土壤膠體的離子交換作用

❶ 土壤膠體的土壤吸收性能

土壤的吸收性能是指土壤能吸收、保留土壤溶液中的分子和離子，懸浮液中的懸浮顆粒、氣體及微生物的能力。
土壤的吸收性能對土壤肥力和性質有非常重要的作用。
a：土壤的吸收性能與土壤保肥、供肥性關系密切
因為土壤具有吸收性能，所以我們施用的肥料（無論是無機的還是有機的，無論是固體的、液體的還是氣體的）都能長久的保存在土壤中，而且隨時能釋放出來供植物吸收利用。
b：土壤的吸收性能能影響到土壤的酸鹼性以及緩沖性等化學性質
c：土壤的吸收性能能直接或間接地影響到土壤的結構性、物理機械性、水熱狀況等。 按照吸收性能產生的機制，土壤吸收性能分為以下幾種類型：
a.土壤機械吸收性：土壤對物體的機械阻留，土壤機械吸收性能的大小主要取決於土壤的孔隙狀況。孔隙過粗，阻留物少，孔隙過細，會造成阻留物下滲困難，容易形成地面徑流和土壤沖刷。
b.土壤物理吸收性能：指土壤對分子態物質的保存能力包括：
（1）正吸咐：養分集聚在土壤膠體的表面，膠體表面養分的濃度比溶液中大。
（2）負吸咐：土壤膠體表面吸咐的物質較少，膠體表面的養分濃度比溶液中低。
c.土壤的化學吸收性能：易溶性鹽在土壤中轉變成難溶性鹽而沉澱、保存在土壤中的過程，這一過程是以純化學反應為基礎的，稱為化學吸收，比如可溶性的磷酸鹽，在土壤中與Ca2+ 、Mg2+、Fe2+、Al3+等，發生化學反應生成難溶性的磷酸鈣，磷酸鎂、磷酸鐵、磷酸鋁。化學吸收性能雖然能使易溶性養分保存下來，減少流失，但同時也降低了這些養分對植物的有效性，所以在生產上要盡量避免有效養分的化學固定的產生，但化學吸收也有一些好處，比如H2S、Fe2+對水稻根系有毒害作用，但是在水田嫌氣條件下H2S+Fe2+→FeS↓降低它們的毒害作用。
d.土壤的物理化學吸收性能：土壤對可溶性物質中的離子態養分的保持能力；由於土壤膠體帶正電荷和負電荷，能吸咐土壤溶液中電性相反的離子，被吸咐的離子還能與土壤溶性中的同電性的離子發生交換而達到動態平衡，這一過程以物理吸咐力基礎，但又表現出化學反應的某些特徵，所以稱為土壤的物理化學吸咐性能或土壤的離子交換作用。
f.生物吸收性能：是土壤中植物根和微生物對營養物質的吸收，它具有選擇性和創造性，同時能累積和集中養分。
上述幾種土壤吸收性能並不是孤立存在的，而且相互聯系，相互影響的，在這幾種土壤吸收性能中對土壤的供肥性和保肥性貢獻最大的是土壤的物理化學吸收性能。 土壤的物理化學性能其實質就是土壤的離子交換作用包括：
（1）土壤的陽離子交換：帶負電荷的土壤膠體所吸咐的陽離子與土壤溶液中的陽離子發生交換而達到動態平衡的過程。
（2）土壤的陰離子交換：帶正電荷的土壤膠體所吸咐的陰離子與土壤溶液中的陰離子發生交換而達到動態平衡的過程。
1.土壤的陽離子交換作用：
通常土壤所帶負電荷的數量遠比正電荷多，土壤膠體表面的負電荷能吸咐土壤溶液中的陽離子以中的電性，被吸咐的陽離子在一定的條件下也能被土壤溶液中其它的陽離子交換下來→土壤的陽離子交換作用。
比如土壤膠體上原來吸咐有Ca2+，當我們施用K2SO4後，Ca2+就能被K+交換下來而進入土壤溶液。
土壤溶液中的離子轉移到土壤膠體上→吸咐
土壤膠體上吸咐的離子轉移到土壤溶液→解吸
