簡介
1879年Helmholtz根據通電條件下毛細管壁表面存在自由運動水層和束縛水層的現象，提出了表面雙電層的概念。1910年法國科學家Gouy，1913年英國科學家Chapman分別獨立提出了擴散雙電層模型，以後形成了Gouy-Chapman雙電層理論。1924年stern考慮了被吸附離子的大小、對Gouy-Chapman理論進行了修改，提出了雙電層由緊密內層(Stern層)和Gouy散外層兩部分構成，完善了雙電層理論。1947年Schofield首先套用Gouy-Chapman擴散雙電層理論計算了膨潤土(bentonite)懸液中陰離子的負吸附，此後他對引人雙電層理論作為土壤化學的基本工具做出了重要貢獻。雙電層理論的提出能很好地解釋土壤中的許多微觀化學反應現象與機理，從土壤表面化學角度極大地推動了土壤化學的發展。
土壤膠體擴散雙電層
土壤膠體的帶電顆粒分散在電解質溶液中時，由於靜電引力，在膠粒周圍形成一帶反號電荷的離子層，這樣膠粒表面的電荷層與周圍的反離子層就形成了雙電層結構。雙電層構造包括微粒核、決定電位離子層和補償電位離子層三部分。補償電位離子層又分為非活性補償電位離子層和擴散層。
形成
微粒核(膠核)是膠體的固相部分，主要由黏粒、腐殖質、蛋白質以及有機-無機複合體等組成。
決定電位離子層是固定在膠核表面的決定其電荷的離子層。實際上決定電位離子層是土壤膠體的表面電荷，這些表面電荷可來源於黏土礦物的同晶替代，也包括腐殖質解離後的分子基團。在一般情況下t壤膠體的淨表面電荷為負電荷，因此，決定電位離子層表現為負電荷層。
由於電荷的異性相吸，在決定電位離子層外圍必然吸附一層相反電荷的離子層，形成補償離子層，以保持整個膠體系統的電中性。補償電位離子層的電荷符號與決定電位離子層相反而電荷數量相等。在膠核表面最近的地方吸附的補償離子與膠核之間的作用力很強，離子不能自由活動，基本上很難被交換下來供植物吸收利用，故稱為非活性補償離子層導在非活性離子層以外一離膠核較遠的補償離子被吸附得較松，有較大的活動性，可自由擴散到周圍溶液中進行離子交換反應，能被植物吸收利用，這部分補償離子組成膠體的擴散層。它是保持土壤速效養分的主要場所。
