Die Hauptelemente organischer Substanzen sind. Fachgebiet der organischen Chemie. Merkmale organischer Verbindungen. Quellen organischer Substanzen. Die Bedeutung organischer Materie

Praktische Arbeit

Pädagogik und Didaktik

Diesem Akt verdankt die organische Chemie ihren Namen. Klasse organischer Verbindungen organischer Substanzen Chemische Komponenten die Kohlenstoff enthalten, mit Ausnahme von Kohlensäurekarbiden, Karbonaten, Kohlenoxiden und Cyaniden, werden aus lebenden Organismen isolierte Kohlenstoffverbindungen genannt....

§ 1. Betreff organische Chemie. Merkmale organischer Verbindungen. Quellen organischer Substanzen. Die Bedeutung organischer Substanzen.

ORGANISCHE CHEMIEuntersucht die Verbindungen von Kohlenstoff mit anderen Elementen (z. B. organischen Verbindungen) und die Gesetze ihrer Umwandlungen.
ORGANISCHE CHEMIEein Zweig der chemischen Wissenschaft, der Kohlenwasserstoffe untersucht, Substanzen, die Kohlenstoff und Wasserstoff enthalten, sowie verschiedene Derivate dieser Verbindungen, einschließlich Sauerstoff-, Stickstoff- und Halogenatome. Alle diese Verbindungen werden als organische Verbindungen bezeichnet.
Organische Chemieuntersucht Verbindungen, die auf Kohlenstoffatomen basieren, die durch einfache und mehrfache Bindungen untereinander und mit vielen Elementen des Periodensystems verbunden sind und lineare und verzweigte Ketten, Zyklen, Polyzyklen usw. bilden können.
Organische Chemieein Zweig der Chemie, der Kohlenstoffverbindungen, ihre Struktur, Eigenschaften und Synthesemethoden untersucht. Organische Verbindungen sind Verbindungen von Kohlenstoff mit anderen Elementen. Größte Menge Kohlenstoff bildet Verbindungen mit den sogenannten organogenen Elementen: H, N, O, S, P.Zu Beginn der organischen Chemie wurden hauptsächlich Substanzen biologischen Ursprungs untersucht. Diesem Akt verdankt die organische Chemie ihren Namen.

Organische Verbindungen, organische Substanzen Klasse Chemische Komponenten, welches beinhaltet Kohlenstoff (außer Karbide, Kohlensäure, Carbonate, Kohlenoxide und Cyanide)

Kohlenstoffverbindungen,Aus lebenden Organismen isolierte Substanzen werden als organische Substanzen bezeichnet. Die Organismen von Tieren und Pflanzen enthalten viele organische Substanzen, die unterschiedliche Funktionen erfüllen.

Name organische Substanzwar zusehen auf frühen Zeitpunkt Entwicklung Chemie während der Herrschaftvitalistische Ansichtender die Tradition fortführte Aristoteles und Plinius der Ältere über die Aufteilung der Welt in Lebendiges und Unbelebtes. Substanzen gleichzeitig wurden sie in zum Königreich gehörende Mineralien aufgeteilt Mineralien und organische Zugehörigkeit zum Tier- und Pflanzenreich.
Anzahl der bekannten organischenDie Zahl der Kohlenstoffverbindungen beträgt fast 27 Millionen, da dies in der Vergangenheit der Fall war. Die Grenze zwischen organischen und anorganischen Verbindungen ist willkürlich. Also Tetrachlorkohlenstoff CCl 4 kann auch als Derivat von Methan CH angesehen werden 4 und als Verbindung von Kohlenstoff mit Chlor, also sowohl als organischer als auch als anorganischer Stoff. Sogar Kohlendioxid CO 2 - eine typische anorganische Verbindung - kann als Derivat von Methan angesehen werden, bei dem 4 Wasserstoffatome durch zwei Sauerstoffatome ersetzt sind.
Das Kriterium für die Einteilung von Verbindungen in anorganische und organische Verbindungen ist ihre elementare Zusammensetzung. Zu den organischen Verbindungen zählen kohlenstoffhaltige Stoffe, zum Beispiel:

Organische Verbindungen unterscheiden sich in vielerlei Hinsicht von anorganischen Verbindungen Charakteristische Eigenschaften:

• Fast alle organischen Stoffe verbrennen oder werden beim Erhitzen mit Oxidationsmitteln leicht zerstört, wobei CO freigesetzt wird 2 (Mithilfe dieser Funktion kann festgestellt werden, ob ein Stoff zu organischen Verbindungen gehört);
• In organischen Molekülen kann Kohlenstoff mit nahezu jedem Element kombiniert werden Periodensystem;
• Organische Verbindungen können eine Folge von Kohlenstoffatomen enthalten. in einer Kette verbunden;
• Reaktionen organischer Verbindungen verlaufen langsamer und werden in den meisten Fällen nicht abgeschlossen;
• Unter organischen Verbindungen ist das Phänomen der Isomerie weit verbreitet;
• Organische Verbindungen haben mehr niedrige Temperaturen Phasenübergänge ( Schmelztemperatur, Siedetemperatur)
  Zuerst Bio Substanzen , mit wem sich die Person getroffen hat, wurden hervorgehobenaus Pflanzen und Tieren Organismen oder aus den Produkten ihrer lebenswichtigen Tätigkeit. Jede Pflanze oder jedes Tier Organismus ist eine Art chemisches Labor, in dem viele Prozesse ablaufendie komplexesten Reaktionen, was zur Bildung einer großen Menge organischer Stoffe führt Substanzen , als sehr einfach (zum Beispiel, Methan, Ameisensäure, Oxalsäureusw.) und die komplexesten (z. B. Alkaloide, Steroide, Proteine). Die wichtigste Quelle organischer Verbindungen ist Öl.Es handelt sich um eine Mischung organischer Stoffe, hauptsächlich Kohlenwasserstoffe verschiedener Klassen.
  Organisches Material, ihre Klassifizierung

