三种主要黏土矿物(高岭石.水云母.蒙脱石)的性质.

1、试比较三种主要黏土矿物(高岭石、水云母、蒙脱石)的性质。

(1) 高岭石(1:1型铝硅酸盐矿物)

由一个硅氧片和一个水铝片,通过共用硅氧顶端 的氧原子连接起来的片状晶格构造。

每个晶层的一面是OH 离子组(水铝片上的),另一面是O 离子(硅氧片上的),因而叠加时晶层间可形成氢键,使各晶层之间紧密相连从而形成大颗粒,晶粒多呈六角形片状。 其分子结构外形特征为

OHOH OH .......OH 顶层 ───────────── 底层 ─────────────

O O O ........O 许多晶片相互重叠形成高岭矿物

特点:晶层与晶层间距离稳定,连接紧密,内部空隙小,电荷量少,单位个体小,分散度低。多出现于酸性土壤。如高岭石类。 高岭石的性质特点:

晶格内的水铝片和硅氧片很少发生同晶替代, 因此无永久性电荷。但水铝片上的--OH 在一 定条件下解离出氢离子,使高岭石带负电。

晶片与晶片之间形成氢键而结合牢固,水分子及其他离子难以进入层间,并且形成较大的颗粒。因此其吸湿性、粘结性和可塑性较弱,富含高岭石的土壤保肥性差。

(2)蒙脱石类( 2:1型铝硅酸盐矿物)

由两片硅氧片和一片水铝片结合成的一个晶片(层)单元,再相互叠加而成的。

每个晶层的两面均由O 离子组(硅氧片上的),因而叠加时晶层间不能形成氢键,而是通过“氧桥”联结,这种联结力弱,晶层易碎裂,其晶粒比高岭石小。 特点:

胀缩性大,吸湿性强,易在两边硅氧片中以Al3+代Si4+,有时可在硅铝片中,一般以Mg2+代Al3+→带负电→吸附负离子。

如蒙脱石,这类矿物多出现于北方土壤。如东北、华北的栗钙土、黑钙土和褐土等。

(3)水云母类 (2:1型粘土矿物)

结构与蒙脱石相类似,只是同晶替代产生的负电荷主要被钾离子中和, 而少量被钙镁离子中和. 特点:

a 、永久性电荷数量少于蒙脱石。

b 、层与层之间由钾离子中和,使得各层相互紧密结合。形成的颗粒相对比蒙脱石粗而比高岭石细。其粘结性、可塑、胀缩性居中。 c 、钾离子被固定在硅氧片的六角形网孔中,当晶层破裂时,可将被固定的钾重新释放出来,供植物利用。 三种主要粘土矿物的性质比较

2、影响土壤阳离子交换量的因素有哪些?

1. 阳离子的交换能力

是指一种阳离子将胶体上另一种阳离子交换下来的能力。 主要决定于阳离子被胶粒吸附的力量(或称阳离子与胶体的结合强度),它实质上是阳离子与胶体之间的静电能。 影响阳离子交换能力的因素: a 、离子电荷价 :

M3+> M2+> M+(M 表示阳离子)

库仑定律:离子的电荷价越高,受胶体典型的吸持力愈大,交换能力也越大

b 、离子的半径及水化程度:

同价离子,离子半径越大,离子的水化半径越小,离子交换能力越强。 c 、离子运动速度:

凡离子运动速度愈大的,其交换力也愈大。例如氢离子就是这样,而且氢离子水化很弱,通常H+只带一个水分子,即以H3O+的形态参加交换,水化半径很小,因此它在交换力上具有特殊位置。 阳离子交换能力顺序:

Fe3 + >Al 3+ >H + >Ca2 + >Mg 2+ >K + >NH4+ >Na+

3、写出土壤具有缓冲性的原因.

1 土壤胶体的阳离子交换作用是土壤产生缓冲性的主要原因 土壤胶体吸附有H+、K+、Ca2+、Mg2+、Al3+等多种阳离子。由于这些阳离子有交换性能,故胶体上吸附的盐基离子能对加进土壤的H+(酸性物质)起缓冲作用,而胶体上吸附的致酸离子能对加进土壤的OH-(碱性物质)起缓冲作用。 2 土壤溶液中的弱酸及其盐类组成的缓冲系统

土壤中的碳酸、硅酸、胡敏酸等离解度很小的弱酸及其盐类,构成缓冲系统,也可缓冲酸和碱的变化。 如醋酸和醋酸钠盐的缓冲:

CH3COOH+NaOH CH3COONa+H2O CH3COONa+HCl CH3COOH+NaCl 3 、土壤中两性物质的存在

土壤中存有两性有机物和无机物,如蛋白质、氨基酸、胡敏酸、无机磷酸等。如氨基酸,它的氨基可以中和酸,羧基可以中和碱,因此对酸碱都具有缓冲能力。

4 、在酸性土壤中,铝离子也能对碱起缓冲作用

2Al(H2O)63++2OH- [Al2(OH)2(H2O)8]4++4H2O 在极强酸性土壤中(pH

1、试比较三种主要黏土矿物(高岭石、水云母、蒙脱石)的性质。

(1) 高岭石(1:1型铝硅酸盐矿物)

