三种主要黏土矿物(高岭石、水云母、蒙脱石)的性质。
第二章 粘土矿物和粘土胶体化学基础
第二章 粘土矿物和粘土胶体化学基础
本章要求重点掌握内容：
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(5)海泡石族（层链状结构）
海泡石族矿物俗称抗盐粘土，属链状构造的含水 铝镁硅酸盐。包括：海泡石、凹凸棒石、坡缕缟石(又 名山软木)。海泡石族矿物是含水的铝镁硅酸盐，晶体 构造常为纤维状，海泡石族矿物特点是硅氧四面体所
组成的六角环都依上下相反的方向对列，并且相互间
Al O-…... H+
粘土晶体的端面上吸附了OH-、SiO3
机阴离子聚电解质等。
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2-等无机阴离子或吸附有
OHSiO3 2-
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3. 正电荷 —— 表面电荷 来源：粘土端面上带正电荷的原因多数人认为是由于裸露在边 缘上的铝氧八面体在酸性条件下从介质中解离出OH-，如下式所 示：当PH<8时, 特点: 受环境PH值影响 。 粘土的负电荷一般多于正电荷，粘土一般带负电。 Al —O — H → Al+ + OH-
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特点 晶格取代 主要在八面体中：Mg2+ Al3+ 晶层上下面为氧原子，分子间力连接，连接力弱， 水分子易进入引起晶格膨胀；晶格取代、带有较多负 电荷，能吸附等电量阳离子。水化阳离子进入晶层， 层间距增加。蒙脱石是膨胀型粘土矿物，增加了胶体 活性 补偿阳离子：Na+、Ca2+ 阳离子交换容量高：70-130 mmol/100克土 水化能力强。
高岭石、伊利石和蒙脱石三种黏土矿物在烧结黏土制品生产中相关性
黏 土矿 物 颗 粒 的单 位 表 面 积 也 非 常 大 。半 径 为 ９．１５ ＩＴＩ的 足 球 场 的表 面 积 是 ６６ ＩＴＩ ，如 此 大 表 面 积 可 融人 到 １ ｇ的黏 土 中 ，即边 长 为 ８ ｍｌｌｌ的一 个 黏 土立 方 体 。
１ 导 言 现在 ，纳 米 技 术 与 纳 米 粉 体 非 常 流 行 。然 而 ，有
一 种原 料 已应 用 了数 千 年 ，它 的性 能源 于 它纳 米 级 的 颗粒 ，它就 是 黏 土 。黏 土这 个词 在 德语 中称 为 “Ｔｏｎ”， 源 于古德语 词 “ｔｈａｈｏｎ”。
黏 土 的显 著特 点 是 可塑 性 好 ，当它遇 水 后很 容 易 成 型 ，焙烧 后 又 形成 坚 固的物体 。 由于其 可 被 大范 围 的获 取 ，使 其 成 为各 地 容 器 和 建 筑材 料 的重 要 原 料 。 但 是 ，由于黏 土 非凡 的 细度 ，在 很 长 时段 内 ，黏 土矿 物 的分析非 常 困难 。
周 围 。但 是 ，硅 原子 彼此 之 间没有 亲和力 ，而对 氧原 子 之间有 ３．５倍 大的亲和力 。
由于氧铝离子半径 系数为 ０．４，铝离子呈现 出４和 ６配 位 的 几何 体 。在无 限平层 中排 列 着 的 ＳｉＯ 四面 体 和 Ａｌ（０，ＯＨ） 八面体 ，形成 了层型 晶格硅 的结构单元 （见 图 １）。在 层 状 结 构 形 成 的基 础 上 ，黏 土 矿 物 颗 粒 形 成薄 层 片晶 （悬浮体 粒 子 ）就 可 以理解 了。
第三章 粘土知识与配浆!!!
