土壤胶体的离子交换作用

❶ 土壤胶体的土壤吸收性能

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离子，悬浮液中的悬浮颗粒、气体及微生物的能力。
土壤的吸收性能对土壤肥力和性质有非常重要的作用。
a：土壤的吸收性能与土壤保肥、供肥性关系密切
因为土壤具有吸收性能，所以我们施用的肥料（无论是无机的还是有机的，无论是固体的、液体的还是气体的）都能长久的保存在土壤中，而且随时能释放出来供植物吸收利用。
b：土壤的吸收性能能影响到土壤的酸碱性以及缓冲性等化学性质
c：土壤的吸收性能能直接或间接地影响到土壤的结构性、物理机械性、水热状况等。 按照吸收性能产生的机制，土壤吸收性能分为以下几种类型：
a.土壤机械吸收性：土壤对物体的机械阻留，土壤机械吸收性能的大小主要取决于土壤的孔隙状况。孔隙过粗，阻留物少，孔隙过细，会造成阻留物下渗困难，容易形成地面径流和土壤冲刷。
b.土壤物理吸收性能：指土壤对分子态物质的保存能力包括：
（1）正吸咐：养分集聚在土壤胶体的表面，胶体表面养分的浓度比溶液中大。
（2）负吸咐：土壤胶体表面吸咐的物质较少，胶体表面的养分浓度比溶液中低。
c.土壤的化学吸收性能：易溶性盐在土壤中转变成难溶性盐而沉淀、保存在土壤中的过程，这一过程是以纯化学反应为基础的，称为化学吸收，比如可溶性的磷酸盐，在土壤中与Ca2+ 、Mg2+、Fe2+、Al3+等，发生化学反应生成难溶性的磷酸钙，磷酸镁、磷酸铁、磷酸铝。化学吸收性能虽然能使易溶性养分保存下来，减少流失，但同时也降低了这些养分对植物的有效性，所以在生产上要尽量避免有效养分的化学固定的产生，但化学吸收也有一些好处，比如H2S、Fe2+对水稻根系有毒害作用，但是在水田嫌气条件下H2S+Fe2+→FeS↓降低它们的毒害作用。
d.土壤的物理化学吸收性能：土壤对可溶性物质中的离子态养分的保持能力；由于土壤胶体带正电荷和负电荷，能吸咐土壤溶液中电性相反的离子，被吸咐的离子还能与土壤溶性中的同电性的离子发生交换而达到动态平衡，这一过程以物理吸咐力基础，但又表现出化学反应的某些特征，所以称为土壤的物理化学吸咐性能或土壤的离子交换作用。
f.生物吸收性能：是土壤中植物根和微生物对营养物质的吸收，它具有选择性和创造性，同时能累积和集中养分。
上述几种土壤吸收性能并不是孤立存在的，而且相互联系，相互影响的，在这几种土壤吸收性能中对土壤的供肥性和保肥性贡献最大的是土壤的物理化学吸收性能。 土壤的物理化学性能其实质就是土壤的离子交换作用包括：
（1）土壤的阳离子交换：带负电荷的土壤胶体所吸咐的阳离子与土壤溶液中的阳离子发生交换而达到动态平衡的过程。
（2）土壤的阴离子交换：带正电荷的土壤胶体所吸咐的阴离子与土壤溶液中的阴离子发生交换而达到动态平衡的过程。
1.土壤的阳离子交换作用：
通常土壤所带负电荷的数量远比正电荷多，土壤胶体表面的负电荷能吸咐土壤溶液中的阳离子以中的电性，被吸咐的阳离子在一定的条件下也能被土壤溶液中其它的阳离子交换下来→土壤的阳离子交换作用。
比如土壤胶体上原来吸咐有Ca2+，当我们施用K2SO4后，Ca2+就能被K+交换下来而进入土壤溶液。
土壤溶液中的离子转移到土壤胶体上→吸咐