Im IX. Jahrhundert. Der arabische Alchemist Abu Bakr ar-Razi, der Alchemie und Medizin studierte, schlug eine Klassifizierung der Stoffe nach Herkunft vor. Im „Buch der Geheimnisse“ teilte der Wissenschaftler alle Stoffe in Mineralien, Pflanzen und Tiere ein. Diese Klassifikationswissenschaftler verschiedene Länder fast tausend Jahre lang befolgt.

Am Ende des XVIII. Anfang des 19. Jahrhunderts V. Die Wissenschaft wurde von der Lehre dominiert„Vitalismus“ (Alle Stoffe der lebenden Natur können in lebenden Organismen unter dem Einfluss von „ Vitalität"). Dank dieser Lehre wurde das Studium der Struktur und Eigenschaften pflanzlicher und tierischer Substanzen zu einem eigenständigen Zweig der Chemie, den der schwedische Chemiker anstrebteJens Jacob Berzelius angerufen organische Chemieund das Thema seiner Untersuchungorganische Verbindungen.

Im 19. Jahrhundert Wissenschaftlern ist es gelungen, organische Substanzen aus anorganischen Substanzen außerhalb lebender Organismen zu synthetisieren. Von diesem Moment an begann die rasante Entwicklung der organischen Chemie.

Im Jahr 1824 synthetisierte der deutsche Wissenschaftler F. Wöhler, ein Schüler von Berzelius, die Substanz Oxalsäure pflanzlichen Ursprungs aus anorganischem Material Cyangas (CN)2.

1828 führte Wöhler die zweite Synthese durch: Durch Erhitzen des anorganischen Stoffes Ammoniumcyanat NH4OCN erhielt er den organischen Stoff Harnstoff (NH2)2CO.
Im Jahr 1845 synthetisierte der deutsche Chemiker G. Kolbe aus anorganischen Stoffen Essigsäure.
Im Jahr 1854 synthetisierte der französische Chemiker M. Berthelot Fett.
Im Jahr 1861 gründete der russische Chemiker A.M. Butlerov gelang es, eine zuckerhaltige Substanz zu synthetisieren.

Die Synthese organischer Substanzen unter Laborbedingungen beschleunigte die Entwicklung der organischen Chemie; Wissenschaftler begannen, Substanzen zu experimentieren und zu untersuchen, die in der Natur nicht vorkommen, aber den Eigenschaften organischer Substanzen entsprechen. Dies sind Kunststoffe, synthetische Fasern, Lacke, Farben, Lösungsmittel, Medikamente.

Diese Stoffe sind nicht organischen Ursprungs. Damit hat sich die Gruppe der organischen Stoffe erheblich erweitert, der alte Name wurde jedoch beibehalten. Im modernen Sinneorganische Substanz- nicht solche, die in Organismen oder unter deren Einfluss gewonnen werden, sondern solche, die den Eigenschaften organischer Stoffe entsprechen. Alle organischen Stoffe können (basierend auf ihrer Herkunft) in natürliche, künstliche und synthetische unterteilt werden.

Die Bedeutung organischer Stoffe für das menschliche Leben ist äußerst groß. Organische Stoffe und organische Chemie sind die Grundlage vieler Bereiche menschlichen Handelns:

1. Kraftstoffindustrie;
2. Herstellung von Farbstoffen;
3. Herstellung von Sprengstoffen;
4. Herstellung von Arzneimitteln;
5. Düngemittel, Wachstumsstimulanzien, Schädlingsbekämpfungsmittel zur Verwendung in der Landwirtschaft;
6. Produktion von Nahrungsmitteln;
7. Produktion von Industriegütern usw.

Bedeutung der organischen Chemie

Die organische Chemie hat äußerst wichtige wissenschaftliche und praktische Bedeutung. Der Gegenstand ihrer Forschung umfasst derzeit mehr als 20 Millionen Verbindungen. Daher ist die organische Chemie zum größten und wichtigsten Zweig der modernen Chemie geworden.

Was ist organische Chemie? / Was ist organische Chemie? (Text in Englisch mit Übersetzung, Ton)

In der organischen Chemie werden kohlenstoffhaltige Verbindungen untersucht.
Organische Chemie ist die Wissenschaft, die sich mit der Untersuchung chemischer Verbindungen beschäftigt, die Kohlenstoff enthalten.

