膨胀与非膨胀粘土矿物的区别在于层间空间的大小。层间空间越大,肿胀行为变化越大。通过x射线衍射分析测量层间间距。膨胀粘土具有较高的层间间距,而非膨胀粘土具有较少的层间空间。
粘土矿物膨胀的机理见与粘土矿物表面附着的负电荷水分子在膨胀过程中对大多数可膨胀粘土矿物产生水化作用。水化是肿胀过程中的第一步，水化过程导致渗透膨胀,水分子流向具有高离子浓度的粘土矿物中间层,因为单位层和孔隙水中的离子浓度存在差异。
粘土矿物的表面电荷通过改变电电荷密度和表面电荷密度来影响粘土矿物的各种化学性质。表面电荷性质在粘土矿物有机复合物的形成、离子的迁移、膨胀和收缩中起着重要作用。根据表面性质的不同,粘土矿物分为两类。
具有永久负电荷的粘土矿物，粘土矿物中的永久负电荷是由于四面体层和八面体层中的同构取代而产生的。这种电荷也被称为结构电荷,与PH值无关。粘土矿物负电荷主要由粘土矿物层间空间中的层间离子平衡。
粘土矿物的基础面为永久电荷,由此产生整体负电荷,测量结果显示,许多粘土血小板的酸碱值为2~12。电荷产生于粘土表面边缘的硅-OH基团的质子化。这种类型的电荷与PH值有关。由于粘土矿物功能组的质子化或去质子化,可能是正的,也可能是负的。
不同的基面,如高岭石、长石等,由于表面电荷受盐浓度的影响,具有不同的充电性能。在边缘表面,当羟基暴露在溶液中时,质子的吸收或释放取决于羟基的性质和溶液中质子的浓度。粘土矿物电荷的最重要性质是零电荷点表示粘土矿物携带正电荷或负电荷的情况。
据前原诚司和吉尔曼的说法,PH值的正负电荷随电荷成分的不同而不同,它们是相等的。表面电荷不主要影响粘土颗粒的聚集,也是污染物从电解质溶液吸收。用于描述表面电荷的数据是在常温和常压等环境条件下收集的。
氧化矿物粒子的行为可以根据其电荷性质来理解,因为给定粒子的不同晶体平面具有均匀电荷性质。黏土血小板暴露的各种晶体表面对周围溶液表现出不同的性质,导致明显的各向异性。
在粘土表面附近的电双层层区域,通过阴离子排除和阳离子吸附也可以检测粘土表面的负电荷。可在粘土微粒的水分散体中测量阴离子的排除和电泳流动性,用若干纳米计测定显示的电子密度,这完全取决于离子的强度。