A.土壤陽離子交換作用的特點：
a.可逆反應：也就是說已吸咐在土壤膠體上的陽離子當土壤溶液的組成和濃度發生改變時，完全可以被其它的陽離子代換下來而進入土壤溶液，這一點在植物營養上有很重要的作用，它使被吸咐的離子並不會失去對植物的有效性，植物對養分的吸收主要是吸收土壤溶液的養分，土壤膠體表面的養分絕大部分需要轉移到土壤溶液中才能被吸收，由於陽離子交換反應是可逆反應，使得被吸咐的陽離子，完全可以被其它的陽離子交換下來，重新進入土壤溶液供植物吸收利用，所以被吸咐的陽離子並沒有失去對植物的有效性。
b.等當量交換：也就是說一個Ca2+可交換兩個K+，1molFe3+可交換3molK+或Na+。
c.符合質量作用定律
d.反應迅速，能迅速達到平衡
B.土壤的陽離子交換能力
指一種陽離子將土壤膠體上的另外一種陽離子交換下來的能力。
影響土壤陽離子交換能力的因素主要有以下幾個方面：
a.電荷數量：根據庫侖定律，離子電荷價越高，受膠體的吸咐能力越大，交換能力越大，所以M3+>M2+>M+。
b.離子半徑和水合半徑：對於同價的離子，離子半徑越大，水合半徑越小，交換能力越強：
Fe3+>Al3+>H+>Ca2+>Mg2+>NH4+>K+>Na+
在這一系列中，H+是例外，H+的交換能力>Ca2+、Mg2+，因為H+的半徑小，水化程度也弱，運動速度快，所以交換能力強，所以離子的運動速度也是影響離子交換能力的一個因素。
c.離子濃度，因為離子交換受質量作用定律支配，所以對交換能力弱的陽離子，增加它的濃度，也可以交換那些交換能力強的陽離子。
C.土壤的陽離子交換量：（CEC）
通常是指在一定的pH條件下，1kg干土所能吸咐的全部交換性陽離子的厘摩爾數，單位：Cmol/kg。
影響土壤陽離子交換量的因素：
a.膠體的類型：不同的土壤膠體所帶負電荷的數量不同，陽離子交換量也不同
負電荷數量：腐殖質>蛭石>蒙脫石>伊利石>高嶺石。
陽離子交換量：腐殖質>蛭石>蒙脫石>伊利石>高嶺石
b.土壤質地：質地越粘重，粘粒越多，CEC越大，另外含OM高的土壤，CEC也比較大。
c.土壤pH：pH會影響到可變負電荷的數量，從而影響到土壤的陽離子交換量，pH上升可以增加土壤可變負電荷的數量，從而使土壤陽離子交換量增加。
土壤的陽離子交換量，基本上代表了土壤能夠吸咐陽離子的數量，也就是土壤的保肥能力。
D.土壤的鹽基飽和度
土壤膠體上吸咐陽離子基本上可分為兩類：
當土壤膠體上吸咐的陽離子，全部是鹽基離子時，土壤呈現鹽基飽和狀態，這種土壤稱鹽基飽和土壤；當土壤膠體上吸咐的陽離子，一部分是鹽基離子，另一部分是致酸離子時，土壤呈現鹽基不飽和狀態，這種土壤稱為鹽基不飽和土壤。
土壤鹽基飽和的程度，一般用鹽基飽和度來表示，它指的是交換性鹽基離子占陽離子交換量的百分率。
鹽基飽和度的作用：
a.可以反映土壤的酸鹼性：鹽基飽和度的高低實際上也就反映出了致酸離子含量的高低，所以能反應出土壤的酸鹼性：
北方土壤：鹽基飽和度大，土壤pH較高
南方土壤：鹽基飽和度低，土壤pH低
b.判斷土壤肥力水平
鹽基飽和度>80%→肥沃土壤，50—80%→中等肥力水平，<50%肥力水平較低。
E.交換性陽離子的有效度