Es wird „organisch“ genannt, weil Wissenschaftler früher dachten das diese Verbindungen wurden nur in Lebewesen oder Fossilien gefunden.
Es wird „organisch“ genannt, weil Wissenschaftler einst glaubten, dass diese Verbindungen nur in Lebewesen oder deren Fossilien vorkommen.

Heutzutage können jedoch in Labors und Fabriken zahlreiche verschiedene kohlenstoffhaltige Verbindungen für den industriellen Einsatz künstlich hergestellt werden.
Mittlerweile ist es jedoch möglich, in Laboren und Fabriken für den industriellen Bedarf künstlich herzustellen. große Menge verschiedene kohlenstoffhaltige Verbindungen.

Beispielsweise sind Medikamente, Kunststoffe und Pestizide allesamt synthetische organische Substanzen.
Beispielsweise sind Medikamente, Kunststoffprodukte und Pestizide allesamt synthetische organische Substanzen.

Etwa 4,5 Millionen der heute bekannten 5 Millionen Verbindungen enthalten Kohlenstoff.
Etwa 4,5 Millionen der derzeit bekannten 5 Millionen Verbindungen enthalten Kohlenstoff.

Wörterbuch zum Text

künstlich - künstlich

Anruf (angerufen; angerufen) - anrufen
kohlenstoffhaltig - kohlenstoffhaltig
Chemie - Chemie
Verbindung - Verbindung; Verbindung
enthalten (enthalten; enthalten) – enthalten, einschließen

Arzneimittel - Medizin, Medizin

Fabrik - Werk, Fabrik, Unternehmen
Fossil - Fossil, Fossil

Industrie - Industrie, Industrie

Labor - Labor

Bio – Bio

Pestizid - Pestizid, giftige Chemikalie
Kunststoff - Kunststoff
produzieren (produziert; produziert) - produzieren; entwickeln

Wissenschaftler - Wissenschaftler
Substanz - Substanz
synthetisch - synthetisch

Groß - riesig, riesig, riesig

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Planen.

Funktionen organischer Materie. Bedeutung

Humusquellen, ihre chemische Zusammensetzung

Struktur organischer Materie. Zusammensetzung und Eigenschaften von Humus

Prozesse der Umwandlung organischer Rückstände im Boden

Humuszustand von Böden und Methoden zu seiner Regulierung

1. Funktionen organischer Materie. Bedeutung

organische Substanz(OM) des Bodens beträgt etwa 10 % des Volumens der festen Phase. Trotz seines unbedeutenden Anteils spielt es jedoch eine nahezu Schlüsselrolle für Bodenprozesse und Fruchtbarkeit.

Hauptfunktionen:

Energiequelle für Mikroorganismen und Pflanzen

OM erhöht die Lockerheit des Bodens, die Wasserstabilität der Aggregate und verringert die Bodendichte (die Rolle der Huminsäure).

OM verbessert die Aufnahme von Nährstoffen und Mineralstoffen durch Pflanzen

OM erhöht die Feuchtigkeitskapazität, Absorptionsfähigkeit und Pufferkapazität

OM erhöht die Kohäsion leichter Böden und verringert die Kohäsion schwerer Böden.

OM beeinflusst die biologische Aktivität

Hygieneschützend: OM beschleunigt die Entgiftung (Abbau) von Pestiziden

Auf Böden mit hoher Inhalt Pflanzen vertragen überschüssigen Humus besser mineralische Düngemittel

2. Quellen für organische Substanz und Humus

Zu den Hauptquellen gehören:

Einstreu aus Grünpflanzen (Boden und Untergrund – Wurzel)

Biomasse von Mikroorganismen

Biomasse der Wirbellosen

Beim Eintrag organischer Rückstände wird organisches Material in Form frischer abgestorbener Pflanzen- und Tierrückstände, tierischer Exkremente und organischer Düngemittel auf die Bodenoberfläche oder in den Boden eingebracht.

Die Intensität und Art des Prozesses hängt vom Klima, der Topographie und vor allem von der Funktionsweise der Struktur der Biogeozänose bzw. Agrozönose ab.

Oberflächeneintritt In der Regel überwiegen organische Rückstände Waldökosysteme.

Hier konzentriert sich die Hauptbiomasse in der oberirdischen Schicht. Wurzelstreu ist drei- bis fünfmal kleiner als oberirdische Streu. Die Zusammensetzung der Mikroorganismen wird von Pilzen dominiert.

Intra-Profil-Quittung Es überwiegen organische Rückstände krautige Ökosysteme, inkl. Steppen.

Der Hauptteil der Biomasse ist in der Mineralschicht des Bodens konzentriert. Wurzelstreu ist 3-6 mal höher als Bodenstreu. Die Zusammensetzung der Mikroorganismen wird von Bakterien dominiert.

In Agrozönosen Organische Rückstände kommen in Form von:

Wurzelsysteme Kulturpflanzen, Ernterückstände, Stroh

Gründüngung (Gründüngung)

organische Düngemittel (die Hauptquelle ist Gülle), während 50 % der Phytomasse mit der Ernte veräußert werden.

Die wichtigsten Faktoren sind die Menge, die qualitative Zusammensetzung der Einstreu und ihre Anreicherung mit Nährstoffen, Stickstoff und biophilen Elementen.