土壤胶体上吸咐的离子转移到土壤溶液→解吸
A.土壤阳离子交换作用的特点：
a.可逆反应：也就是说已吸咐在土壤胶体上的阳离子当土壤溶液的组成和浓度发生改变时，完全可以被其它的阳离子代换下来而进入土壤溶液，这一点在植物营养上有很重要的作用，它使被吸咐的离子并不会失去对植物的有效性，植物对养分的吸收主要是吸收土壤溶液的养分，土壤胶体表面的养分绝大部分需要转移到土壤溶液中才能被吸收，由于阳离子交换反应是可逆反应，使得被吸咐的阳离子，完全可以被其它的阳离子交换下来，重新进入土壤溶液供植物吸收利用，所以被吸咐的阳离子并没有失去对植物的有效性。
b.等当量交换：也就是说一个Ca2+可交换两个K+，1molFe3+可交换3molK+或Na+。
c.符合质量作用定律
d.反应迅速，能迅速达到平衡
B.土壤的阳离子交换能力
指一种阳离子将土壤胶体上的另外一种阳离子交换下来的能力。
影响土壤阳离子交换能力的因素主要有以下几个方面：
a.电荷数量：根据库仑定律，离子电荷价越高，受胶体的吸咐能力越大，交换能力越大，所以M3+>M2+>M+。
b.离子半径和水合半径：对于同价的离子，离子半径越大，水合半径越小，交换能力越强：
Fe3+>Al3+>H+>Ca2+>Mg2+>NH4+>K+>Na+
在这一系列中，H+是例外，H+的交换能力>Ca2+、Mg2+，因为H+的半径小，水化程度也弱，运动速度快，所以交换能力强，所以离子的运动速度也是影响离子交换能力的一个因素。
c.离子浓度，因为离子交换受质量作用定律支配，所以对交换能力弱的阳离子，增加它的浓度，也可以交换那些交换能力强的阳离子。
C.土壤的阳离子交换量：（CEC）
通常是指在一定的pH条件下，1kg干土所能吸咐的全部交换性阳离子的厘摩尔数，单位：Cmol/kg。
影响土壤阳离子交换量的因素：
a.胶体的类型：不同的土壤胶体所带负电荷的数量不同，阳离子交换量也不同
负电荷数量：腐殖质>蛭石>蒙脱石>伊利石>高岭石。
阳离子交换量：腐殖质>蛭石>蒙脱石>伊利石>高岭石
b.土壤质地：质地越粘重，粘粒越多，CEC越大，另外含OM高的土壤，CEC也比较大。
c.土壤pH：pH会影响到可变负电荷的数量，从而影响到土壤的阳离子交换量，pH上升可以增加土壤可变负电荷的数量，从而使土壤阳离子交换量增加。
土壤的阳离子交换量，基本上代表了土壤能够吸咐阳离子的数量，也就是土壤的保肥能力。
D.土壤的盐基饱和度
土壤胶体上吸咐阳离子基本上可分为两类：
当土壤胶体上吸咐的阳离子，全部是盐基离子时，土壤呈现盐基饱和状态，这种土壤称盐基饱和土壤；当土壤胶体上吸咐的阳离子，一部分是盐基离子，另一部分是致酸离子时，土壤呈现盐基不饱和状态，这种土壤称为盐基不饱和土壤。
土壤盐基饱和的程度，一般用盐基饱和度来表示，它指的是交换性盐基离子占阳离子交换量的百分率。
盐基饱和度的作用：
a.可以反映土壤的酸碱性：盐基饱和度的高低实际上也就反映出了致酸离子含量的高低，所以能反应出土壤的酸碱性：
北方土壤：盐基饱和度大，土壤pH较高
南方土壤：盐基饱和度低，土壤pH低
b.判断土壤肥力水平
盐基饱和度>80%→肥沃土壤，50—80%→中等肥力水平，<50%肥力水平较低。
E.交换性阳离子的有效度