土壤膠體表面吸咐的離子，可以通過離子交換進入土壤溶液供植物吸收利用，所以被土壤膠體吸咐的陽離子，不會失去對植物的有效性，但是被土壤膠體吸咐的陽離子的有效度，並非在任何條件下都完全相同，從土壤角度講影響交換性陽離子有效度的因素主要有以下一些方面：
a.離子飽和度（土壤膠體上吸咐的某一種離子的總量占土壤陽離子交換量的百分率）
植物對養分的吸收雖然可以通過根系與土壤膠體之間接觸代換而被吸收，但是通過接觸代換而吸收的養分數量很少，植物主要還是吸收土壤溶液中的養分，也就是說土壤膠體上吸咐的陽離子，必須要解吸到土壤溶液中才能被吸收利用。
土壤膠體上某種離子的飽和度越大，被解吸的機會越大，該離子的有效度越大，所以交換性陽離子的有效度不僅僅與該種離子的絕對數量有關，更主要的還取決於該種離子的飽和度：
雖然交換性Ca2+的絕對數是乙土壤>甲土壤，但是Ca2+的飽和度甲土壤>乙土壤，所以Ca2+的有效度，甲土壤>乙土壤。
所以施肥要相對集中施用，增加離子飽和度，能提高肥效。
b.陪補離子效應
土壤膠體上同時吸咐著多種離子，對於其中任何一種離子來講，其它的各種離子都是它的陪補離子。比如土壤膠體上吸咐有K+、Ca2+、NH4+、Na+那麼K+的陪伴離子就是Ca2+、NH4+、Na+。NH4+的陪伴離子就是K+、Ca2+、Na+。
某一種交換性陽離子的有效度，與陪補離子的種類關系密切，一般來講陪補離子與土壤膠體之間的吸咐力越大，越能提高被陪離子的有效度。
比如：假如K+的陪補離子是Ca2+，由於Ca2+與土壤膠體之間的吸咐力>K+，所以K+容易被交換下來，從而提高K+的有效度。
如果K+的陪補離子是Na+，由於Na+與土壤膠體間的吸咐力<K+，K+不易被交換下而降低K+的有效度。
c.粘土礦物的類型
不同的粘土礦物由於晶體構造不同，吸咐陽離子的牢固程度也不同，在一定的鹽基飽和度范圍內，蒙脫石類粘土礦物吸咐的陽離子，一般位於晶層之間，吸咐比較牢固，有效度相對較低，而高嶺石類粘土礦物吸咐的陽離子一般位於晶體外表面，吸咐力弱，有效度相對較高。
2.土壤對陰離子的交換吸咐
A.土壤對陰離子的靜電吸咐（非專性吸咐）
土壤膠體雖然以帶負電荷為主，但是在某些特定條件下土壤膠體也可帶正電荷。
比如Fe，Al，氧化物在酸性條件下的解離，能帶正電荷：pH<4.8,Al2O3.3H2O→Al(OH)2++2H+.
又比如高嶺石在酸性條件下表面—OH的解出，能帶正電荷。
腐殖質分子中R—NH2的質子化能帶正電荷：
R—NH2+H+→RNH3+
這樣這些帶正電荷的土壤膠體就能通過靜電引力而吸咐陰離子，這種通過靜電引力而對陰離子產生的吸咐我們稱為土壤對陰離子的非專性吸咐，被吸咐的陰離子，可被其它的陰離子所代換，屬交換性的陰離子。
影響陰離子非專性吸咐的因素，主要有以下兩個方面：
a.陰離子的種類：一般陰離子的價數越多，吸咐力越強；在同價陰離子中，水含半徑小的離子吸咐力強。
F－>草酸根>檸檬酸根>H2PO4－>HCO3－>H2BO3－>CH3COO－>SO42－>Cl－>NO3－
b.帶正電荷土壤膠體的種類：
一般來講帶正電荷的土壤膠體主要是Fe、 Al、 Mn的氧化物，所以含Fe、 Al、Mn的氧化物高的強酸性土壤容易產生陰離子的非專性吸咐。
B.土壤膠體對陰離子的專性吸咐