Chemische Zusammensetzung organischer Rückstände

Die chemische Zusammensetzung wird durch Klassen komplexer organischer Verbindungen repräsentiert, die sich in ihrer Beständigkeit gegenüber mikrobiologischen Wirkungen unterscheiden.

Trockenmasse präsentiert von:

Kohlenhydrate (Cellulose, Hemicellulose)

Wachs und Harz

Tannine

verschiedene Pigmente

Enzyme und Vitamine

Elementarzusammensetzung:

C, H, O, N (sie machen 90–99 % aus)

Ascheelemente (1-10%) – Ca, K, Si, P, Mg

Typisch für Holzreste ist ein minimaler Aschegehalt. Maximaler Aschegehalt für Grasreste.

3. Struktur organischer Materie. Zusammensetzung und Eigenschaften von Humus

Die Gesamtheit der im Boden vorhandenen organischen Kohlenstoffverbindungen wird als organische Substanz bezeichnet. Dabei handelt es sich um organische Überreste (pflanzliche und tierische Gewebe, die das Original teilweise erhalten haben). anatomische Struktur), Transformations- und Zersetzungsprodukte, organische Verbindungen spezifischer und unspezifischer Natur.

Humus bezeichnet einen komplexen dynamischen Komplex organischer Verbindungen, der bei der Zersetzung und Humifizierung organischer Rückstände und Abfallprodukte lebender Organismen entsteht.

Das Spektrum an organischer Substanz im Boden ist sehr groß. Der Gehalt einzelner Verbindungen variiert von ganzen Prozent bis hin zu Spurenmengen. Allerdings können weder die Liste der Verbindungen noch ihr Verhältnis in verschiedenen Böden als zufällig angesehen werden.

Die Zusammensetzung des organischen Teils des Bodens wird natürlicherweise durch Bodenbildungsfaktoren bestimmt. Nach V.M. Ponomareva (1964) sind Arten der Bodenbildung gleichbedeutend mit dem allgemeinen Zyklus der Umwandlung organischer Pflanzenreste (Arten der Humusbildung). Lassen Sie uns auf die Eigenschaften organischer Verbindungen unspezifischer und spezifischer Natur eingehen.

Unspezifische organische Verbindungen - Dabei handelt es sich um Verbindungen, die von lebenden Organismen synthetisiert werden und nach ihrem Absterben in den Boden gelangen. Dies bedeutet, dass die Quelle unspezifischer Verbindungen pflanzliche und tierische Rückstände sind. Die chemische Zusammensetzung verschiedener organischer Rückstände weist Gemeinsamkeiten auf. Es überwiegen Kohlenhydrate, Lignin, Proteine ​​und Lipide.

Kohlenhydrate sind die wichtigste Kohlenstoff- und Energiequelle für Bodenmikroorganismen und stimulieren die Entwicklung von Wurzelsystemen.

Sie werden durch die folgenden Verbindungen dargestellt:

Monosaccharide – sind in Mikromengen enthalten (von Zehnteln bis zu einigen Prozent der Pflanzenzusammensetzung) und werden von Mikroorganismen schnell verwertet;

Oligosaccharide (Saccharose, Laktose) – bis zu 5-7 % der Pflanzenzusammensetzung, wandeln sich langsam um;

Polysaccharide (Zellulose – bis zu 40 %, Stärke – einige Prozent, Pektinstoffe– bis zu 10 % usw.) – am beständigsten gegen Zersetzung.

Laut L.A. Grishina (1986) betragen die Reserven an Mono- und Oligosacchariden in der oberirdischen Masse der Tundra-Phytozönosen 9–50 g/m2, in Nadelwäldern 500–1000 und in Steppen 11–17 g/m2. Die Zellulosereserven in Tundra-Gemeinschaften erreichen 26-119 g/m2, in Nadelwäldern -8,5-9,5, in Staudengraswiesen -115, in Getreide-Agrozönosen -75-100 g/m2. In den Wurzeln der Tundra-Gemeinschaften reichern sich mehr Mono- und Oligosaccharide an als in der oberirdischen Masse. In den Wurzeln krautiger Pflanzen der Steppen kommen sie in etwa gleicher Menge vor wie in oberirdischen Organen. Die größte Menge an Zellulose findet sich in den Wurzeln von Nadelwäldern (mehr als 2,5 kg/m2).

Proteine, Polypeptide, Aminosäuren, Aminozucker, Nukleinsäuren und ihre Derivate, Chlorophyll und Amine sind die wichtigsten unspezifischen stickstoffhaltigen Substanzen. Proteine ​​machen 90 % dieser Stoffgruppe aus und haben folgende Bedeutung:

Von Mikroorganismen verbraucht;

Unterliegt einer schnellen Zersetzung in Peptide oder Aminosäuren;

Mineralisiert zu Wasser und Ammoniak;

Zusammen mit Peptiden und Aminosäuren sind sie Bestandteil der Huminstoffe.

Spezifische organische Kohlenstoffverbindungen vertreten durch Huminsäuren (Humin- und Fulvosäuren), Prohuminstoffe und Humin. Prohumische Substanzen – „junge“ humusartige Produkte aus der Zersetzung organischer Rückstände – sind nur unzureichend untersucht. Humin ist eine unlösliche organische Verbindung, die fest an den mineralischen Teil des Bodens gebunden ist. Sie sind noch nicht ausreichend erforscht, spielen aber eine wichtige Rolle bei der Bildung struktureller Bodenaggregate.

