土壤学(第七章) 土壤胶体化学和表面反应
7 土壤胶体化学和表面反应
Soil colloid and Ion Exchange
第一节 土壤胶体 soil colloid
一.土壤胶体概念（soil colloid）
（一）分散系统（分散体系） 分散体系是由两种或两种以上物质组成的，一种物质呈连续分 布状态，量相对也比较大，称为分散介质(分散剂）；另一种物质分 子不连续，量也比较小，称为分散相（质）。分散相如果与分散介 质之间没有明显物理界面，分散体系称为溶液，若果分散介质与分 散相有明显的物理界面，叫做悬浮液（粗分散体系）。当分散相介 于二者之间时，构成了相对稳定的体系，叫做胶体系统。 土壤本身就是一个复杂的 The soil contains minute particles called soil colloids. They are smaller than one hundredth-thousand of a millimeter. Soil colloids are thin and disc-like. There are mineral as well as organic soil colloids. Mineral colloids are usually found to be fine particles of clay minerals.
Isomorphic substitution is the replacement of one atom by another of similar size in a crystal lattice without disrupting or changing the crystal structure of the mineral , either in the tetrahedral or octahedral layer. Excess negative charge also occurs when octahedrally coordinated divalent cations such as Mg(II) or Fe(II) substitute for Al(III) in the octahedral layer. Isomorphic substitution that does not give rise to charge is Fe(III) substituting for Al in the octahedral layer. This is because both cations have a charge of +3.
土壤学
第一章土壤矿物质土壤三相组成：固相（矿物质95%、有机质5%）、液相（土壤液体）、气相（土壤气体）矿物：是经各种地质作用，自然产生于地壳中的化合物或化学元素，是具有一定化学成分和物理性质的自然均质体，是组成岩石的基本单位。
原生矿物：是指那些经过不同程度的物理风化，为改变化学组成和结晶结构的原始成岩矿物。
土壤原生矿物以硅酸盐、铝硅酸盐占绝对优势。
次生矿物：原生矿物在风化和成土作用下，新形成的矿物，如各种盐类CO32-、SO42- 、SiO42- 、Cl-等。
次生粘土（粒）矿物：层状硅酸盐类和含水氧化物类，是土壤粘粒的主要组成。
粘粒（土）矿物：组成粘粒的次生矿物，主要包括：层状的硅酸盐矿物和氧化物类。
前者是晶型矿物，后者有晶型的，也有非晶型的。
粘土矿物分类：（一）层状硅酸盐a。
硅氧四面体b。
铝氧八面体单位晶层：（1:1型单位晶层铝氧片和硅氧片特点：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。
多出现与酸性土壤，如高岭石类。
2:1型单位晶层两层硅氧片夹一层铝氧片，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→吸附阳离子。
如蒙脱石，这类矿物多出现于北方土壤。
2:1:1型单位晶层）同晶替代：是指组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子所替代而晶格结构保持不变的现象。