第三章粘土知识与配浆第一节粘土矿物的分类及主要性质一、粘土矿物的分类及主要特点粘土矿物按结构不同，可分为高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石、海泡石族和混合晶层粘土矿物。
1、高岭石表面呈电中性，层间结构紧密，性能较稳定，不易分散。
为非膨胀型粘土矿物。
水化能力差，造浆性能不好，一般不作配浆土使用。
2、蒙脱石层间结构，表面带负电，为膨胀型粘土矿物。
根据交换性阳离子的不同，可分为钠蒙脱石、钙蒙脱石、镁蒙脱石和铵蒙脱石（简称为钠土、钙土、镁土和铵土）等。
3、伊利石也称水云母，是最丰富的粘土矿物，存在于所有的沉积年代中，在古生代沉积物中占优势。
表面带负电，非膨胀型粘土矿物。
水化作用仅限于粘土矿物表面。
4、绿泥石通常绿泥石无层间水，而某些降解的绿泥石中有某种层间水和晶格膨胀，在古生代沉积物中含量丰富。
5、海泡石族俗称抗盐粘土，包括海泡石、凹凸棒石、坡缕缟石（又名山软木）。
纤维状结构，具有较大的内表面，水分子可以进入内部孔道，在淡水和盐水中均易水化膨胀，热稳定性好。
6、混合晶层粘土矿物混合晶层粘土矿物比单一粘土矿物更易分散、易膨胀，特别是其中有一种成分有膨胀性时，更是如此。
二、粘土矿物的主要性质1、粘土的吸附作用吸附作用是粘土的主要性质之一。
什么是吸附作用呢？吸附作用是指一种物质吸附于另一种物质的过程。
被吸附的物质为吸附质，可以吸附其它物质的物质称为吸附剂。
如粘土吸附了聚丙烯酰胺分子，则聚丙烯酰胺分子为吸附质，粘土为吸附剂。
吸附现象在钻井液中是无时无刻不存在的。
（1）物理吸附其吸附作用是由于分子间范德华引力产生的，吸附以后吸附剂不生变化，这种作用称为物理吸附。
物理吸附与物质的分散度有关，分散度超高，吸附现象就越明显、越激烈。
（2）化学吸附――离子交换吸附粘土颗粒表面吸附的离子与周围介质中的离子之间所发生的当量交换作用，使粘土的性质发生了改变，这种吸附作用就叫化学吸附，也称为离子交换吸附。
这种交换吸附反应是是可逆的。
土中粘土矿物质
土中粘土矿物质一、土中粘土矿物质的基本概念土中的粘土矿物质可是超级有趣的呢！粘土矿物质是组成粘土岩和土壤的主要矿物成分。
它们的颗粒那是相当细小的，通常是一些片状或者纤维状的晶体。
这些小颗粒就像一个个小小的精灵，在土里面起着各种各样重要的作用。
比如说，它们对土壤的肥力有着很大的影响，就像土壤的小管家一样，管理着土壤里的养分，让植物能更好地吸收呢。
二、土中粘土矿物质的种类1. 高岭石族高岭石可是粘土矿物质里的明星成员呢。
它的晶体结构很特别，是由硅氧四面体和铝氧八面体组成的。
这种结构让高岭石有着自己独特的性质，比如它的吸水性就不是特别强，看起来就比较干爽。
而且高岭石在陶瓷制作里可是大明星哦，很多精美的陶瓷制品都离不开高岭石的贡献呢。
2. 蒙脱石族蒙脱石就像个吸水小能手。
它的晶体结构中间有很多层间水，这就使得它的吸水性超强。
在一些土壤里，如果蒙脱石含量比较高，那这个土壤在下雨的时候就很容易变得泥泞，因为它能吸收大量的水分，就像个小海绵一样。
而且蒙脱石在医药领域也有应用，比如用来做止泻药的成分，是不是很神奇呀？3. 伊利石族伊利石也是土中常见的粘土矿物质。
