[科普中国]-土壤胶体扩散双电层

土壤胶体的带电颗粒分散在电解质溶液中时，由于静电引力，在胶粒周围形成一带反号电荷的离子层，这样胶粒表面的电荷层与周围的反离子层就形成了双电层结构。双电层构造包括微粒核、决定电位离子层和补偿电位离子层三部分。补偿电位离子层又分为非活性补偿电位离子层和扩散层。

简介1879年Helmholtz根据通电条件下毛细管壁表面存在自由运动水层和束缚水层的现象，提出了表面双电层的概念。1910年法国科学家Gouy，1913年英国科学家Chapman分别独立提出了扩散双电层模型，以后形成了Gouy-Chapman双电层理论。1924年stern考虑了被吸附离子的大小、对Gouy-Chapman理论进行了修改，提出了双电层由紧密内层(Stern层)和Gouy散外层两部分构成，完善了双电层理论。1947年Schofield首先应用Gouy-Chapman扩散双电层理论计算了膨润土(bentonite)悬液中阴离子的负吸附，此后他对引人双电层理论作为土壤化学的基本工具做出了重要贡献。双电层理论的提出能很好地解释土壤中的许多微观化学反应现象与机理，从土壤表面化学角度极大地推动了土壤化学的发展。1

土壤胶体扩散双电层土壤胶体的带电颗粒分散在电解质溶液中时，由于静电引力，在胶粒周围形成一带反号电荷的离子层，这样胶粒表面的电荷层与周围的反离子层就形成了双电层结构。双电层构造包括微粒核、决定电位离子层和补偿电位离子层三部分。补偿电位离子层又分为非活性补偿电位离子层和扩散层。1

形成微粒核(胶核)是胶体的固相部分，主要由黏粒、腐殖质、蛋白质以及有机-无机复合体等组成。

决定电位离子层是固定在胶核表面的决定其电荷的离子层。实际上决定电位离子层是土壤胶体的表面电荷，这些表面电荷可来源于黏土矿物的同晶替代，也包括腐殖质解离后的分子基团。在一般情况下t壤胶体的净表面电荷为负电荷，因此，决定电位离子层表现为负电荷层。

由于电荷的异性相吸，在决定电位离子层外围必然吸附一层相反电荷的离子层，形成补偿离子层，以保持整个胶体系统的电中性。补偿电位离子层的电荷符号与决定电位离子层相反而电荷数量相等。在胶核表面最近的地方吸附的补偿离子与胶核之间的作用力很强，离子不能自由活动，基本上很难被交换下来供植物吸收利用，故称为非活性补偿离子层导在非活性离子层以外一离胶核较远的补偿离子被吸附得较松，有较大的活动性，可自由扩散到周围溶液中进行离子交换反应，能被植物吸收利用，这部分补偿离子组成胶体的扩散层。它是保持土壤速效养分的主要场所。1

本词条内容贡献者为:

张勇 - 副教授 - 西南大学资源环境学院