[토양학] 토양화학 (점토광물의 표면적과 전하의 특성)

점토광물의 표면적과 전하의 특성

점토광물의 표면적과 전하의 특성

점토광물의 비표면적

• 단위질량 또는 단위부피당 표면적
• 우리나라의 주 점토광물은 kaolinite인데 비표면적이 매우작음 (7~30)
  - 다른광물은 50~800 정도 수준, 양이온 교환용량과 관련이 있고, 매우 불리한 토양조건 임

점토광물의 표면전하

• 양전하와 음전하를 동시에 가질 수 있음
• 순전하량 = 양전하 + 음전하
• 일반적인 환경조건에서는 양전하보다 음전하를 절대적 많이 갖는다.
  - (참고) 열대우림토 : 순양전하

영구전하	pH의 영향을 받지 않음 (동형치환에 의해 생긴전하) 2:1형 광물 또는 2:1:1형 광물들에서 동형치환이 많이 발생.
가변전하 (일시적전하)	pH의 영향을 받아 변화됨(= 토양이 가지는 순전하량은 pH에 따라 달라짐) - pH가 낮은 조건에서는 양전하가 생성, pH가 높은 조건에서는 음전하생성. - pH 의존적인 전하를 통틀어 가변전하라고 함. - 대표가 allophane (화산재에서 유래된 토양)

 

* 그림참고

- 양이온이 자리를 바꿈 (양이온 교환)

- 음이온이 자리를 바꿈 (음이온 교환)

=> 양이온 교환용량의 단위 : CEC (cmolc kg⁻¹)

 

 문제> 어떤조건일때 CEC가 높은가?

• 입자의 크기가 작을때 높다. => 점토광물을 분쇄하면 CEC 증가. (사토<양토<식양토)
• pH가 높을때 높다. => 유기물을 사용하여 pH를 6.5로 조절하면 CEC 증가
• 유기물함량이 많을때 높다. => 유기물을 사용하여 토성개량 or 광물질 투입하면 증가
• 점토함량이 높을때(많을때)높다. => 무기교질물 < 유기교질물
• 철 및 알루미늄 산화물은 CEC가 매우 낮다.