Lassen Sie uns näher auf die Eigenschaften von Huminsäuren eingehen, da deren Bildung, Menge und Zusammensetzung durch die Umweltbedingungen der Bodenbildung bestimmt werden.

Kohlenstoffatome in Huminsäuren machen 36–43 % aus Gesamtzahl Atome in einem Molekül. Dies weist auf eine signifikante Substitution aromatischer Ringe und die Entwicklung aliphatischer Seitenketten hin. Fulvosäuren enthalten deutlich weniger Kohlenstoff.

In der zonalen Bodenreihe ist ein Anstieg des Kohlenstoffgehalts in Huminsäuren von Chernozemen zu beobachten. Die am wenigsten karbonisierten Huminsäuren werden in Podsol-, Sod-Podsol-, Braunwald- und Braunböden gebildet. In Fulvinsäuren von Schwarzerden und Kastanienböden ist eine Abnahme des Kohlenstoffgehalts zu beobachten, in Podsolböden und Rotböden ist ein Anstieg zu beobachten. D. S. Orlov erklärt die verringerte Karbonisierung von Fulvosäuren in Tschernozemen und die erhöhte Karbonisierung von Soddy-Podzol-Böden mit den Besonderheiten der mikrobiologischen Aktivität dieser Böden.

Die hohe biologische Aktivität von Chernozemen fördert die Ablösung von Seitenketten von Huminsäuremolekülen (Karbonisierung) und die Anreicherung der stabilsten Produkte. Fulvosäuren sind eine für Mikroben zugängliche Gruppe von Bodenhumus und werden von Mikroorganismen schnell genutzt und erneuert. Dadurch nimmt der Anteil der Fulvosäuren in der Humuszusammensetzung ab und die Fulvosäuren selbst sind, da sie jung sind, weniger karbonisiert. In podzolischen Böden reichern sich Fulvosäuren in größeren Mengen und in komplexerer, mit Kohlenstoff angereicherter Form an.

Dies wird durch die Bedingungen für ihre Konservierung begünstigt, da Huminsäuren bei verminderter biologischer Aktivität über klar definierte periphere und aliphatische Ketten verfügen und von Mikroorganismen leicht verwertet werden können.

So führen die Umwandlungsprozesse organischer Stoffe zu einer starken Differenzierung der Huminsäuren in Chernozemen und zu einer relativen Ähnlichkeit in der Zusammensetzung von Humin- und Fulvinsäuren in podzolischen und soddy-podzolischen Böden.

Je nach Mobilitätsgrad werden zwei Fraktionen organischer Substanz unterschieden: leicht mineralisierbar (LMOM) und stabil (stabiler Humus). LMOM dient gleichzeitig als Quelle der Humussynthese und als Quelle der Bildung des Mineralisierungsflusses von Kohlenstoff in die Atmosphäre; wird als Summe aus labiler (VOC) und mobiler (SOM) organischer Substanz betrachtet.

Die Bestandteile von VOCs sind pflanzliche und tierische Rückstände, mikrobielle Biomasse, Wurzelausscheidungen; SOM ist ein organisches Produkt aus Pflanzenresten und Humus, das sich leicht in eine lösliche Form umwandelt. Stabiler Humus ist eine organische Substanz, die gegen Zersetzung resistent ist.

Die Trennung organischer Stoffe nach dem Mobilitätsgrad ist nicht nur für das Studium theoretischer Fragestellungen, sondern auch für die landwirtschaftliche Praxis notwendig. Der Mangel an leicht mineralisierbarer organischer Substanz in Böden führt zur Verschlechterung des Ernährungsregimes und des strukturellen Zustands der Böden. Daher besteht die Aufgabe des Landwirts darin, einen bestimmten Anteil leicht mineralisierbarer organischer Substanz im Boden zu erhalten.

V. V. Chuprova (1997) stellte fest, dass das Pflügen von 8 t/ha Luzerne-Stoppeln und Wurzelresten oder 12 t/ha Phytomasse von Süßklee-Gründüngung in die Ackerschicht aus ausgelaugtem Schwarzerde eine positive Kohlenstoff- und Stickstoffbilanz im Boden liefert eine deutliche Steigerung der Ernteerträge in der Fruchtfolge.

Folglich ist es durch die Erhöhung und Beibehaltung der Menge leicht mineralisierbarer Substanzen auf einem bestimmten Niveau möglich, das Potenzial der Bodenfruchtbarkeit, einschließlich der effektiven, zu erhöhen.

VORLESUNG

Mineralische und organische Kohlenstoffverbindungen im Boden.

In Böden werden Kohlenstoffverbindungen aller Oxidationsstufen gebildet und gefunden – vom am stärksten reduzierten CH 4 bis zum am stärksten oxidierten CO 2.