它的性质介于高岭石和蒙脱石之间。
伊利石在土壤里的存在，对土壤的质地和保水保肥能力也有着独特的影响。
它就像是个低调的小助手，默默地在土壤里发挥着自己的作用，虽然没有高岭石和蒙脱石那么出名，但也是不可或缺的呢。
三、土中粘土矿物质的重要性土中的粘土矿物质对土壤的物理性质有着很大的影响。
它们能够影响土壤的颗粒大小分布，让土壤有不同的质地，像砂土、壤土和粘土的质地区别就和粘土矿物质的种类和含量有很大关系。
而且它们还影响土壤的孔隙度，孔隙度合适的土壤，空气和水分才能更好地在里面流动，就像我们的房子要有合适的门窗一样，这样植物的根系才能在土壤里畅快地呼吸和吸收水分、养分。
粘土矿物质对土壤的化学性质也非常重要。
它们带有电荷，能够吸附和交换土壤里的离子，就像一个个小小的离子交换站。
矿物岩石学
粘土矿物特征及其鉴定一、层状粘土矿物的分类、特征以及代表性矿物有哪些？（至少列举三种）层状硅酸盐粘土矿物的种类很多，根据其构造特点和性质，可以归纳为4个类组，主要有：高岭组，蒙蛭组，水化云母组和绿泥石组矿物。
1.高岭组又叫1：1型矿物，是硅酸盐粘土矿物中结构最简单的一类。
包括高岭石，珍珠陶土，迪恺石和埃洛石等。
高岭组的特点（1）1：1型的晶层结构晶层由一层硅片和一层铝片重叠而成，硅片和铝片的比例为1：1.（2）非膨胀性相邻的晶层的层面不同，分别是硅面和铝面两个层面之间产生了较强的连接力，晶层的距离不变，不易膨胀。
（3）电荷数量少晶层内部硅片和铝片中没有或极少同晶替代现象（4）胶体特性较弱颗粒总表面积相对较小。
可塑性、粘结性、黏着性和吸湿性都较弱。
2.蒙蛭组又叫2：1型膨胀性矿物，包括蒙脱石、绿脱石、拜来石、蛭石等。
蒙蛭组的特点（1）2：1型的晶层结构晶层由二层硅片夹一层铝片构成，硅片和铝片的比例为2：1，故又称2：1型膨胀性矿物。
（2）胀缩性大该组矿物晶层的顶层和底层两个基面都有Si－O面所构成，所以当两个晶层相互重叠时，晶层相互间只能形成很小的分子引力。
晶层间的结合力很弱，故晶层的间距因水分的进入而扩张，因失水而收缩，蒙脱石晶层间距变化在0.96～2.14nm之间，具有很大的膨胀性。
（3）电荷数量大同晶替代现象普遍，蒙脱石主要发生在铝片中，一般以Mg2＋代Al3＋，而蛭石的同晶替代主要发生在硅片中。
（4）胶体特性突出蒙脱石颗粒细微，颗粒的总表面积大。
其可塑性、粘结性、黏着性和吸湿性都特别显著蛭石的颗粒比蒙脱石大，其表面积比蒙脱石小。
3.水化云母组又叫2：1型非膨胀性矿物或伊利组矿物。
伊利石是其代表。
水化云母组的特点（1）2：1型晶层结构晶层结构与蒙脱石相似，同样是由两层硅片夹一层铝片组成，硅片和铝片的比例为2：1，故又称2：1型非膨胀性矿物。
（2）非膨胀性在伊利石晶层之间吸附有钾离子。
它受到相邻两晶层负电荷的吸附，因而对相邻两晶层产生了很强的键联效果，连接力很强，使晶层不易膨胀。
矿物岩石学
矿物岩石学粘土矿物特征及其鉴定一、层状粘土矿物的分类、特征以及代表性矿物有哪些？（至少列举三种）层状硅酸盐粘土矿物的种类很多，根据其构造特点和性质，可以归纳为4个类组，主要有：高岭组，蒙蛭组，水化云母组和绿泥石组矿物。