❷ 土壤的離子交換性有什麼實際意義

陽離子交換使土壤比較重要的性質之一,使土壤本身的特有屬性,主要原因就是土壤膠體的負電內特性,其電荷容分為可變電荷和固定電荷,當pH較低時（到達等電點時）,整個性質就會發生變化.陽離子交換,顧名思義,負電荷的土壤膠體表面吸附有一些可交換態的陽

❸ 土壤膠體吸附的機理

土壤有吸收性能，主要有機械吸收性、物理吸收性、物理吸收性、離子交換吸收性（又物內理化學吸收作用容）、生物吸收性五種，土壤對農葯的吸收主要是離子交換吸收，主要是因為大多數的土壤膠粒帶負電而發生的陽離子交換吸收作用，即土壤膠粒表面擴散層中的陽離子與土壤溶液中的陽離子進行交換後保存在土壤中，從而被土壤所固定。

❹ 土壤膠體中陽離子交換的本質

土壤陽離子交換量是隨著土壤在風化過程中形成，一些礦物和有機質被分解成回極細小的顆粒答。化學變化使得這些顆粒進一步縮小，肉眼便看不見。這些最細小的顆粒叫做「膠體」。每一膠體帶凈負電荷。電荷是在其形成過程中產生的。它能夠吸引保持帶正電的顆粒 ，就像磁鐵不同的兩極相互吸引一樣。陽離子是帶正電荷的養分離子，如鈣（Ca)、鎂（Mg)、鉀（K)、鈉（Na)、氫（H)和銨(NH4)。粘粒是土壤帶負電荷的組份。這些帶負電的顆粒（粘粒）吸引、保持並釋放帶正電的養分顆粒（陽離子） 。有機質顆粒也帶有負電荷，吸引帶正電荷的陽離子。砂粒不起作用。
陽離子交換量（CEC)是指土壤保持和交換陽離子的能力，也有人將它稱之為土壤的保肥能力。

❺ 土壤中陽離子的交換作用

土壤的陽離子交換性能，是指土壤溶液中的陽離子與土壤固相陽離子之間所進行的交換 作用，它是由土壤膠體表面性質所決定。土壤膠體是土壤中粘土礦物和腐殖酸以及相互結合形成的復雜有機礦質復合體，其吸收的陽離子包括鉀、鈉、鈣、鎂、銨、氫、鋁等。土壤交換性能對植物營養和施肥有較大作用，它能調節土壤溶液的濃度，保持土壤溶液成分的多樣性和平衡性，還可保持養分免於被雨水淋失.

土壤鹽基飽和度(BS)
Base Saturation
土壤膠體上的交換性鹽基離子佔全部交換性陽離子(總量)的百分比。
酸基離子：H+、Al3+
鹽基離子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+等
BS真正反映土壤有效(速效)養分含量的大小，是改良土壤的重要依據之一。

鹽基飽和度是指土壤吸附交換性鹽基總量的程度。土壤吸附性陽離子，根據其解吸後的化學特性可區分為致酸的非鹽基離子（如氫和鋁離子）與非致酸的鹽基離子（如鈣、鎂、鈉等）兩大類。當土壤膠體所吸附的陽離子基本上屬於鹽基離子時，稱為鹽基飽和土壤，呈中性、鹼性、強鹼性反應；反之，當非鹽基離子占相當大比例時，稱為鹽基不飽和土壤，呈酸性或強鹼性反應。土壤鹽基飽和度以土壤的交換性鹽基總量占土壤陽離子代換量的百分比表示。鹽基飽和度的大小，可用作施用石灰或磷灰石改良土壤的依據。

❻ 交換作用的土壤中陽離子的交換作用

土壤襲的陽離子交換性能是由土壤膠體表面性質所決定，由有機質的交換基與無機質的交換基所構成，前者主要是腐殖質酸，後者主要是粘土礦物。它們在土壤中互相結合著，形成了復雜的有機無機膠質復合體，所能吸收的陽離子總量包括交換性鹽基(K+、Na+、Ca++、Mg++)和水解性酸，兩者的總和即為陽離子交換量。其交換過程是土壤固相陽離子與溶液中陽離子起等量交換作用。

1、土壤陽離子交換量是隨著土壤在風化過程中形成，一些礦物和有機質被分解成極細小的顆粒。化學變化使得這些顆粒進一步縮小，肉眼便看不見。

2、這些最細小的顆粒叫做「膠體」。每一膠體帶凈負電荷。電荷是在其形成過程中產生的。它能夠吸引保持帶正電的顆粒
，就像磁鐵不同的兩極相互吸引一樣。陽離子是帶正電荷的養分離子，如鈣（Ca)、鎂（Mg)、鉀（K)、鈉（Na)、氫（H)和銨(NH4)。粘粒是土壤帶負電荷的組份。