Kohlendioxid, Kohlensäure und Carbonate

Während der gesamten Vegetationsperiode entsteht in allen Böden CO 2 . Bei Böden mit relativ stabilem Humusgehalt entspricht die Menge an gebildetem und in die Atmosphäre abgegebenem CO 2 (bezogen auf Kohlenstoff) in etwa der Menge an Pflanzenresten, die in den Boden gelangen. Wenn die Menge an Kohlenstoff in organischen Rückständen größer ist als die Menge an Kohlenstoff, die in Form von CO 2 freigesetzt wird, ist eine fortschreitende Anreicherung organischer Substanzreserven im Boden unvermeidlich; Ist das Verhältnis umgekehrt, überwiegt die Humusmineralisierung und ihr Gehalt im Boden nimmt allmählich ab. Es sind Pflanzenstreu und die Mineralisierung organischer Stoffe, die den Kohlenstoffhaushalt im Boden bestimmen.

Wenn CO 2 in Wasser gelöst wird, wird ein Teil davon gemäß der Reaktion für die Bildung von Kohlensäure aufgewendet:

CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3

Das vorherrschende Salz der Kohlensäure in Böden ist CaCO 3, Calcit. Andere Mineralien desselben chemische Zusammensetzung– Aragonit und Lublinit – haben eine begrenzte Verbreitung. Der Gehalt an MgCO 3 in Böden ist deutlich geringer und seine vorherrschende Form ist das Mineral Nesquegonit MgCO 3 · 3 H 2 O.

Natriumsalze Kohlensäure kommt in nennenswerten Mengen nur in soda-salzhaltigen Böden vor (Na 2 CO 3 10 H 2 O, Na 2 CO 3 NaHCO 3 2 H 2 O, NaHCO 3).

Karbonationen sind eine der wichtigsten Komponenten, die die Verbindungsformen vieler Makro- und Mikroelemente im Boden bestimmen. Die Löslichkeit der meisten Carbonate (mit Ausnahme der Alkalicarbonate) ist gering. Die Alkalität von Böden ist in den meisten Fällen auf die darin enthaltenen Karbonate zurückzuführen. Anhand der Art der Manifestation kann zwischen tatsächlicher und potenzieller Alkalität unterschieden werden. Die tatsächliche Alkalität charakterisiert die Bodenlösung, während die potenzielle Alkalität erst durch verschiedene Einflüsse auf den Boden entsteht.

Methan

Die Methanbildung erfolgt unter stark reduzierenden Bedingungen entsprechend der Reaktion:

Bakterien

CO 2 + 4H 2 → CH 4 + 2 H 2 O

Dieser Prozess findet im Boden mit der Entwicklung anaerober Bedingungen und der vollständigen Umwandlung der für Mikroorganismen verfügbaren Fe 3+-Verbindungen in Fe 2+-Verbindungen statt. In diesem Fall steigt der pH-Wert des Bodens aufgrund der Bindung von CO 2 durch methanproduzierende Bakterien meist leicht an.

Die Löslichkeit von Methan in Wasser ist gering – bei normalen Temperaturen beträgt sie etwa 2–5 mg pro 100 ml, und das unter Sumpfbedingungen gebildete Gas wird in die Atmosphäre freigesetzt. Nur in sumpfigen Böden kann Methan in nennenswerten Mengen in der Bodenluft vorhanden sein.

Unter natürlichen Bedingungen werden in Böden auch andere Kohlenwasserstoffe gebildet, beispielsweise Ethan C 2 H 6, Ethylen CH 2 = CH 2 usw. Ethylen wird auch in durchnässten (meist überschwemmten) Böden gebildet.

Neben den einfachsten Kohlenwasserstoffgasen entstehen Kohlenwasserstoffe mit einer Kettenlänge von C 16 - C 33 und deren Derivate (Alkohole, Säuren, Ester), die sich in Böden anreichern. Bei der Analyse von Böden fallen diese Kohlenwasserstoffe in die Gruppe der Lipide; sie sind in großen Mengen am Aufbau von Huminsäuren beteiligt.

Organische Stoffe und ihre Bedeutung

Unter den verschiedenen Kohlenstoffverbindungen spielt organisches Material die größte Rolle bei der Bodenbildung und Bodenfruchtbarkeit. Der gesamte Satz organischer Verbindungen, die im Boden vorhanden sind, wird als bezeichnet organische Bodensubstanz.. Dieses Konzept umfasst sowohl organische Überreste (pflanzliche und tierische Gewebe, die die ursprüngliche anatomische Struktur teilweise bewahrt haben) als auch einzelne organische Verbindungen spezifischer und unspezifischer Natur.

Die Rolle organischer Verbindungen ist so groß, dass sie einen zentralen Platz in der theoretischen und angewandten Bodenkunde einnimmt. Die Regulierung des Humusstatus der genutzten Böden wird ebenso wichtig wie die Optimierung des Säuregehalts und Wasserhaushalt Böden, Rekultivierung salzhaltiger Böden oder Regulierung des Redoxregimes wassergesättigter Böden.

Die Bedeutung organischer Substanzen. Der Inhalt, die Reserven und die Zusammensetzung von Humus gehören dazu die wichtigsten Indikatoren, von deren Niveau fast alles abhängt wertvolle Eigenschaften Boden.