土壤胶体表面吸咐的离子，可以通过离子交换进入土壤溶液供植物吸收利用，所以被土壤胶体吸咐的阳离子，不会失去对植物的有效性，但是被土壤胶体吸咐的阳离子的有效度，并非在任何条件下都完全相同，从土壤角度讲影响交换性阳离子有效度的因素主要有以下一些方面：
a.离子饱和度（土壤胶体上吸咐的某一种离子的总量占土壤阳离子交换量的百分率）
植物对养分的吸收虽然可以通过根系与土壤胶体之间接触代换而被吸收，但是通过接触代换而吸收的养分数量很少，植物主要还是吸收土壤溶液中的养分，也就是说土壤胶体上吸咐的阳离子，必须要解吸到土壤溶液中才能被吸收利用。
土壤胶体上某种离子的饱和度越大，被解吸的机会越大，该离子的有效度越大，所以交换性阳离子的有效度不仅仅与该种离子的绝对数量有关，更主要的还取决于该种离子的饱和度：
虽然交换性Ca2+的绝对数是乙土壤>甲土壤，但是Ca2+的饱和度甲土壤>乙土壤，所以Ca2+的有效度，甲土壤>乙土壤。
所以施肥要相对集中施用，增加离子饱和度，能提高肥效。
b.陪补离子效应
土壤胶体上同时吸咐着多种离子，对于其中任何一种离子来讲，其它的各种离子都是它的陪补离子。比如土壤胶体上吸咐有K+、Ca2+、NH4+、Na+那么K+的陪伴离子就是Ca2+、NH4+、Na+。NH4+的陪伴离子就是K+、Ca2+、Na+。
某一种交换性阳离子的有效度，与陪补离子的种类关系密切，一般来讲陪补离子与土壤胶体之间的吸咐力越大，越能提高被陪离子的有效度。
比如：假如K+的陪补离子是Ca2+，由于Ca2+与土壤胶体之间的吸咐力>K+，所以K+容易被交换下来，从而提高K+的有效度。
如果K+的陪补离子是Na+，由于Na+与土壤胶体间的吸咐力<K+，K+不易被交换下而降低K+的有效度。
c.粘土矿物的类型
不同的粘土矿物由于晶体构造不同，吸咐阳离子的牢固程度也不同，在一定的盐基饱和度范围内，蒙脱石类粘土矿物吸咐的阳离子，一般位于晶层之间，吸咐比较牢固，有效度相对较低，而高岭石类粘土矿物吸咐的阳离子一般位于晶体外表面，吸咐力弱，有效度相对较高。
2.土壤对阴离子的交换吸咐
A.土壤对阴离子的静电吸咐（非专性吸咐）
土壤胶体虽然以带负电荷为主，但是在某些特定条件下土壤胶体也可带正电荷。
比如Fe，Al，氧化物在酸性条件下的解离，能带正电荷：pH<4.8,Al2O3.3H2O→Al(OH)2++2H+.
又比如高岭石在酸性条件下表面—OH的解出，能带正电荷。
腐殖质分子中R—NH2的质子化能带正电荷：
R—NH2+H+→RNH3+
这样这些带正电荷的土壤胶体就能通过静电引力而吸咐阴离子，这种通过静电引力而对阴离子产生的吸咐我们称为土壤对阴离子的非专性吸咐，被吸咐的阴离子，可被其它的阴离子所代换，属交换性的阴离子。
影响阴离子非专性吸咐的因素，主要有以下两个方面：
a.阴离子的种类：一般阴离子的价数越多，吸咐力越强；在同价阴离子中，水含半径小的离子吸咐力强。
F－>草酸根>柠檬酸根>H2PO4－>HCO3－>H2BO3－>CH3COO－>SO42－>Cl－>NO3－
b.带正电荷土壤胶体的种类：
一般来讲带正电荷的土壤胶体主要是Fe、 Al、 Mn的氧化物，所以含Fe、 Al、Mn的氧化物高的强酸性土壤容易产生阴离子的非专性吸咐。
B.土壤胶体对阴离子的专性吸咐