同晶替代的结果使土壤产生永久电荷，能吸附土壤溶液中带相反电荷的离子，使土壤具有保肥能力。
（可变电荷）同晶替代的规律：1、高价阳离子被低价阳离子取代的多；因此，土壤胶体一般其净电荷为阴性。
2、四面体中的Si4+被Al3+离子所替代，八面体中Al3+被Mg2+替代。
3、同晶替代现象在2:1和2:1:1型的粘土矿物中较普遍，而1:1型的粘土矿物中则相对较少。
硅酸盐粘土矿物的种类及一般特性：（1）高岭组1:1型矿物无膨胀性电荷数量少阳离子交换量小胶体特性较弱华北、西北、东北（2）蒙蛭组2:1型胀缩性大电荷数量大同晶替代胶体特性突出东北、华北、西北蒙脱石主要发生在铝片中，一般以Mg2+代Al3+，蛭石的同晶替代主要发生在硅片中。
土壤学——土壤胶体和表面性质
土壤胶体化学和表面反应
第八章
土壤胶体化学和表面反应
主要内容（重点）：
1.土壤胶体的表面性质（重点） 2.土壤胶体对阳离子交换反应（重点） 3.土壤胶体的阴离子的吸附与交换
教学目标与要求：
了解土壤胶体的表面类型、表面电荷来源 与种类，掌握土壤双电层的结构特征；牢记土 壤阳离子交换作用的规律以及影响阳离子有效 性的因素以及阳离子交换对土壤性质的影响。
C. 腐殖质上某些官能团的解离
D. 含水氧化和水铝石表面的分子中 OH 的解离；
从上述四种情况来看，土壤胶体所带的电荷数量和 性质与介质的pH值有密切关系。
第八章
土壤胶体化学和表面反应
第一节
土壤胶体(soil colloid)的表面性质
（二）土壤的电荷数量**
1、土壤电荷主要集中在胶体部分。 2、胶体组成成分是决定其电荷数量的物质基础。 3、有机胶体和无机胶体的电荷具有非加和性。
（3）粘土矿物类型的影响
（4）由交换性离子变为非交换性离子的有效度问题
第八章
土壤胶体化学和表面反应
第二节 表8-5
土壤
土壤胶体对阳离子的吸附交换反应
互补离子与交换性钙的有效性
交换性阳离子 组成 小麦幼苗干 重(g) 小麦幼苗吸钙量 (mg)
A B C
40%Ca+60%H 40%Ca+60%Mg 40%Ca+60%Na
表8－1 土壤中常见粘土矿物的比表面积（m2· g-1）
胶体成分 蒙脱石 蛭 石 水云母 高岭石 埃洛石 水化埃洛石 水铝英石
内表面积 700-750 400-750 0-5 0 0 400 130-400
外表面积 15-150 1-50 90-150 5-40 10-45 25-30 130-400
土壤化学性质PPT课件
Fe3＋＞Al3＋＞Ca2＋＞Mg2＋＞K＋＞NH4＋＞
＋
凝胶分散成溶胶的作用，叫做胶体的分散作用。 胶体的凝聚作用，有些是可逆的，有些是不可逆的。
当土壤干燥时，土壤溶液中的电解质浓度相应增大， 土壤胶体易成凝胶状态。相反，当土壤水分增多土壤溶液 浓度相应降低，土壤胶体便会带有多余的负电荷，互相排 斥而成溶胶状态。
表7－3 不同质地土壤的阳离子交换量
单位：cmol／1000g土
土壤
阳离子 交换量
砂土 1～5
砂壤土 壤 土 壤 土 7～8 7～18 25～30
（2）胶体种类 有机胶体交换量最大； 矿质胶体中交换量大小是：蒙脱石＞高 岭石。 （3）电荷数量
一般来说，随土壤碱度增加(pH值 增高)解离度增高，带电量多，反之， 随土壤酸度增加(pH值降低)解离度降低， 带电量减少。
7
图7-1 土壤胶体结构示意图
7
土壤胶体的构造
内
胶核
离 子
扩
层
散
层 图7-2 土壤胶体构造示意图
7
土壤胶体的特性
❖ 三、土壤胶体的特性
❖ 1.巨大的表面能，成为吸收性能的基础 ❖ 2.带有电荷，以负电荷为主，保肥性的
物质基础
❖ 3.凝聚和分散作用，不可逆凝聚促进土 壤结构的形成
❖ 凝聚作用顺序： Fe3+>AI3+>Ca2+>Mg2+>NH4+>K+>Na+
当土壤溶液PH值变化时，晶格表 面的OH基发生解离。
土壤胶体化学和表面反应
水合氧化物型表面
Oxy-hydroxide surface
M—OH
无定形的氧化铁、 铝等胶体表面
有机物表面 Organic material surface
腐殖物质为主的表面，表面羧基(—COOH)、酚羟基(— OH)、氨基 (—NH2) 等活性基团。离解 H+ 或缔合 H+ 产生表面 电荷。
