Bei chemischen Reaktionen im Boden werden vorhandene Materialien oxidiert und reduziert.
Gesunde Böden sind auf Wasser, Sauerstoff, Luft und eine ausgewogene Nährstoffversorgung angewiesen. Chemische Reaktionen im Boden können die physikalische Struktur der verfügbaren Nährstoffe verändern. Oxidations- und Reduktionsprozesse beinhalten den Sauerstoffaustausch, der zwischen Wasser und anorganischen Materialien stattfindet. Diese Änderungen wirken sich auf die verfügbaren Nährstoffvorräte aus.
Identifizierung
Bodenmaterialien bestehen aus einzelnen Atomen und Molekülen, die sich zu organischen und anorganischen Stoffen verbinden. In Kombination mit Wasser, Sauerstoff und einander können sich diese Materialien laut Virginia Tech gegenseitig in ihrer Molekülstruktur verändern. Atome und Moleküle bestehen aus Protonen, Neutronen und Elektronen, so dass Änderungen der Struktur in der Regel zu Änderungen der Anzahl der Elektronen eines bestimmten Atoms führen. Oxidation und Reduktion von Böden beinhalten den Austausch von Elektronen, der zwischen Bodenmaterialien stattfindet.
Funktion
Laut Virginia Tech finden Oxidations- und Reduktionsprozesse gleichzeitig statt, wenn ein Material oder Element Elektronen verliert, während ein anderes Material gewinnt, was verloren gegangen ist. Infolgedessen werden diese Prozesse als Redoxreaktionen bezeichnet, da eine Reaktion nicht ohne eine andere ablaufen kann. Tatsächlich führt der Oxidationsabschnitt die Hälfte der Reaktion aus, während der Reduktionsabschnitt die andere Hälfte ausführt, wodurch jeder Teil des Verfahrens zu einer halben Reaktion wird. Wenn Materialien Elektronen verlieren und gewinnen, können sie sich anders verhalten, weil sich ihre physikalischen Strukturen geändert haben.
Oxidation und Reduktion
Die chemischen Reaktionen, die im Boden stattfinden, hängen von der physikalischen Zusammensetzung jedes Materials ab. Laut Chemguide wird beim Auftreten einer Oxidationsreaktion ein Material als Oxidationsmittel angesehen, während das andere zum Reduktionsmittel wird. Bei der Oxidation gehen Elektronen verloren, sodass ein Oxidationsmittel oder -material Elektronen an ein anderes Material verliert. Das Material, das die Elektronen aufnimmt, wird zum Reduktionsmittel, weil es die Anzahl der Elektronen im anderen Material verringert. Die Anwesenheit von Sauerstoff und Wasser im Boden kann die Wahrscheinlichkeit einer Redoxreaktion erhöhen, abhängig von der physikalischen Zusammensetzung der Bodenmaterialien.
Standard Reduktionspotential
Laut Virginia Tech kann die Menge der verfügbaren Elektronen im Boden die Wahrscheinlichkeit von Redoxreaktionen bestimmen. Bedingungen wie hoher Wassergehalt oder wasserhaltiger Boden können zur Anzahl der verfügbaren Elektronen beitragen. Das Standardreduktionspotential oder der Eh-Wert gibt die Geschwindigkeit an, mit der im Boden ein Elektronenaustausch stattfindet. Hohe Eh-Werte bedeuten, dass eine große Anzahl von Elektronen vorhanden ist, wohingegen ein niedriger Eh-Wert eine geringe Anzahl anzeigt. Trockene Böden weisen typischerweise einen niedrigen Eh-Wert auf. Diese Messung kann dazu beitragen, festzustellen, ob eine bestimmte Bodenumgebung an ihren Nährstoffen festhalten kann.
Überlegungen
Wenn Materialien oxidieren (Elektronen gewinnen), erhalten sie eine Ladung, die laut Virginia Tech die strukturelle Zusammensetzung eines Materials beeinträchtigen kann. Dies kann eine gute oder eine schlechte Sache sein, abhängig davon, welche Materialien abgebaut werden. Redoxreaktionen können verwendet werden, um organische oder anorganische Schadstoffe zu entfernen, wenn die Bodenelemente so aufeinander abgestimmt sind, dass Schadstoffe oxidieren. In Bezug auf die Nährstoffverarmung in Böden können gesättigte oder wasserhaltige Bedingungen dazu führen, dass vorhandene Mikrobenmaterialien die Nährstoffe im Boden verbrauchen, da diese Organismen verfügbaren Sauerstoff aufnehmen. Wenn kein Sauerstoff verfügbar ist, reagieren die Mikroben mit allen verfügbaren Materialien auf Reduktionen.
