الامارات 7 - المادة العضوية
يرتبط مفهوم المادة العضوية بالمركبات القائمة على الكربون التي تتواجد بكثرة في الطبيعة. تُعتبر الكائنات الحية عضوية لأنها تتألف من مركبات عضوية، ومن الأمثلة على هذه المركبات الكربوهيدرات والدهون والبروتينات والأحماض النووية. عند موت الكائنات الحية، يتم تقسيم هذه المركبات إلى أجزاء أصغر من خلال عملية التحلل.
تُعد المادة العضوية جزءًا هامًا من البيئة؛ فعلى سبيل المثال، في النظام البيئي للتربة، تنتقل هذه المادة إلى التربة أو إلى المياه حيث تُعتبر مصدر غذاء للكائنات الحية. يُقدر أن حوالي ثلث المركبات المنتجة صناعيًا هي مركبات عضوية. تتكون جميع الكائنات الحية من هذه المركبات، كما تشمل معظم الأطعمة والأدوية وألياف الملابس والبلاستيك.
الهيدروكربونات
تعتبر الهيدروكربونات أبسط فئة من المركبات العضوية، حيث تتكون بالكامل من الكربون والهيدروجين. يوجد في البترول والغاز الطبيعي مزيج معقد من العديد من الهيدروكربونات المختلفة التي تُستخدم كمادة خام في الصناعة الكيميائية. تنقسم الهيدروكربونات إلى أربع فئات رئيسية:
الألكانات: تحتوي فقط على روابط أحادية بين الكربون.
الألكينات: تحتوي على رابطة كربون-كربون مزدوجة واحدة على الأقل.
الألكينات: تحتوي على رابطة كربون-كربون ثلاثية واحدة على الأقل.
الهيدروكربونات العطرية: تحتوي عادة على حلقات من ست ذرات كربون متصلة بروابط مفردة ومزدوجة.
تُعرف الألكانات أيضًا بالهيدروكربونات المشبعة، بينما تحتوي الهيدروكربونات ذات الروابط المتعددة (الألكينات والألكينات والعطرية) على روابط غير مشبعة.
الكربون والمواد العضوية في التربة
يستخدم الكربون في التربة أحيانًا كمصطلح مرادف للمادة العضوية، حيث يُعتبر الكربون حجر الزاوية لجميع الجزيئات العضوية. الكمية الموجودة من الكربون في التربة ترتبط بشكل وثيق بمجموع المواد العضوية. عند الحديث عن كربون التربة، يشير ذلك عادةً إلى الكربون العضوي، وهو كمية الكربون في الجزيئات العضوية بالتربة. ويُعتبر أن كمية المادة العضوية في التربة تعادل تقريبًا ضعف كمية الكربون العضوي.
في العديد من أنواع التربة، خصوصًا في المناطق المتجمدة والمناطق شبه القاحلة، قد يكون هناك شكل آخر من الكربون يُعرف بالحجر الجيري، وهو كربونات الكالسيوم (غير عضوية) التي تحتوي على الكالسيوم والكربون والأكسجين. في بعض الأحيان، عندما يتواجد الحجر الجيري بالقرب من السطح، يُمكن أن يؤثر على تقدير كمية المادة العضوية.
التحلل الطبيعي
تعتبر عملية التحلل الطبيعي للمواد العضوية في التربة مشابهة لعملية حرق الخشب في الموقد. عند حرق الخشب، يتحد الكربون الموجود فيه مع الأكسجين من الهواء عند درجات حرارة معينة لتشكيل ثاني أكسيد الكربون. خلال هذه العملية، يتم إطلاق الطاقة المخزنة في المركبات المحتوية على الكربون كحرارة، وهو ما يعرف بعملية الأكسدة.
يرتبط مفهوم المادة العضوية بالمركبات القائمة على الكربون التي تتواجد بكثرة في الطبيعة. تُعتبر الكائنات الحية عضوية لأنها تتألف من مركبات عضوية، ومن الأمثلة على هذه المركبات الكربوهيدرات والدهون والبروتينات والأحماض النووية. عند موت الكائنات الحية، يتم تقسيم هذه المركبات إلى أجزاء أصغر من خلال عملية التحلل.
تُعد المادة العضوية جزءًا هامًا من البيئة؛ فعلى سبيل المثال، في النظام البيئي للتربة، تنتقل هذه المادة إلى التربة أو إلى المياه حيث تُعتبر مصدر غذاء للكائنات الحية. يُقدر أن حوالي ثلث المركبات المنتجة صناعيًا هي مركبات عضوية. تتكون جميع الكائنات الحية من هذه المركبات، كما تشمل معظم الأطعمة والأدوية وألياف الملابس والبلاستيك.
الهيدروكربونات
تعتبر الهيدروكربونات أبسط فئة من المركبات العضوية، حيث تتكون بالكامل من الكربون والهيدروجين. يوجد في البترول والغاز الطبيعي مزيج معقد من العديد من الهيدروكربونات المختلفة التي تُستخدم كمادة خام في الصناعة الكيميائية. تنقسم الهيدروكربونات إلى أربع فئات رئيسية:
الألكانات: تحتوي فقط على روابط أحادية بين الكربون.
الألكينات: تحتوي على رابطة كربون-كربون مزدوجة واحدة على الأقل.
الألكينات: تحتوي على رابطة كربون-كربون ثلاثية واحدة على الأقل.
الهيدروكربونات العطرية: تحتوي عادة على حلقات من ست ذرات كربون متصلة بروابط مفردة ومزدوجة.
تُعرف الألكانات أيضًا بالهيدروكربونات المشبعة، بينما تحتوي الهيدروكربونات ذات الروابط المتعددة (الألكينات والألكينات والعطرية) على روابط غير مشبعة.
الكربون والمواد العضوية في التربة
يستخدم الكربون في التربة أحيانًا كمصطلح مرادف للمادة العضوية، حيث يُعتبر الكربون حجر الزاوية لجميع الجزيئات العضوية. الكمية الموجودة من الكربون في التربة ترتبط بشكل وثيق بمجموع المواد العضوية. عند الحديث عن كربون التربة، يشير ذلك عادةً إلى الكربون العضوي، وهو كمية الكربون في الجزيئات العضوية بالتربة. ويُعتبر أن كمية المادة العضوية في التربة تعادل تقريبًا ضعف كمية الكربون العضوي.
في العديد من أنواع التربة، خصوصًا في المناطق المتجمدة والمناطق شبه القاحلة، قد يكون هناك شكل آخر من الكربون يُعرف بالحجر الجيري، وهو كربونات الكالسيوم (غير عضوية) التي تحتوي على الكالسيوم والكربون والأكسجين. في بعض الأحيان، عندما يتواجد الحجر الجيري بالقرب من السطح، يُمكن أن يؤثر على تقدير كمية المادة العضوية.
التحلل الطبيعي
تعتبر عملية التحلل الطبيعي للمواد العضوية في التربة مشابهة لعملية حرق الخشب في الموقد. عند حرق الخشب، يتحد الكربون الموجود فيه مع الأكسجين من الهواء عند درجات حرارة معينة لتشكيل ثاني أكسيد الكربون. خلال هذه العملية، يتم إطلاق الطاقة المخزنة في المركبات المحتوية على الكربون كحرارة، وهو ما يعرف بعملية الأكسدة.