胶体类型及组成成分
有机胶体带负电荷量150-450cmol/kg；无机胶体为5-100 cmol/kg。 2:1型粘土矿物带负电量大于1:1型粘土矿物； 土壤中氧化物类胶体，由于电荷零点较高，因此一般带负电荷很 少。甚至带正电荷。
土壤胶体组分间的相互作用
土壤中有机胶体和无机胶体往往结合在一起成为有机 —无机复合 体，其复合胶体带电量不是二者分散存在时带电量的加和而是负电荷 减少，存在非加和性。
氮气、水蒸气、甘油、乙二醇乙醚(EGME)
比表面=单个分子面积×土壤颗粒表面吸附单分子层所需分子数
三、土壤表面电荷和电位
Electric Charge and potential in soil particle surface
电荷数量：决定土壤吸附离子的多少
土 电荷密度：决定离子吸附的牢固程度 壤 电 影响土壤中离子移动和扩散，有机—无机复合 荷 体形成，土壤分散、絮凝和膨胀、收缩等性质
土壤学复习重点
土壤学复习重点第一章绪论1、土壤的物质组成 : 土壤由矿物质、有机质 ( 土壤固相 ) 、土壤水分 ( 土壤液相 ) 、和土壤空气 ( 土壤气相 ) 三相四类物质组成。
2、土壤肥力 : 指土壤在某种程度上能同时不断地供给和调节植物正常生长发育所需要的水分、养分、空气、热量的能力。
3、土壤生产力 : 土壤生长植物并提供产品的能力, 由土壤本身的肥力属性和发挥肥力作用的外界条件所决定。
4、成土因素 : 气候、生物、地形、母质和时间。
第二章土壤的矿物组成1、矿物 : 矿物是天然产生与地壳中具有一定化学组成、物理性质和内在结构的化合物或单质。
土壤矿物按矿物来源, 可分为原生矿物和次生矿物; 按矿物的结晶状态 , 可分为结晶质和非晶质。
2、岩石 : 岩石是指由一种或数种矿物组成的自然集合体。
3、风化作用 : 风化作用是指地壳最表层的岩石在空气、水、温度和生物活动的影响下 , 发生机械破碎和化学变化的过程。
包括物理风化、化学风化、生物风化三种类型。
4、物理风化 : 指岩石因受物理因素作用而逐渐崩解破碎的过程。
特点: 只能引起岩石形状大小的改变 , 而不改变其矿物组成和化学成分。
5、化学风化 : 指岩石在化学因素作用下, 其组成矿物的化学成分发生分解和改变 , 直至形成在地表环境中稳定的新矿物。
特点: 不仅使已破碎的岩石进一步变细,更重要的是岩石发生矿物组成和化学成分的改变, 产生新的物质。
6、生物风化 : 指动物、植物、微生物的生命活动及其分解产物对岩石矿物的风化作用。
7、构成层状硅酸盐粘土矿物的基本结构单位是硅氧四面体和铝氧八面体。
8、同晶替代 : 是指组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子替代而晶格构造保持不变的现象。
9、高岭组 :1:1型粘土矿物,晶层由一层硅片和一层铝片重叠而成。
两个晶层的层面间产生了键能很强的氢键 , 不易膨胀。
基层内没有或极少同晶替代现象 , 其电荷数量少。
颗粒较粗、总表面积相对较小 , 可塑性、粘结性、粘着性和吸湿性都较弱。
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。
土壤胶体表面化学考研知识点总结
土壤胶体表面化学考研知识点总结●土壤胶体的表面类型与构造●土壤胶体：一般将半径 d＜0.001mm（即1 μm）的球形颗粒称为胶体(土壤粘粒又称为土壤胶粒)。
●❗❗❗胶粒基本构造：胶核与双电层●❗❗❗三类表面●硅氧烷型表面(硅氧片的表面)：2∶1型粘粒(蒙脱石、蛭石)的上、下两面；1∶1型粘粒(高岭石)1/2面。
是非极性的疏水表面。
●水合氧化物型表面：羟基化表面(R－OH)；水合氧化物型表面是极性的亲水表面。
电荷来源为表面-OH基质子的缔合(-OH2+)或解离(-OH→-O- + H+)。
产生的电荷为可变电荷。
●有机物型表面：腐质物质为主的表面，表面羧基（—COOH）、酚羟基（R-OH）、氨基（—NH2）、醌基、醛基、甲氧基等活性基团。
解离 H+ 或缔合H+ 产生表面电荷。
产生的电荷为可变电荷。
●土壤胶体表面性质●土壤胶体的表面积●❗比表面 (specific surface) ：单位重量（体积）物体的总表面积。
