第2章 土的物质组成及土水相互作用

2.5 土水相互作用
 
一、土粒的表面积和比表面积
    假设土粒成球形，单个土粒的直径为d，则

                    

S为比表面积，单位 m2/g。
    粒度越细，比表面积越大。因此粘土颗粒的比表面积大，表面能也大，故而与水的作用强烈，表现为不稳定
二、粘粒表面的扩散双电层—双电层理论
    粘粒表面带有一定量负电荷，并紧密地吸附在固相表面上，形成固定层(吸附层)。
    由于静电引力的作用，在水溶液中将吸引水中的阳离子到土粒表面来。另一方面，阳离子又受到热运动的扩散作用，要离开土粒表面。因而阳离子的分布是不均匀的，愈靠近表面，静电作用力愈大、吸引力愈强，阳离子浓度也愈大；随着离土粒表面距离的增加，静电引力也降低，阳离子浓度也逐渐下降，直至孔隙中水溶液的浓度正常为止,这个层称为反离子层。而阴离子浓度与之相反。
    土粒表面带负电荷的固定层(吸附层)与受土粒表面影响的阳离子层(反离子层)合称为双电层。
影响双电层的因素: 土粒表面的电位、大小,土粒大小,矿物成分类型等。
表面电荷形成的原因：
    选择性吸附：被吸附的离子具有规律性，总是有选择地吸附与它自身结晶格架中相同或相似的离子。
    表面分子解离：若粘粒由许多可解离的小分子缔合而成，则其与水作用后生成离子发生基，而后分解，再选择性地吸附与矿物格架上性质相同的离子于其表面而带电。
同晶替代现象：结晶学中，一个四面体或八面体中阳离子的位置不是由常见的阳离子所充填，而是由其它的阳离子所占据，而晶体结构没有改变，这种现象叫“同晶替代”。
三、离子交换
    粘粒与水溶液相互作用后，吸附在其表面的阳离子或阴离子可与溶液中的阴离子或阳离子进行交换，这种现象称为离子交换。

| 2.1 | 2.2 | 2.3 | 2.4 | 2.5 | 2.6 | 上一页 | 下一页 |