فهرس المحتويات
ما هي المركبات العضوية؟
يرتبط مفهوم المادة العضوية بشكل أساسي بالمركبات التي تعتمد على عنصر الكربون، وتتواجد هذه المركبات بوفرة في البيئة المحيطة بنا. الكائنات الحية تصنف على أنها “عضوية” لأنها تتكون بشكل رئيسي من هذه المركبات الكربونية.
من أبرز أمثلة هذه المركبات العضوية نجد الكربوهيدرات، والدهون، والبروتينات، بالإضافة إلى الأحماض النووية. هذه المركبات، نظراً لتكوينها الكربوني، تخضع لعمليات تحليل وتقسيم إلى مركبات أصغر وأبسط بعد موت الكائن الحي.
تتحول المادة العضوية المكونة للكائنات الحية إلى جزء لا يتجزأ من البيئة المحيطة. ونتيجة لذلك، تنتشر المواد العضوية بشكل واسع في النظم البيئية المختلفة. على سبيل المثال، في النظام البيئي للتربة، تنتقل هذه المواد إلى التربة وتغذيها، أو في المسطحات المائية، تعمل كمصدر أساسي لتغذية الكائنات الحية المائية.
التركيبات العضوية الأولية
تشكل المركبات العضوية ما يقرب من ثلث المركبات التي يتم إنتاجها صناعياً. هذه المركبات هي المكون الأساسي لجميع الكائنات الحية، كما تدخل في تركيب معظم الأطعمة، والأدوية، وألياف الملابس، وحتى البلاستيك. أبسط تصنيف لهذه المركبات العضوية هو الهيدروكربونات، والتي تتكون حصرياً من الكربون والهيدروجين.
يعتبر البترول والغاز الطبيعي من الأمثلة على الخلائط المعقدة التي تحدث بشكل طبيعي وتتكون من أنواع متعددة من الهيدروكربونات، والتي بدورها توفر المواد الخام الأساسية للصناعات الكيميائية المختلفة.
يمكن تقسيم الهيدروكربونات إلى أربع فئات رئيسية:
- الألكانات: وهي هيدروكربونات تحتوي فقط على روابط أحادية بين ذرات الكربون والهيدروجين والكربون والكربون.
- الألكينات: وهي هيدروكربونات تحتوي على رابطة ثنائية واحدة على الأقل بين ذرات الكربون.
- الألكاينات: وهي هيدروكربونات تحتوي على رابطة ثلاثية واحدة على الأقل بين ذرات الكربون.
- الهيدروكربونات العطرية: والتي تتميز بوجود حلقات من ست ذرات كربون تتصل ببعضها البعض بروابط أحادية وثنائية بالتناوب.
تعرف الألكانات أيضاً بالهيدروكربونات المشبعة، بينما الهيدروكربونات التي تحتوي على روابط متعددة (الألكينات والألكاينات والعطريات) تصنف على أنها غير مشبعة.
العلاقة بين الكربون والمواد العضوية
في كثير من الأحيان، يتم استخدام مصطلح “الكربون في التربة” كمرادف للمادة العضوية. والسبب في ذلك هو أن الكربون يعتبر الوحدة الأساسية لبناء جميع الجزيئات العضوية. لذلك، فإن كمية الكربون الموجودة في التربة ترتبط ارتباطاً وثيقاً بالكمية الإجمالية للمواد العضوية الموجودة فيها.
عندما يتم الحديث عن “كربون التربة” بدلاً من المواد العضوية، فإن الإشارة تكون عادة إلى الكربون العضوي، أي كمية الكربون الموجودة في الجزيئات العضوية داخل التربة. وبشكل عام، يمكن اعتبار أن كمية المادة العضوية في التربة تعادل تقريباً ضعف مستوى الكربون العضوي الموجود فيها.
مع ذلك، في العديد من أنواع التربة الموجودة في المناطق المتجمدة وشبه القاحلة، غالباً ما يتواجد شكل آخر من الكربون في التربة وهو الحجر الجيري، سواء على شكل تكتلات أو منتشر بشكل متساوٍ في جميع أنحاء التربة.
الحجر الجيري هو عبارة عن كربونات الكالسيوم التي تحتوي على الكالسيوم والكربون والأكسجين، وهو شكل غير عضوي (معدني) من الكربون. حتى في المناخات الرطبة، إذا كان الحجر الجيري قريباً جداً من سطح التربة، فقد يكون جزء منه موجوداً فيها. في مثل هذه الحالات، فإن الكمية الإجمالية للكربون في التربة تشمل الكربون العضوي وغير العضوي، وبالتالي لا يمكن تقدير محتوى المادة العضوية ببساطة عن طريق مضاعفة نسبة الكربون الإجمالية.
التحلل الطبيعي للمواد العضوية الذي يحدث في التربة يشبه عملية حرق الخشب في الموقد. عندما تصل حرارة الخشب المحترق إلى درجة معينة، يتحد الكربون الموجود في الخشب مع الأكسجين الموجود في الهواء، مما ينتج ثاني أكسيد الكربون. وعند حدوث ذلك، يتم إطلاق الطاقة المخزنة في المواد الكيميائية المحتوية على الكربون الموجودة في الخشب على شكل حرارة في عملية تسمى الأكسدة.