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土壤中的化学反应涉及现有物质的氧化和还原。健康的土壤依赖于水、氧气、空气和均衡的养分供应。土壤中的化学反应可以改变可用养分的物理结构。氧化和还原过程涉及水和无机材料之间发生的氧交换。这些变化会影响可用的营养供应。
鉴别
土壤材料由结合形成有机物和无机物的单个原子和分子组成。根据弗吉尼亚理工大学的说法,当这些材料与水、氧气以及彼此结合时,它们可以改变彼此的分子结构。原子和分子由质子、中子和电子组成,因此结构的改变通常会导致特定原子所拥有的电子数量发生变化。土壤的氧化和还原涉及土壤材料之间发生的电子交换。
功能
根据弗吉尼亚理工大学的说法,当一种材料或元素失去电子而另一种材料或元素获得失去的电子时,氧化和还原过程同时发生。结果,这些过程被称为氧化还原反应,因为一个反应不能在没有另一个反应的情况下发生。实际上,氧化部分进行了一半的反应,而还原部分进行了另一半,这使得该过程的每个部分都是一个半反应。随着材料失去和获得电子,它们的行为可能会有所不同,因为它们的物理结构已经改变。
氧化还原
土壤中发生的化学反应取决于每种材料的物理组成。根据 Chemguide,当发生氧化反应时,一种材料被认为是氧化剂,而另一种材料则成为还原剂。氧化涉及电子损失,因此氧化剂或材料会将电子损失给另一种材料。接收电子的材料成为还原剂,因为它减少了另一种材料所具有的电子数量。土壤中氧气和水的存在会增加氧化还原反应的可能性,具体取决于土壤材料的物理组成。
标准还原电位
根据弗吉尼亚理工大学的说法,土壤中可用电子的数量可以决定氧化还原反应的可能性。高含水量或浸水土壤等条件会增加可用电子的数量。标准还原电位或 Eh 值表示土壤中发生电子交换的速率。高 Eh 值表示存在大量电子,而低 Eh 值表示数量少。干燥的土壤通常具有较低的 Eh 值。这种测量可以帮助确定特定的土壤环境是否可以保留其营养物质。
注意事项
根据弗吉尼亚理工大学的说法,随着材料被氧化(获得电子),它们会获得电荷,最终会降低材料的结构成分。这可能是好事也可能是坏事,具体取决于降解的材料。当土壤元素适当匹配引起污染物物质氧化时,氧化还原反应可用于消除有机或无机污染物。就土壤养分枯竭而言,饱和或涝渍条件会导致现有微生物材料耗尽土壤养分,因为这些生物以可用氧气为食。当没有氧气可用时,微生物将与任何可用材料发生还原反应。
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