المواد العضوية
يعبر مفهوم المادة العضوية عن المركبات التي تعتمد على عنصر الكربون، والتي تتواجد بشكل وفير في الطبيعية. تُعرف الكائنات الحية بأنها عضوية نظرًا لتشكلها من مركبات عضوية، مثل الكربوهيدرات، الدهون، البروتينات، والأحماض النووية. عند موت الكائنات الحية، تتعرض هذه المركبات للتحلل، حيث يتم تقسيمها إلى مركبات أصغر وأبسط.
تتحول المواد العضوية الناتجة عن الكائنات الحية إلى جزء من البيئة المحيطة. لذا، تكتسب المواد العضوية مكانة هامة في النظام البيئي، مثل النظام البيئي للتربة، حيث تُضخ المواد العضوية إلى التربة أو تتواجد في المسطحات المائية، مما يساهم في توفير التغذية للكائنات الحية.
المواد العضوية البسيطة
حوالي ثلث المركبات التي تُنتج صناعيًا هي مركبات عضوية. جميع الكائنات الحية مصنوعة من هذه المركبات، ويتضح ذلك أيضًا في معظم الأغذية، الأدوية، ألياف الملابس، والبلاستيك. أبسط نوع من المركبات العضوية هو الهيدروكربونات، التي تتكون بالكامل من الكربون والهيدروجين. تشكل المواد مثل البترول والغاز الطبيعي مخاليط معقدة من العديد من أنواع الهيدروكربونات المختلفة التي توفر المواد الخام للصناعة الكيميائية.
تصنف الهيدروكربونات إلى أربع فئات رئيسية على النحو التالي:
- الألكانات، التي تحتوي فقط على روابط كربون-هيدروجين وكربون-كربون أحادية.
- الألكينات، التي تحتوي على رابطة كربون-كربون مزدوجة واحدة على الأقل.
- الألكينات، التي تحتوي على رابطة كربون-كربون ثلاثية واحدة على الأقل.
- الهيدروكربونات العطرية، التي تحتوي عادةً على حلقات من ست ذرات كربون، بتوزيع روابط مفردة ومزدوجة فيما بينها.
تُعرف الألكانات أيضًا باسم الهيدروكربونات المشبعة، بينما تُعتبر الهيدروكربونات التي تحتوي على روابط متعددة (مثل الألكينات والألكينات والعطرية) غير مشبعة.
الكربون والمواد العضوية
يستخدم مصطلح الكربون في التربة في بعض الأحيان كمرادف للمادة العضوية. بما أن الكربون يعد لبنة البناء الأساسية لجميع الجزيئات العضوية، فإن كمية الكربون الموجودة في التربة ترتبط بصورة وثيقة بإجمالي كمية المواد العضوية.
عندما يتحدث الناس عن كربون التربة بدلاً من المواد العضوية، فإنهم غالبًا ما يشيرون إلى الكربون العضوي، أي مقدار الكربون الموجود في الجزيئات العضوية في التربة. تبلغ كمية المواد العضوية في التربة تقريبًا ضعف مستوى الكربون العضوي. ومع ذلك، في العديد من أنواع التربة بالمناطق المتجمدة والمناطق شبه القاحلة، يكون من الشائع وجود شكل آخر من الكربون، وهو الحجر الجيري، الذي يمكن أن يظهر إما كخرسانة دائرية أو موزع بالتساوي في التربة.
الجير هو كربونات الكالسيوم، ويحتوي على الكالسيوم والكربون والأكسجين، وهو شكل غير عضوي (معدني) من الكربون. حتى في المناخات الرطبة، عندما يكون الحجر الجيري قريبًا من السطح، قد يتواجد جزء منه في التربة. وبذلك، تتضمن الكمية الإجمالية لكربون التربة كلاً من الكربون العضوي وغير العضوي، لذا لا يمكن تقدير محتوى المادة العضوية ببساطة من خلال مضاعفة نسبة الكربون الإجمالية.
التحلل الطبيعي للمواد العضوية في التربة يشبه عملية احتراق الخشب في الموقد. عندما يصل احتراق الخشب إلى درجة حرارة معينة، يتفاعل الكربون الموجود في الخشب مع الأكسجين من الهواء ليشكل ثاني أكسيد الكربون، وبهذا الحدث يُحرر الطاقة المخزنة في المركبات الكيميائية الموجودة في الخشب على شكل حرارة، خلال عملية تسمى الأكسدة.