由一个硅氧片和一个水铝片,通过共用硅氧顶端 的氧原子连接起来的片状晶格构造。

每个晶层的一面是OH 离子组(水铝片上的),另一面是O 离子(硅氧片上的),因而叠加时晶层间可形成氢键,使各晶层之间紧密相连从而形成大颗粒,晶粒多呈六角形片状。 其分子结构外形特征为

OHOH OH .......OH 顶层 ───────────── 底层 ─────────────

O O O ........O 许多晶片相互重叠形成高岭矿物

特点:晶层与晶层间距离稳定,连接紧密,内部空隙小,电荷量少,单位个体小,分散度低。多出现于酸性土壤。如高岭石类。 高岭石的性质特点:

晶格内的水铝片和硅氧片很少发生同晶替代, 因此无永久性电荷。但水铝片上的--OH 在一 定条件下解离出氢离子,使高岭石带负电。

晶片与晶片之间形成氢键而结合牢固,水分子及其他离子难以进入层间,并且形成较大的颗粒。因此其吸湿性、粘结性和可塑性较弱,富含高岭石的土壤保肥性差。

(2)蒙脱石类( 2:1型铝硅酸盐矿物)

由两片硅氧片和一片水铝片结合成的一个晶片(层)单元,再相互叠加而成的。

每个晶层的两面均由O 离子组(硅氧片上的),因而叠加时晶层间不能形成氢键,而是通过“氧桥”联结,这种联结力弱,晶层易碎裂,其晶粒比高岭石小。 特点:

胀缩性大,吸湿性强,易在两边硅氧片中以Al3+代Si4+,有时可在硅铝片中,一般以Mg2+代Al3+→带负电→吸附负离子。

如蒙脱石,这类矿物多出现于北方土壤。如东北、华北的栗钙土、黑钙土和褐土等。

(3)水云母类 (2:1型粘土矿物)

结构与蒙脱石相类似,只是同晶替代产生的负电荷主要被钾离子中和, 而少量被钙镁离子中和. 特点:

a 、永久性电荷数量少于蒙脱石。

b 、层与层之间由钾离子中和,使得各层相互紧密结合。形成的颗粒相对比蒙脱石粗而比高岭石细。其粘结性、可塑、胀缩性居中。 c 、钾离子被固定在硅氧片的六角形网孔中,当晶层破裂时,可将被固定的钾重新释放出来,供植物利用。 三种主要粘土矿物的性质比较

2、影响土壤阳离子交换量的因素有哪些?

1. 阳离子的交换能力

是指一种阳离子将胶体上另一种阳离子交换下来的能力。 主要决定于阳离子被胶粒吸附的力量(或称阳离子与胶体的结合强度),它实质上是阳离子与胶体之间的静电能。 影响阳离子交换能力的因素: a 、离子电荷价 :

M3+> M2+> M+(M 表示阳离子)

库仑定律:离子的电荷价越高,受胶体典型的吸持力愈大,交换能力也越大

b 、离子的半径及水化程度:

同价离子,离子半径越大,离子的水化半径越小,离子交换能力越强。 c 、离子运动速度:

凡离子运动速度愈大的,其交换力也愈大。例如氢离子就是这样,而且氢离子水化很弱,通常H+只带一个水分子,即以H3O+的形态参加交换,水化半径很小,因此它在交换力上具有特殊位置。 阳离子交换能力顺序:

Fe3 + >Al 3+ >H + >Ca2 + >Mg 2+ >K + >NH4+ >Na+

3、写出土壤具有缓冲性的原因.

1 土壤胶体的阳离子交换作用是土壤产生缓冲性的主要原因 土壤胶体吸附有H+、K+、Ca2+、Mg2+、Al3+等多种阳离子。由于这些阳离子有交换性能,故胶体上吸附的盐基离子能对加进土壤的H+(酸性物质)起缓冲作用,而胶体上吸附的致酸离子能对加进土壤的OH-(碱性物质)起缓冲作用。 2 土壤溶液中的弱酸及其盐类组成的缓冲系统

土壤中的碳酸、硅酸、胡敏酸等离解度很小的弱酸及其盐类,构成缓冲系统,也可缓冲酸和碱的变化。 如醋酸和醋酸钠盐的缓冲:

CH3COOH+NaOH CH3COONa+H2O CH3COONa+HCl CH3COOH+NaCl 3 、土壤中两性物质的存在

土壤中存有两性有机物和无机物,如蛋白质、氨基酸、胡敏酸、无机磷酸等。如氨基酸,它的氨基可以中和酸,羧基可以中和碱,因此对酸碱都具有缓冲能力。

4 、在酸性土壤中,铝离子也能对碱起缓冲作用

2Al(H2O)63++2OH- [Al2(OH)2(H2O)8]4++4H2O 在极强酸性土壤中(pH


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