氧化物及其水合物。

第50页,共63页，2024年2月25日，星期天阳离子专性吸附的实际意义:

由于专性吸附对微量金属离子具有富集作用的特性，因此，正日益成为地球化学领域或地球化学探矿等学科的重要内容。

土壤和沉积物中的锰、铁、铝、硅等氧化物及其水合物，对多种微量重金属离子起富集作用，其中以氧化锰和氧化铁的作用更为明显。第51页,共63页，2024年2月25日，星期天

专性吸附在调控金属元素的生物有效性和生物毒性方面起着重要作用。有试验表明，在被铅污染的土壤中加入氧化锰，可以抑制植物对铅的吸收，

土壤是重金属元素的一个汇，对水体中的重金属污染起到一定的净化作用，并对这些金属离子从土壤溶液向植物体内迁移和累积起一定的缓冲和调节作用。另一方面，专性吸附作用也给土壤带来了潜在的污染危险。第52页,共63页，2024年2月25日，星期天第三节土壤胶体对阴离子的吸附与交换（一）土壤吸附的阴离子

土壤中的阴离子依其吸附能力的大小可分为三类： 1．易被吸附的阴离子最重要是：

H2PO4-HPO42-PO43- HsiO3-SiO32-C2O42- 2．吸附作用很弱或进行负吸附的阴离子

Cl-NO3-NO2- 3．中间类型的离子：

SO42-CO32-

各种阴离子被土壤吸收的次序如下：F-

>草酸根>柠檬酸根

>H2PO4->HCO3->HBO3->SO42->Cl->NO3-第53页,共63页，2024年2月25日，星期天（二）阴离子的负吸附 所谓阴离子的负吸附，是指距带负电荷的胶体表面越近，阴离子数量越少的现象。

负吸附现象也受土壤特性影响，其它条件相同，则负吸附现象随着土壤胶体的数量和阳离子代换量的增加而增加。但随陪伴阳离子价数的增加而减少，不同的粘粒矿物对负吸附的影响也不同，他们递减的次序为：

蒙脱石＞伊利石＞高岭石

这种情况也可归因于胶体负电荷数量不同的缘故。带负电荷愈多的土壤胶体，对阴离子的排斥作用愈强，负吸附作用愈明显。第54页,共63页，2024年2月25日，星期天三、阴离子专性吸附

阴离子专性吸附是指阴离子进入粘土矿物或氧化物表面的金属原子的配位壳中，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的表面。这种吸附发生在胶体双电层的内层，也称为配位体交换吸附。产生专性吸附的阴离子有F-离子以及磷酸根、硫酸根、钼酸根、砷酸根等含氧酸根离子。第55页,共63页，2024年2月25日，星期天如：磷酸根在氧化铁表面的专性吸附第56页,共63页，2024年2月25日，星期天离子交换作用的反应过程离子交换作用：溶液中的离子与胶体表面上的离子互换位置。离子解吸：胶体表面的离子脱离胶体进入溶液。离子吸附：溶液中离子被吸附到胶体表面上。注：由于离子的解吸和吸附作用产生了离子交换，土壤的离子吸附往往是通过离子交换作用表现出来的。土壤胶体微粒上吸附的阳离子和土壤溶液中的阳离子在一定条件下保持动态平衡关系，当土壤溶液的离子组成发生变化时，则土壤胶体上的交换性阳离子必然也发生变化，即产生离于交换作用，使之达到新的平衡。如下图所示：第57页,共63页，2024年2月25日，星期天阳离子交换作用的基本规律阳离子交换反应是可逆反应

当溶液中的离子被吸附到胶体表面上和溶液中的离子达到平衡后，如果溶液的浓度或组成发生变化，则胶体上吸附的交换性离子和溶液中的离子产生离子交换，回归土壤溶液中，建立起新的平衡。阳离子交换反应是按等当量进行的

和其他化学反应—样，各种离子间的交换是以离子价为依据的等当量交换，即等量电荷的离子交换。阳离子交换反应受质量作用定律的支配

由于离子交换反应是一个可逆反应，当温度一定时，有一平衡