1.高岭组又叫1：1型矿物，是硅酸盐粘土矿物中结构最简单的一类。
包括高岭石，珍珠陶土，迪恺石和埃洛石等。
高岭组的特点（1）1：1型的晶层结构晶层由一层硅片和一层铝片重叠而成，硅片和铝片的比例为1：1.（2）非膨胀性相邻的晶层的层面不同，分别是硅面和铝面两个层面之间产生了较强的连接力，晶层的距离不变，不易膨胀。
（3）电荷数量少晶层内部硅片和铝片中没有或极少同晶替代现象（4）胶体特性较弱颗粒总表面积相对较小。
可塑性、粘结性、黏着性和吸湿性都较弱。
2.蒙蛭组又叫2：1型膨胀性矿物，包括蒙脱石、绿脱石、拜来石、蛭石等。
蒙蛭组的特点（1）2：1型的晶层结构晶层由二层硅片夹一层铝片构成，硅片和铝片的比例为2：1，故又称2：1型膨胀性矿物。
（2）胀缩性大该组矿物晶层的顶层和底层两个基面都有Si－O面所构成，所以当两个晶层相互重叠时，晶层相互间只能形成很小的分子引力。
晶层间的结合力很弱，故晶层的间距因水分的进入而扩张，因失水而收缩，蒙脱石晶层间距变化在0.96～2.14nm之间，具有很大的膨胀性。
（3）电荷数量大同晶替代现象普遍，蒙脱石主要发生在铝片中，一般以Mg2＋代Al3＋，而蛭石的同晶替代主要发生在硅片中。
（4）胶体特性突出蒙脱石颗粒细微，颗粒的总表面积大。
其可塑性、粘结性、黏着性和吸湿性都特别显著蛭石的颗粒比蒙脱石大，其表面积比蒙脱石小。
3.水化云母组又叫2：1型非膨胀性矿物或伊利组矿物。
伊利石是其代表。
水化云母组的特点（1）2：1型晶层结构晶层结构与蒙脱石相似，同样是由两层硅片夹一层铝片组成，硅片和铝片的比例为2：1，故又称2：1型非膨胀性矿物。
（2）非膨胀性在伊利石晶层之间吸附有钾离子。
第七章 土壤胶体和土壤交换性.
全文电子教材土壤与土壤资源学（上篇：土壤学）林学专业第七章土壤胶体和土壤交换性第一节土壤胶体一、概念土壤胶体是指颗粒直径小于0.001mm或0.002mm的土壤微粒。
目前土壤胶体粒径的大小范围，并不是绝对的。
这是因为胶体性质的出现，是随着粒径的减小逐渐加强的。
没有截然划分的界限。
土壤胶体的成分比较复杂，按化学成分和来源，可分无机胶体、有机胶体和有机无机复合胶体三类。
土壤胶体的一系列性质的表现都是由于具有巨大的比表面和带有电荷的原因。
二、几种主要的胶体类型（一）土壤无机胶体土壤无机胶体存在于极微细的土壤粘粒部分。
包括成分较简单的次生含水氧化铁、含水氧化铝、含水氧化硅等，以及成分较复杂的结晶层状次生铝硅酸盐类（即粘土矿物）。
1、含水氧化硅胶体其分子式为SiO2•H2O或H2SiO3。
在一般情况下，含水氧化硅的外层分子发生解离，解离出H+，而把HSiO3-或SiO32-留在胶核表面，组成决定电位离子层，使胶粒带负电。
土壤反应越偏碱性，硅酸的解离度也越大，所带的负电荷也越多。
2 、含水氧化铁、铝胶体此类胶体包括褐铁矿（2Fe2O3•3H2O）、水赤铁矿（3Fe2O3•H2O）、针铁矿（Fe2O3•H20）、水铝矿（Al2O3•H2O）、三水铝矿（Al2O3•3H2O）等晶质矿物和氢氧化铁[Fe(OH)3]、氢氧化铝[Al(OH)3]等非晶质矿物。
这些矿物都是铝硅酸盐深度风化的产物，均为两性胶体，其电荷随土壤溶液酸碱反应的变化而变化。