1. Von besonderer Bedeutung ist die Fähigkeit des Humus, die negativen Auswirkungen hoher und ultrahoher Dosen mineralischer Düngemittel auf die Pflanze zu beseitigen;

2. Mit Humus angereicherte Böden weisen eine erhöhte Stabilität des Wasser-Nahrungs-Regimes für Pflanzen gegenüber auf externe Faktoren, was die Nachhaltigkeit der Landwirtschaft erhöht;

3. Der optimale Humusgehalt sorgt für eine wertvolle Struktur und ein günstiges Wasser-Luft-Regime der Böden.

4. Ein optimaler Humusgehalt verbessert die Bodenerwärmung.

5. Die wichtigsten physikalischen und chemischen Indikatoren von Böden sind mit Humus verbunden, einschließlich einer hohen Kationenaustauschkapazität.

6. Der Säuregehalt und die Entwicklung von Reduktionsprozessen hängen von der Qualität und Höhe des Humusgehalts ab.

Die Hauptgründe für den Humusverlust im Boden sind:

1. Reduzierung der Menge an Pflanzenresten, die bei Veränderungen der natürlichen Biozönose in den Boden gelangen;

2. erhöhte Mineralisierung organischer Stoffe infolge intensiver Bewirtschaftung und erhöhter Bodenbelüftung;

3. Zersetzung und biologischer Abbau von Humus unter dem Einfluss saurer Düngemittel und Aktivierung der Mikroflora durch ausgebrachte Düngemittel;

4. erhöhte Mineralisierung durch Entwässerungsmaßnahmen vernässter Böden;

5. erhöhte Humusmineralisierung in bewässerten Böden in den ersten Bewässerungsjahren;

6. Erosionsverluste von Humus, wodurch der Humusgehalt abnimmt, bis die Erosion aufhört. Die Rate der absoluten Verluste kann allmählich abnehmen, da in stark erodierten Böden weniger humifizierte Horizonte weggespült werden.

Der organische Teil des Bodens wird getrennt vom anorganischen Teil und den lebenden Organismen betrachtet. Dies bedeutet nicht, dass Bio- und anorganische Komponenten existieren separat im Boden. Darüber hinaus ist der überwiegende Teil der Huminstoffe im Boden mit Metallkationen, Oxiden, Hydroxiden oder Silikaten verbunden und bildet verschiedene organomineralische Verbindungen (OMCs), die wie einfache Salze, komplexe Salze oder Adsorptionskomplexe aufgebaut sind.

Wie Sie wissen, lassen sich alle Stoffe in zwei große Kategorien einteilen – mineralische und organische. Sie können eine Vielzahl von Beispielen für anorganische oder mineralische Substanzen nennen: Salz, Soda, Kalium. Doch welche Arten von Verbindungen fallen in die zweite Kategorie? Organische Substanzen sind in jedem lebenden Organismus vorhanden.

Eichhörnchen

Das wichtigste Beispiel für organische Substanzen sind Proteine. Sie enthalten Stickstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Darüber hinaus sind manchmal auch Schwefelatome in einigen Proteinen zu finden.

Proteine ​​gehören zu den wichtigsten organischen Verbindungen und kommen in der Natur am häufigsten vor. Im Gegensatz zu anderen Verbindungen haben Proteine ​​einige davon Charaktereigenschaften. Ihre Haupteigenschaft ist ihr enormes Molekulargewicht. Das Molekulargewicht eines Alkoholatoms beträgt beispielsweise 46, das von Benzol 78 und das von Hämoglobin 152.000. Im Vergleich zu den Molekülen anderer Substanzen sind Proteine ​​echte Riesen und bestehen aus Tausenden von Atomen. Manchmal nennen Biologen sie Makromoleküle.

Proteine ​​sind die komplexesten von allen organische Gebäude. Sie gehören zur Klasse der Polymere. Wenn Sie ein Polymermolekül unter dem Mikroskop untersuchen, können Sie erkennen, dass es sich um eine Kette handelt, die aus einfacheren Strukturen besteht. Sie werden Monomere genannt und kommen in Polymeren viele Male vor.

Neben Proteinen gibt es eine Vielzahl von Polymeren – Gummi, Cellulose sowie gewöhnliche Stärke. Außerdem wurden viele Polymere von Menschenhand hergestellt – Nylon, Lavsan, Polyethylen.

Proteinbildung

Wie entstehen Proteine? Sie sind ein Beispiel für organische Substanzen, deren Zusammensetzung in lebenden Organismen bestimmt wird genetischer Code. Bei ihrer Synthese werden in den allermeisten Fällen verschiedene Kombinationen verwendet

Außerdem können bereits dann neue Aminosäuren gebildet werden, wenn das Protein in der Zelle seine Funktion aufnimmt. Es enthält jedoch nur Alpha-Aminosäuren. Die Primärstruktur der beschriebenen Substanz wird durch die Reihenfolge der Aminosäurereste bestimmt. Und in den meisten Fällen wird bei der Bildung eines Proteins die Polypeptidkette zu einer Spirale verdreht, deren Windungen nahe beieinander liegen. Durch die Bildung von Wasserstoffverbindungen weist es eine recht feste Struktur auf.