物体颗粒愈细小，表面积愈大。
●非结晶型氧化物比表面积比结晶型大很多。
●土壤胶体表面电荷●❗❗❗❗❗种类●永久电荷：起源于矿物晶格内部离子的同晶置换，具有的电荷就不受外界环境(如pH、电解质浓度等)影响。
●可变电荷：1）水合氧化物型表面对质子的缔合和解离。
2)土壤有机质表面的可变电荷可来自羧基、氨基、酚羟基等功能团的质子化或解离。
●土壤电荷数量●一般用每千克物质吸附离子的厘摩尔数[cmol (+) /kg]表示●❗❗阳离子交换量CEC ，即土壤净负电荷的数量，非恒值，随pH变化●土壤胶体对阳离子的吸附与交换●吸附●定义：根据物理化学的反应，溶质在溶液中呈不均一的分布状态，溶液表面层中的浓度与其内部不同的现象称为吸附作用。
●阳离子的静电吸附●土壤胶体一般带有大量负电荷●通过静电力(库仑力)使土壤胶体表面能从土壤溶液中吸附阳离子，在胶体表面形成扩散双电层（完全解离，自由移动）●被吸附的阳离子一般都可以被溶液中另一种阳离子交换而从胶体表面解吸●❗❗阳离子静电吸附的速度、数量和强度决定因素●表面负电荷愈多，吸附的阳离子数量就愈多●离子的价态愈高，受胶体的吸持力愈大，吸附能力愈强●同价的离子，离子半径愈大，水化半径愈小，吸附强度愈大●阳离子的交换●定义：交换性阳离子发生交换吸附的反应●作用特点●快速的可逆反应，容易达到动态平衡●遵循等价交换的原则●符合质量作用定律●❗❗阳离子交换量的影响因素●胶体的类型含腐殖质和2:1型粘土矿物较多的土壤，其阳离子交换量较大，而含高岭石和氧化物较多的土壤，其阳离子交换量较小。
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pH＞ZPC
pH＜ZPC
土壤学
氧化物带负电
氧化物带正电
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氧化物的电荷零点，与金属的价数有关。 土壤中的铁、铝氧化物，一般为M2Ｏ3的 形态，其ZPC大于6.5而小于10.4，故在酸性 条件下，一般带负电很少，甚至带正电。 2. 影响土壤电荷数量的因素 （1）土壤质地 土壤所带电荷的数量，80%集中在粒径小 于2微米的部分，故粘粒数量愈多的粘质土，
土壤学
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（3）土壤酸碱度
①土壤pH大于胶体电荷零点，土壤带负电荷； ②土壤pH小于胶体电荷零点，胶体带正电荷。 （4）有机无机胶体的结合 土壤中的有机胶体和无机胶体往往结合在 一起成为有机无机复合体。
有机无机复合胶体的带电量不是二者分散存在
时带电量的加和而是负电荷减少，存在非加和性。
不同价的阳离子与胶体表面亲合力的顺序：
M3+＞M2+＞M+。
红壤、砖红壤和膨润土对阳离子吸附
力的顺序：
Al3+＞Mn2+＞Ca2+＞K+。
胶体对同价阳离子的吸附力主要决定 于离子的水合半径。
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水合半径较小的离子，与胶体表面的距离较
近，彼此的作用较强。
Li+ 一价离子 0.078 离子真实半径(nm) 1.008 离子水合半径(nm) 离子在胶体上的吸附力 弱 Na+ 0.098 0.790 K+ 0.133 0.537 NH4+ Rb+ 0.143 0.149 0.532 0.509 强
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3. 土壤胶体表面电位
土壤学
胶 体 微 粒 的 扩 散 双 电 层 构 造 图 式
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扩散双电层：土壤带电胶体与溶液界面的双 电层——胶体表面的（负）电荷层紧靠表面溶液
的反离子或补偿（阳）离子层。
两者电荷数相等，符号相反，维持体系的电
中性。静电引力使反离子靠近表面，热运动又使
质 地 砂土 CEC(cmol/kg) 1-5
土壤学
砂壤土 7-8
壤土 7-18
粘土 25-30