当环境反应在它的等电点的酸性方面时，它带正电；反应在等电点的碱性方面时，它带负电。
纯净的氢氧化铁的等电点为pH7.1，氢氧化铝等电点为pH8.1。
所以它们在大多数酸性或中性土壤中都带正电荷。
但土壤中氢氧化铁、氢氧化铝胶体都覆被有机胶体。
因此，测定这些胶体的等电点时，其pH值都大大低于纯净氢氧化铁、铝的等电点。
未经去除腐殖质的砖红壤胶体的等电点大约在pH4~5之间。
铁铝氧化物常以胶膜状态包被土壤颗粒，使其成为稳定性很强的土壤结构。
粘土矿物的基本类型
粘土矿物的基本类型粘土矿物是一类重要的地球物质，广泛存在于地壳中。
它们具有极细的颗粒结构和良好的可塑性，因此在许多领域都有广泛的应用。
在本文中，我们将介绍粘土矿物的基本类型，包括膨润土、伊利石、高岭石和蒙脱石。
膨润土是一种常见的粘土矿物，它的特点是具有很强的吸湿性和膨胀性。
膨润土的颗粒结构呈片状，具有很大的比表面积。
它可以吸附和储存大量的水分，因此被广泛用于土壤改良、陶瓷制造和油田开发等领域。
伊利石是一种由硅酸盐矿物组成的粘土矿物，常见于火山岩、火山灰和沉积岩中。
伊利石的颗粒结构呈片状，具有很好的吸附性和吸湿性。
它被广泛应用于陶瓷、造纸、塑料和涂料等工业中。
高岭石是一种由硅酸盐矿物组成的粘土矿物，常见于火山岩、火山灰和沉积岩中。
高岭石的颗粒结构呈片状，具有很好的吸附性和吸湿性。
它被广泛应用于陶瓷、造纸、塑料和涂料等工业中。
蒙脱石是一种由硅酸盐矿物组成的粘土矿物，常见于火山岩、火山灰和沉积岩中。
蒙脱石的颗粒结构呈片状，具有很好的吸附性和吸湿性。
它被广泛应用于陶瓷、造纸、塑料和涂料等工业中。
除了以上几种基本类型的粘土矿物，还存在着一些其他类型的粘土矿物，如绿泥石、菱铁矿和白云石等。
这些粘土矿物在地质学、材料科学和环境科学等领域都有重要的研究价值和应用前景。
总结起来，粘土矿物是一类重要的地球物质，具有极细的颗粒结构和良好的可塑性。
膨润土、伊利石、高岭石和蒙脱石是粘土矿物的基本类型，它们在土壤改良、陶瓷制造、油田开发和工业生产等领域都有广泛的应用。
除了这些基本类型，还存在着其他类型的粘土矿物，它们在科学研究和应用开发中也具有重要的价值。
通过深入研究粘土矿物的性质和应用，我们可以更好地理解地球的演化过程，并为人类的发展提供更多的资源和技术支持。
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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
ＯＨＯＨＯＨ .......ＯＨ
顶层─────────────
底层─────────────
ＯＯＯ ........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<4），铝以正三价离子状态存在，每个Al3+周围有6个水分子围绕，当加入碱类时，6个水分子中即有一二个解离出H+来中和OH-。
这时带有OH-的铝离子很不稳定，与另一个相同
的铝离子结合，在结合中，两个OH-被两个铝离子所共用，并且代替了两个水分子的地位，结果这两个铝离子失去两个正电荷。