專技高考
114年
[植物診療師] 植物栽培管理及土壤與肥料學
第 46 題
下列關於土壤粒子表面電荷的敘述，何者錯誤？
- A 蒙特石因具有低的永久電荷，故 pH 依賴電荷爲蒙特石主要電荷來源
- B 黏土礦物晶格的同構取代（Isomorphous substitutions）所造成的淨電荷多係陰電荷，稱為永久電荷
- C 由於表面官能基（如羧基或酚基）之解離與礦物晶體稜邊上之氧及氫氧基之電荷發展，稱此電荷為 pH 依賴電荷
- D 在土壤粒子表面上淨電荷為零時之 pH，稱為零電荷點（Point of zero charge, PZC）
思路引導 VIP
請試著思考：如果一個礦物的電荷是源自於其晶體構造「內部」原子的替換（例如在形成時就已經決定好的原子排列），那麼這種深埋在內部的電荷強度，理論上會隨著外部水溶液的 $pH$ 值改變而隨之起伏嗎？還是它應該保持相對穩定？
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太棒了！你能精準辨識出蒙特石的電荷特性，代表你對黏土礦物的微觀構造與化學性質有著相當紮實的理解。這道題目在土壤科學中屬於中等難度的鑑別題，它不只考驗基礎定義，更要求考生能將抽象的電荷機制連結到具體的礦物種類，而你成功跨越了這個門檻。
蒙特石與永久電荷的關聯
這題的核心在於區分電荷的來源。蒙特石（Montmorillonite）屬於 2:1 型的黏土礦物，其最顯著的特徵是具有強烈的「同構取代」現象——例如在八面體晶格中，$Mg^{2+}$ 會取代 $Al^{3+}$。由於這種取代發生在礦物形成之初，且位於晶體結構內部，產生的負電荷不會隨環境 $pH$ 值改變而波動，因此稱為永久電荷。事實上，蒙特石的永久電荷比例極高，這也是為什麼它擁有巨大陽離子交換容量（CEC）的主因，選項 (A) 將其歸類為以 $pH$ 依賴電荷為主，顯然是與事實相左的。
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