高岭土 Al2（OH）4·Si2O5
蒙脱土 Al2（OH）2Si4O10
囊脱石 Fe（OH）2Si4O10等
以高岭土和蒙脱土为例的这类矿物的化学结构见图9－4。在这类矿物中含有两种基本结构单元，即四面体形的硅石单元和八面体形的水合氧化铝单元。高岭土类由一层硅石片和一层水铝片组成一单位晶层，称为1∶1型晶格。这类粘土矿物的晶层间距离小，内部空隙不大。蒙脱土类是由两层硅氧片夹一层水铝片结合而成一单位晶层，称为2∶1型晶格。这类粘土矿物的晶层间结合不紧，内部空隙较大，可能有外来离子或水分子渗入其间。
一般土壤中铝硅酸盐矿物的粒径小于5μm，由1000多个层组所构成。
当粘土矿物形成时，晶格内的组成离子常被另一种大小相近而且电性符号相同的离子所替代，即发生同晶置换。例如硅石单元中的Si4 O被Al3 O置换，水铝石单元中的Al3 O被Mg2 、Fe3 置换。
发生同晶置换后，如果互换离子是同价的，晶体内部仍保持电中性；否则，在晶体内部会发生电荷不平衡现象，从而使晶体带电。常见的同晶置换是低价金属离子代替高价离子，所以产生的电荷以负为主，这样的土壤粘粒也就带有负电，因而具有吸附阳离子的性能。如果两对同晶置换分别产生一正一负的电荷，而产生的位置恰巧在同一晶格的贴邻位置，则它们所产生的正负电荷可以互相抵消，整个晶格的电荷维持中性；如果两对同晶置换分别产生一正一负的电荷而又位置相隔较远，则在同一个晶体上就会兼具两种电性。上述由同晶置换产生的电荷被称为永久性电荷。
9.2.2.2 有机质
根据土壤中有机质的来源和存在状态，广义的土壤有机质可分为两大类：一类是活的有机体，包括植物根系和土壤生物；另一类是各种有机化合物，这就是狭义的土壤有机质，它又分为两类，一类是组成生物残体的各种有机化合物，称为非腐植物质，约占土壤有机质总量的30％～40％，另一类是称为腐植质的特殊有机化合物，包括腐植酸、富里酸和胡敏质等，它们普遍存在于土壤、腐熟的有机肥料、各种地面水体的底泥和煤炭之中。土壤腐植质占土壤有机质总量的60％～70％。综合上述，土壤有机质的构成如下：
土壤中各种有机物质按其碳、氢、氧原子数之比进行分类如图9－5所示。其中腐植质的元素组成和官能团组成如表9－1所示。
由表列数据可知，在腐植酸和富里酸的元素组成中，除碳元素占据极大比例外，内中还含有氧、氢、氮、硫等元素。这些元素的组成比也是不固定的。二者比较起来，富里酸的羧基、醇羟基和总酸度量都要大得多。变动的环境因素对腐植物质的结构有很大影响，由此就不难理解，不同地区和土层中所含腐植质的化学组成何以会有较大差异。
土壤中腐植质胶体是凝胶质的，呈球形并且具有三维空间的网状结构，胶粒直径约2×10-8～4×10-8m之间，比表面积高达800～1000m2/g。腐植质属两性胶体，但通常以带负电为主。电荷来源主要是分子表面的羧基和酚基的离解以及胺基的质子化。例如：
由于上述离解或质子化程度是随介质pH值而变化的，故腐植质所带电荷属于受pH值制约的可变电荷。