❷ 土壤的离子交换性有什么实际意义

阳离子交换使土壤比较重要的性质之一,使土壤本身的特有属性,主要原因就是土壤胶体的负电内特性,其电荷容分为可变电荷和固定电荷,当pH较低时（到达等电点时）,整个性质就会发生变化.阳离子交换,顾名思义,负电荷的土壤胶体表面吸附有一些可交换态的阳

❸ 土壤胶体吸附的机理

土壤有吸收性能，主要有机械吸收性、物理吸收性、物理吸收性、离子交换吸收性（又物内理化学吸收作用容）、生物吸收性五种，土壤对农药的吸收主要是离子交换吸收，主要是因为大多数的土壤胶粒带负电而发生的阳离子交换吸收作用，即土壤胶粒表面扩散层中的阳离子与土壤溶液中的阳离子进行交换后保存在土壤中，从而被土壤所固定。

❹ 土壤胶体中阳离子交换的本质

土壤阳离子交换量是随着土壤在风化过程中形成，一些矿物和有机质被分解成回极细小的颗粒答。化学变化使得这些颗粒进一步缩小，肉眼便看不见。这些最细小的颗粒叫做“胶体”。每一胶体带净负电荷。电荷是在其形成过程中产生的。它能够吸引保持带正电的颗粒 ，就像磁铁不同的两极相互吸引一样。阳离子是带正电荷的养分离子，如钙（Ca)、镁（Mg)、钾（K)、钠（Na)、氢（H)和铵(NH4)。粘粒是土壤带负电荷的组份。这些带负电的颗粒（粘粒）吸引、保持并释放带正电的养分颗粒（阳离子） 。有机质颗粒也带有负电荷，吸引带正电荷的阳离子。砂粒不起作用。
阳离子交换量（CEC)是指土壤保持和交换阳离子的能力，也有人将它称之为土壤的保肥能力。

❺ 土壤中阳离子的交换作用

土壤的阳离子交换性能，是指土壤溶液中的阳离子与土壤固相阳离子之间所进行的交换 作用，它是由土壤胶体表面性质所决定。土壤胶体是土壤中粘土矿物和腐殖酸以及相互结合形成的复杂有机矿质复合体，其吸收的阳离子包括钾、钠、钙、镁、铵、氢、铝等。土壤交换性能对植物营养和施肥有较大作用，它能调节土壤溶液的浓度，保持土壤溶液成分的多样性和平衡性，还可保持养分免于被雨水淋失.

土壤盐基饱和度(BS)
Base Saturation
土壤胶体上的交换性盐基离子占全部交换性阳离子(总量)的百分比。
酸基离子：H+、Al3+
盐基离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+等
BS真正反映土壤有效(速效)养分含量的大小，是改良土壤的重要依据之一。

盐基饱和度是指土壤吸附交换性盐基总量的程度。土壤吸附性阳离子，根据其解吸后的化学特性可区分为致酸的非盐基离子（如氢和铝离子）与非致酸的盐基离子（如钙、镁、钠等）两大类。当土壤胶体所吸附的阳离子基本上属于盐基离子时，称为盐基饱和土壤，呈中性、碱性、强碱性反应；反之，当非盐基离子占相当大比例时，称为盐基不饱和土壤，呈酸性或强碱性反应。土壤盐基饱和度以土壤的交换性盐基总量占土壤阳离子代换量的百分比表示。盐基饱和度的大小，可用作施用石灰或磷灰石改良土壤的依据。

❻ 交换作用的土壤中阳离子的交换作用

土壤袭的阳离子交换性能是由土壤胶体表面性质所决定，由有机质的交换基与无机质的交换基所构成，前者主要是腐殖质酸，后者主要是粘土矿物。它们在土壤中互相结合着，形成了复杂的有机无机胶质复合体，所能吸收的阳离子总量包括交换性盐基(K+、Na+、Ca++、Mg++)和水解性酸，两者的总和即为阳离子交换量。其交换过程是土壤固相阳离子与溶液中阳离子起等量交换作用。

1、土壤阳离子交换量是随着土壤在风化过程中形成，一些矿物和有机质被分解成极细小的颗粒。化学变化使得这些颗粒进一步缩小，肉眼便看不见。

2、这些最细小的颗粒叫做“胶体”。每一胶体带净负电荷。电荷是在其形成过程中产生的。它能够吸引保持带正电的颗粒
，就像磁铁不同的两极相互吸引一样。阳离子是带正电荷的养分离子，如钙（Ca)、镁（Mg)、钾（K)、钠（Na)、氢（H)和铵(NH4)。粘粒是土壤带负电荷的组份。