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（2）有机质含量 有机胶体所带负电荷量平均为350cmol/kg，较
无机胶体大得多，因而有机质含量高的土壤其阳子交
换量高，保肥力强。 （3）无机胶体类型 2:1型>1:1型，1:1型>氧化物 2:1型中 蒙脱石类>水云母类。
主要电荷来源为同晶置换 (Al3+→Si4+)，少部分
是边角断键。
土壤学
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2. 羟基化表面(R－OH) M(金属离子)—OH，铝醇Al—OH，铁醇 Fe—OH，硅醇Si—OH等。水铝（镁）片，铁、 铝氧化物及硅片边角断键。 极性的亲水表面。电荷来源为表面—OH基质子的缔
伊利石单位晶胞负电荷比蒙脱石高，但由 于伊利石硅层晶穴中所固定的钾离子（非交换 性）补偿了同晶替代所产生的负电荷，故实际 上伊利石所带负电荷低于蒙脱石所带负电荷。 （6）配位体交换的影响 土壤中氧化物类胶体表面的(-OH)或(-OH2) 基，与阴离子进行配位体交换后可使土壤所带 负电荷量增加。
土壤学
腐殖质具有很多含氧功能团，这些功能团在介
质pH值发生变化时，可解离而带电。
羧基、酚羟基解离使腐殖质带负电，氨基质子
化使腐殖质带正电荷。
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B、层状铝硅酸盐产生可变电荷 1:1型粘土矿物的晶面特点是一面为硅氧烷型
表面，另一面则为羟基化表面，后者在介质pH值
发生变化时，吸附或释放一个H+，使表面带电。 C、氧化物带可变电荷 氧化物不带电时的pH值称为电荷零点（ZPC）。
的金属离子。
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阳离子吸附(cation adsorption)：土壤溶液中的阳 离子转移到土壤胶体表面，为土壤胶体所吸附。 阳离子解吸(cation desorption)： 土壤胶体表面吸 附的阳离子转移到土壤溶液中。
二、阳离子吸附(cation adsorption)
第七章
土壤胶体化学和表面反应
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1.土壤胶体的表面性质（重点） 主要内容 2.土壤胶体对阳离子交换反应（重点） 3.土壤胶体的阴离子的吸附与交换 1.掌握土壤胶体的表面类型、表面电荷
来源与种类，了解土壤双电层的结构
教学目标与 要求
特征；
2.牢记土壤阳离子交换作用的规律以及
带电愈多。
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（2）胶体类型 ① 有机胶体带负电荷150～450cmol/kg, 平均350cmol/kg； 无机胶体为5～100 cmol/kg，平均10～80cmol/kg。 ② 2:1型粘土矿物带负电量大于1:1型粘土矿物； 蒙脱石类带负电量大于水云母类带负电荷量。 ③ 土壤中氧化物类胶体，由于电荷零点较高，因此 一般带负电荷很少，甚至带正电荷。
土壤有机质的比表面大，表观比表面可达700 m2/g。
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2. 比表面的测定方法
（1）仪器法。
（2）吸附法。
三、土壤表面电荷(soil surface charge)
电荷主要集中在胶体部分；土壤电荷对土壤性质产 生影响（通过电荷数量和电荷密度两种方式）。 1. 电荷种类和来源
土壤学
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四川紫色丘陵区由紫色砂页岩风化而形成
的石灰性紫色土和中性紫色土CEC一般均大于
20cmol/kg；
酸性紫色土CEC为15cmol/kg，红壤、黄壤
CEC一般在13cmol/kg，甚至更低。 2. 影响土壤CEC的因素
（1）土壤质地
质地由砂质向粘质变化，阳离子交换量逐渐增大。
合—OH2+或离解—O质物质为主的表面
