토양학 기말시험 대비

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점토광물과 비표면적
Kaolinite < Chlorite < Dioctahedral vermiculite =< allophane =< montmorillonite
※캐올린나이트나 클로라이트는 1:1 결합구조로 비표면적이 매우 작다. (7~30, 70~150m²/g)
버미큘라이트<알로판<몬모릴로나이트의 경우 50~800m²/g (팽창형, 동형치환)

영구전하와 가변전하
1. 영구전하 : pH 영향을 받지 않는 전하로 동형치환에 의해 결합에 관여하지 않는 여분의 음전하로 인해 발생한다. 점토광물일수록 영구전하가 높다. (양이온교환용량과 관계있음)
Kaolinite < Chlorite < Dioctahedral vermiculite < montmorillonite < allophane

2. 가변전하 : pH가 낮을 땐 과량의 양전하(H⁺), 높을 땐 과량의 음전하(OH⁻)가 생기게 되고 광물은 이들로 인해 제대로 결합하지 못하여 음전하를 띄게 된다. 이를 변두리 전하라고 한다.

이중층모델 (Helmholtz 이중층)
건조 토양교질에서 존재하는 음전하와 양이온의 전기적 평형이 존재한다. 이는 Helmholtz 이중층 모델로 설명할 수 있다. (토양교질 ---)+++

전기확산이중층(Gouy-Chapman)
토양용액에서 양이온은 토양교질 입자주변의 용액으로 확산되려는 성질을 갖게 된다. 또한 음이온은 토양교질입자로부터 멀어지려한다. 이는 토양교질 입자의 (-)전하가 양이온은 끌어당기고 음이온은 밀어내기 때문이다. 이로 인해 용액에서는 전기확산 이중층이 생기게 된다.
(2가 양이온 Ca²⁺, Mg²⁺, Al³⁺ 등은 확산층 얇게 압착, 약하게 결합하는 Na⁺, K⁺, NH⁺는 확장됨)
(2가 양이온은 강한흡착 가능, 1가 양이온은 분산성이 강하여 확산층이 커지고 분산된다)

양이온 흡착의 세기
Na < K = NH4 < Mg < Ca < Al(OH2) < H 순으로 증가한다. (전하량↑, 반지름 크기↓)

양이온교환의 중요성
1) 치환성 K⦁Ca⦁Mg 등은 식물영양소의 주된 공급원이다.
2) 산성 토양의 pH를 높이기 위한 석회요구량은 CEC가 클수록 많아진다.

참고 자료

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