3、这些带负电的颗粒（粘粒）吸引、保持并释放带正电的养分颗粒（阳离子）
。有机质颗粒也带有负电荷，吸引带正电荷的阳离子。砂粒不起作用。

4、阳离子交换量（CEC)是指土壤保持和交换阳离子的能力，也有人将它称之为土壤的保肥能力。

❼ 什么是土壤胶体

胶体是指直径在1—100nm之间的颗粒，但是实际上土壤中直径＜1000
nm的粘粒都具有胶体的性质内，所以通常所说的土容壤胶体实际上是指直径在1—1000
nm之间的土壤颗粒，它是土壤中最细微的部分。
直径为2～0.001μm土粒的通称可以是矿质的，即土壤矿质胶体(无机胶体)，主要是次生的黏粒矿物。也可以是有机的，即土壤有机胶体，主要是多糖、蛋白质和腐殖质。多数情况下是有机矿质复合体，即核心部分是黏粒矿物，外面是有机胶膜，被吸附在矿质胶体表面。其特性是：(1)其比表面积相当大(1g胶体大约有200～300m2)，具有相当大的反应活性和吸附性；(2)荷电，有很强的离子交换性；(3)它是土壤各种物质最活跃的部分，因而对土壤性质的影响也最大。

❽ 土壤胶体

1、见公式ξ=4πσd/D，在双电层结构中，ξ即为固定层与扩散层之间存在的点位差。版固定层很薄，它们之间的点位差因此权和扩散层的厚度有关。
2、扩散层概念：在双电层结构中，胶粒由于选择性吸附，周围会紧密的吸引一些水合离子；水合离子进而又比较紧密的吸引一部分反离子，二者形成固定层；另一部分距颗粒表面较远的反离子分布在颗粒的周围，具有扩散到溶液中区的趋势，形成于固定层电荷相反的另一个带电层，它的厚度决定于反离子想介质中扩散伸入的程度，所以把它称为扩散层。。。好长
3、和电动电位ξ有关，进而也可以说和扩散层厚度有关。

❾ 土壤阳离子交换作用有哪些特点

土壤阳离子抄交换量是袭随着土壤在风化过程中形成，一些矿物和有机质被分解成极细小的颗粒。化学变化使得这些颗粒进一步缩小，肉眼便看不见。这些最细小的颗粒叫做“胶体”。每一胶体带净负电荷。电荷是在其形成过程中产生的。它能够吸引保持带正电的颗粒 ，就像磁铁不同的两极相互吸引一样。阳离子是带正电荷的养分离子，如钙（Ca)、镁（Mg)、钾（K)、钠（Na)、氢（H)和铵(NH4)。粘粒是土壤带负电荷的组份。这些带负电的颗粒（粘粒）吸引、保持并释放带正电的养分颗粒（阳离子） 。有机质颗粒也带有负电荷，吸引带正电荷的阳离子。砂粒不起作用。
土壤保持和交换阳离子的能力用阳离子交换量（CEC)来表示，可作为评价土壤保肥能力的指标。阳离子交换量是土壤缓冲性能的主要来源，是改良土壤和合理施肥的重要依据。

❿ 土壤离子交换

土壤中离子的交换作用

土壤中带负电荷胶粒吸附的阳离子与内土壤溶液中的阳离子进行容交换，称为阳离子交换 作用。
土壤阳离子交换的特点：
• 可逆反应并能迅速达到平衡
• 阳离子交换按当量关系进行
• 不同阳离子的代换力有大小差异（离子价数、原子序数、离子运动速度、质量作用定律）
25 阳离子交换量
每千克干土中所含全部阳离子总量，称阳离子交换量
影响因素：
（1）胶体的种类
蒙脱石>水化云母>高岭土；有机胶体最高
（2）溶液的pH值
pH值增加，土壤负电荷量随之增大，交换量增大