[羧基(-COOH)、羟基(-OH)、醌基(=O)、醛基(CHO)、甲氧基(-OCH3)和氨基(-NH2)]可离解H+离子 或缔合H+离子而使表面带电荷。
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二、土壤胶体的比面
1. 土壤胶体的表面积 比面：单位重量（体积）物体的总表面积。 物体颗粒愈细小，表面积愈大。
土粒直径(mm)
10 1
总表面积(cm2)
3.14 31.42
比面(cm2/cm3)
6 60
0.05
0.001
土壤学
628.32
31416
1200
60000
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膨胀性2∶1型粘土矿物总表面积大，以内表面
积为主
非膨胀性2∶1型和1∶1型粘土矿物总表面积小，
一般以外表面为主（水化埃洛石例外）。
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（4）土壤酸碱度
带可变电荷的土壤胶体，酸碱性是影响其电荷数量
的重要因素，进而影响土壤保肥能力。
例如：砖红壤的pH值由自然条件下的5左右提高到
7左右时，其负电荷量约增加70%。
（三）土壤盐基饱和度(soil base saturation percentage)
（1）永久电荷(permanent charge)
来源：粘土矿物晶层中核心离子的同晶替代。 不受介质pH值的影响，也不受电解质浓度的影响。
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（2）可变电荷
在介质的酸碱度影响下产生的，其电荷类型和
电荷数量均决定于介质的酸碱度，又称pH依变电荷。
A、腐殖质产生可变电荷
同价阳离子的吸附力： NH4+＞K+＞Na+（随离子水合半径增大而减小）
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三、阳离子交换(cation exchange)
（一）阳离子交换作用的主要特征
1. 可逆反应(reversible reaction)
阳离子交换作用是一种可逆反应（动态平衡）
2. 以离子价为基础的等价交换 二个一价的铵离子，交换一个二价的钙离子。
土壤学
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①带负电荷的有机胶体与铁（铝）胶体结合后，
消耗了有机胶体带负电荷的交换点 ； ②有机胶体沉淀在无机胶体上，掩盖了无机胶 体的交换点。 （5）非交换性阳离子的影响 同晶替代所产生的永久电荷可能被粘土矿物 晶层间所吸附的非交换性阳离子所补偿，使其带 电量降低。
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其脱离表面而形成具有扩散特征的反离子层，又
称扩散层。其中反离子呈不均匀分布，如同地球
的大气层。
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扩散层反离子分布和表面电位变化特征。
扩散层中反离子的不均匀分布可用Boltzmann 方程表示： Cx＝COexp(-ZFψx/RT) (CO—本体溶液反离子浓度；exp—以e=2.718282 为底的指数函数) ㏑（CX/CO）＝–(ZF/RT)·ψx 双电层中距表面x处的反离子浓度CX是x处电 位ψx的指数函数。不是直线而呈曲线降低。
子内的表面，其表面反应为缓慢的渗入过程。
外表面——粘粒的外表面和腐殖质、游离铁铝氧 化物等包被的表面，表面反应迅速。
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按表面的化学结构特点，大致分为以下三类表面。 1.硅氧烷型表面——硅氧片的表面 硅氧烷Si—O—Si: 2∶1型粘粒的上、下两面，1∶1型粘粒1/2面。 非极性疏水表面:
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ψx＝ψOexp（－κx）