Fette

Ein weiteres Beispiel für organische Stoffe sind Fette. Der Mensch kennt viele Arten von Fetten: Butter, Rindfleisch und Fisch fett, Pflanzenöle. Fette werden in großen Mengen in Pflanzensamen gebildet. Wenn Sie einen geschälten Sonnenblumenkern auf ein Blatt Papier legen und andrücken, bleibt ein öliger Fleck auf dem Blatt zurück.

Kohlenhydrate

Kohlenhydrate sind in der belebten Natur nicht weniger wichtig. Sie kommen in allen Pflanzenorganen vor. Die Kohlenhydratklasse umfasst Zucker, Stärke und Ballaststoffe. Kartoffelknollen und Bananenfrüchte sind reich daran. Es ist sehr einfach, Stärke in Kartoffeln nachzuweisen. Bei der Reaktion mit Jod verfärbt sich dieses Kohlenhydrat blaue Farbe. Sie können dies überprüfen, indem Sie etwas Jod auf eine geschnittene Kartoffel träufeln.

Auch Zucker ist leicht zu erkennen – er schmeckt alle süß. Viele Kohlenhydrate dieser Klasse kommen in den Früchten von Weintrauben, Wassermelonen, Melonen und Äpfeln vor. Sie sind Beispiele für organische Stoffe, die auch in produziert werden künstliche Bedingungen. Zucker wird beispielsweise aus Zuckerrohr gewonnen.

Wie entstehen Kohlenhydrate in der Natur? Am meisten einfaches Beispiel ist der Prozess der Photosynthese. Kohlenhydrate sind organische Stoffe, die eine Kette aus mehreren Kohlenstoffatomen enthalten. Sie enthalten auch mehrere Hydroxylgruppen. Bei der Photosynthese entsteht aus Kohlenmonoxid und Schwefel anorganischer Zucker.

Zellulose

Ein weiteres Beispiel für organisches Material sind Ballaststoffe. Das meiste davon kommt in Baumwollsamen sowie in Pflanzenstängeln und -blättern vor. Fasern bestehen aus linearen Polymeren, ihr Molekulargewicht liegt zwischen 500.000 und 2 Millionen.

IN reiner Form Es ist eine Substanz, der es an Geruch, Geschmack und Farbe mangelt. Es wird bei der Herstellung von Fotofilmen, Zellophan und Sprengstoffen verwendet. Ballaststoffe werden vom menschlichen Körper nicht aufgenommen, sind aber ein notwendiger Bestandteil der Ernährung, da sie die Funktion von Magen und Darm anregen.

Organische und anorganische Stoffe

Es gibt viele Beispiele für die Entstehung organischer und anorganischer Stoffe. Letztere stammen immer aus Mineralien – unbelebten Naturkörpern, die sich in den Tiefen der Erde bilden. Sie kommen auch in verschiedenen Gesteinen vor.

IN natürliche Bedingungen Anorganische Stoffe entstehen bei der Zerstörung von Mineralien oder organischen Stoffen. Andererseits werden aus Mineralien ständig organische Stoffe gebildet. Beispielsweise nehmen Pflanzen Wasser mit darin gelösten Verbindungen auf, die anschließend von einer Kategorie in eine andere wandern. Lebende Organismen ernähren sich hauptsächlich von organischen Stoffen.

Gründe für Diversität

Oftmals müssen Schüler oder Studenten die Frage beantworten, was die Gründe für die Vielfalt organischer Stoffe sind. Hauptfaktor besteht darin, dass Kohlenstoffatome über zwei Arten von Bindungen miteinander verbunden sind – einfache und mehrfache Bindungen. Sie können auch Ketten bilden. Ein weiterer Grund ist die Vielfalt der unterschiedlichen chemische Elemente die in organischer Substanz vorkommen. Darüber hinaus ist Diversität auch auf Allotropie zurückzuführen – das Phänomen der Existenz desselben Elements in verschiedenen Verbindungen.

Wie entstehen anorganische Stoffe? Natürliche und synthetische organische Substanzen und ihre Beispiele werden sowohl im Gymnasium als auch in der Fachhochschulbildung untersucht. Bildungsinstitutionen. Die Bildung anorganischer Stoffe erfolgt nicht schwieriger Prozess, wie die Bildung von Proteinen oder Kohlenhydraten. Beispielsweise wird seit jeher Soda aus Sodaseen gewonnen. Im Jahr 1791 schlug der Chemiker Nicolas Leblanc vor, es im Labor aus Kreide, Salz und Schwefelsäure zu synthetisieren. Es war einmal, dass Limonade, die heute jeder kennt, ein ziemlich teures Produkt war. Zur Durchführung des Experiments war eine Kalzinierung erforderlich Tisch salz zusammen mit Säure und kalzinieren dann das resultierende Sulfat zusammen mit Kalkstein und Holzkohle.

Ein weiteres Beispiel für anorganische Stoffe ist Kaliumpermanganat bzw. Kaliumpermanganat. Dieser Stoff wird in gewonnen industrielle Bedingungen. Der Bildungsprozess besteht aus der Elektrolyse einer Kaliumhydroxidlösung und einer Mangananode. In diesem Fall löst sich die Anode nach und nach auf und es entsteht eine violette Lösung – das bekannte Kaliumpermanganat.