土壤界面電化學(xué)性質(zhì)測定的動力學(xué)方法研究.pdf

1、摘要土壤固一液界面上的外電場在土壤體系中扮有十分特殊的重要作用，因為土壤中固一液界面上的電荷數(shù)量巨大、分布廣泛并且作用力程最長，以離子、質(zhì)子和電子傳遞與交換為核心的各種物理、化學(xué)和生物化學(xué)過程必將受到這些外電場的普遍而深刻的影響。但是土壤固——液界面上的電場有多強、電位有多高、表面電荷密度有多大等等問題，都因沒有理想的測定方法而不能得到令人滿意的答案。本文所提出的新方法使這些問題得到了較好的解決。本文的全部研究基于如下兩個基本的論點：(

2、1)關(guān)于“點”理論和“場”理論在土壤界面電化學(xué)研究中，有兩個似乎是完全對立的觀點。一種觀點是把土壤表面上的電荷看成一個個孤立的電荷點，在微觀上電荷與反電荷的結(jié)合滿足一一‘對應(yīng)，即所謂的“點”理論：另一種觀點是土壤表面上的電荷不能看成一個個孤立的電荷點，而是～個帶有電荷的“半板”或“球面”電場，表面的電荷點之陽J以及表面電荷與表面外空間中的電荷問有復(fù)雜的相互作用，這種作用來源于電荷產(chǎn)生的電場，因此表面電荷與反電荷的作用在微觀上并不表現(xiàn)為一

3、一對應(yīng)，反電荷是以“離子氛”的形式出現(xiàn)在帶電平板或帶電球面的周圍，并且由于電場力和熱運動的共同作用導(dǎo)致離子在空間中的分布服從Boltzmann分布定律。這就是所謂的“場”理論。本文認為“點”理論和“場”理論都是兩種極端情況，在一般的稀溶液中，“場”理論適用，在高濃度的電解質(zhì)溶液中，當(dāng)帶電離子必須以最緊密的方式堆積時，“點”理論適用。顯然就土壤而言，在一般情況下應(yīng)符合“場”理論而不是“點”理論。本文認為，在理論上，“點”理論的理論基礎(chǔ)遠不

4、如“場”理論完善。然而在表面電荷性質(zhì)的測定中，則很少以“場”理論作為其理論基礎(chǔ)。目前，僅僅在電位滴定曲線的解釋和Schofield提出的用離子負吸附去測定比表面積等方面要直接利用“場”理論。而關(guān)于表面電荷數(shù)量(陽離子交換量)、表面電荷密度與電荷區(qū)分等方面的測定上則是以“點”理論為其理論基礎(chǔ)的。近幾年l首先，以經(jīng)典的雙電層理論為基礎(chǔ)，我們建立起了不同電性表面在不同類型的電解質(zhì)溶液中的表面電位和平均電位的關(guān)系：1)jF、負電性表面在對稱電解

5、質(zhì)中的表面電位扎與平均電位；的關(guān)系為：嬰土。一掣：≯一九zFm4～2)負電性表面在2：1型電解質(zhì)中的表面電位札與平均電位；的關(guān)系為：一1下I—RTP一刪2RT：事一唬m√3F3)正電性表面在2：I型電解質(zhì)中的表面電位札與平均電位；的關(guān)系為：一!生堡警’：≯一蔬m3F‘’”利用前述性質(zhì)(2)，我們發(fā)現(xiàn)上述三個方程可以統(tǒng)一表達為：丸=萬一萬4RT其次，以經(jīng)典的雙電層理論為基礎(chǔ)，還獲得了不同電性表面在不同類型的電解質(zhì)溶液中的表面電荷密度與表面