3、這些帶負電的顆粒（粘粒）吸引、保持並釋放帶正電的養分顆粒（陽離子）
。有機質顆粒也帶有負電荷，吸引帶正電荷的陽離子。砂粒不起作用。

4、陽離子交換量（CEC)是指土壤保持和交換陽離子的能力，也有人將它稱之為土壤的保肥能力。

❼ 什麼是土壤膠體

膠體是指直徑在1—100nm之間的顆粒，但是實際上土壤中直徑＜1000
nm的粘粒都具有膠體的性質內，所以通常所說的土容壤膠體實際上是指直徑在1—1000
nm之間的土壤顆粒，它是土壤中最細微的部分。
直徑為2～0.001μm土粒的通稱可以是礦質的，即土壤礦質膠體(無機膠體)，主要是次生的黏粒礦物。也可以是有機的，即土壤有機膠體，主要是多糖、蛋白質和腐殖質。多數情況下是有機礦質復合體，即核心部分是黏粒礦物，外面是有機膠膜，被吸附在礦質膠體表面。其特性是：(1)其比表面積相當大(1g膠體大約有200～300m2)，具有相當大的反應活性和吸附性；(2)荷電，有很強的離子交換性；(3)它是土壤各種物質最活躍的部分，因而對土壤性質的影響也最大。

❽ 土壤膠體

1、見公式ξ=4πσd/D，在雙電層結構中，ξ即為固定層與擴散層之間存在的點位差。版固定層很薄，它們之間的點位差因此權和擴散層的厚度有關。
2、擴散層概念：在雙電層結構中，膠粒由於選擇性吸附，周圍會緊密的吸引一些水合離子；水合離子進而又比較緊密的吸引一部分反離子，二者形成固定層；另一部分距顆粒表面較遠的反離子分布在顆粒的周圍，具有擴散到溶液中區的趨勢，形成於固定層電荷相反的另一個帶電層，它的厚度決定於反離子想介質中擴散伸入的程度，所以把它稱為擴散層。。。好長
3、和電動電位ξ有關，進而也可以說和擴散層厚度有關。

❾ 土壤陽離子交換作用有哪些特點

土壤陽離子抄交換量是襲隨著土壤在風化過程中形成，一些礦物和有機質被分解成極細小的顆粒。化學變化使得這些顆粒進一步縮小，肉眼便看不見。這些最細小的顆粒叫做「膠體」。每一膠體帶凈負電荷。電荷是在其形成過程中產生的。它能夠吸引保持帶正電的顆粒 ，就像磁鐵不同的兩極相互吸引一樣。陽離子是帶正電荷的養分離子，如鈣（Ca)、鎂（Mg)、鉀（K)、鈉（Na)、氫（H)和銨(NH4)。粘粒是土壤帶負電荷的組份。這些帶負電的顆粒（粘粒）吸引、保持並釋放帶正電的養分顆粒（陽離子） 。有機質顆粒也帶有負電荷，吸引帶正電荷的陽離子。砂粒不起作用。
土壤保持和交換陽離子的能力用陽離子交換量（CEC)來表示，可作為評價土壤保肥能力的指標。陽離子交換量是土壤緩沖性能的主要來源，是改良土壤和合理施肥的重要依據。

❿ 土壤離子交換

土壤中離子的交換作用

土壤中帶負電荷膠粒吸附的陽離子與內土壤溶液中的陽離子進行容交換，稱為陽離子交換 作用。
土壤陽離子交換的特點：
• 可逆反應並能迅速達到平衡
• 陽離子交換按當量關系進行
• 不同陽離子的代換力有大小差異（離子價數、原子序數、離子運動速度、質量作用定律）
25 陽離子交換量
每千克干土中所含全部陽離子總量，稱陽離子交換量
影響因素：
（1）膠體的種類
蒙脫石>水化雲母>高嶺土；有機膠體最高
（2）溶液的pH值
pH值增加，土壤負電荷量隨之增大，交換量增大