Geografia Solurilor Lp 1 Noţiuni Elementare De Chimie întrebuinţate în Pedologie

Geografia solurilor Lp 1 Noţiuni elementare de chimie întrebuinţate în pedologie Atomii sunt cele mai mici particule care alcătuiesc corpurile simple. Masa, dimensiunea şi comportarea chimică a atomilor unui element sunt identice. Atomul este particula limită a unei substanţe, indistructibilă prin mijloace chimice obişnuite. Mişcarea permanentă a atomilor şi moleculelor este cauza fenomenelor chimice (desfacerea moleculelor şi recombinarea atomilor), precum şi a celor fizice. Componentele atomului. În 1897 s-a stabilit că atomii sunt particule foarte mici şi stabile, sunt sisteme compuse din două părţi: 1. nucleul central, încărcat pozitiv, greu, astfel încât în el este concentrată aproape întreaga masă a atomului; 2. electronii, care se mişcă în jurul nucleului, încărcaţi negativ, cu o masă mult mai mică decât a nucleului şi într-un astfel de număr încât sarcinile lor negative să compenseze sarcinile pozitive ale nucleului. Structura atomilor este lacunară, extrem de afânată, deoarece diametrul nucleului şi al electronilor este de 10 000 de ori mai mic decât al atomilor. Nucleul concentrează aproape întreaga masă, întrucât masa electronului este de cca 2000 de ori mai mică decât masa atomului de H. Nucleul este încărcat pozitiv, numărul de sarcini pozitive fiind egal cu numărul de electroni din învelişul de electroni al unui atom neutru şi coincizând cu numărul de ordine Z al elementului din sistemul periodic. În componenţa nucleului intră două tipuri de particule elementare denumite nucleoni: 1. protonii, nucleoni cu sarcină pozitivă; 2. neutronii, nucleoni cu sarcină nulă. Un nucleu atomic este definit de următoarele variabile: numărul atomic Z (număr de ordine, număr protonic), care este dat de numărul protonilor sau numărul sarcinilor pozitive elementare dintr-un nucleu atomic; numărul de masă A (număr nucleonic) este dat de suma nucleonilor (protoni + neutroni) dintr-un nucleu atomic, fiind foarte apropiat ca valoare de masa atomică a elementului;

1

numărul neutronilor (N = A - Z ) este egal sau mai mare decât numărul protonilor, în afară de nucleul de H care este alcătuit dintr-un singur proton; numărul izotopic, indică excesul de neutroni în raport cu protonii într-un nucleu şi este dat de relaţia N – Z. Specia de atomi care are acelaşi număr atomic Z se numeşte element (v. Tabelul periodic al elementelor). Izotopii sunt specii de atomi care au acelaşi număr atomic Z, dar numere de masă A diferite, din cauza numărului de neutroni diferit. Electronii sunt aşezaţi în jurul nucleului, pe anumite orbite (K, cea mai apropiată de nucleu, L, M, N, O, P şi Q cea mai îndepărtată de nucleu), energia lor crescând cu îndepărtarea de nucleu. În fenomenele chimice nu se modifică nucleele atomilor ci învelişurile lor electronice, astfel că prin pierderea sau câştigarea mai multor electroni, atomii se transformă în particule instabile din punct de vedere energetic, particule care poartă numele de ioni. În 1834 M. Faraday introduce termenul de ion (ion în lb. greacă → a merge) pentru a desemna particulele (atomi, molecule sau o grupare de atomi) cu exces de sarcini electrice pozitive sau negative, particule ce au un rol foarte important în realizarea legăturilor chimice. Ionii cu sarcină electrică negativă poartă numele de anioni, iar cei cu sarcină electrică pozitivă, cationi, aceştia din urmă având un rol foarte important în procesele pedogenetice. Moleculele sunt particule limită care mai păstrează compoziţia chimică, structura şi proprietăţile substanţelor pe care le compun. Moleculele sunt sisteme materiale formate din mai mulţi atomi, identici (în cazul substanţelor simple; ex. O2) sau diferiţi (în cazul substanţelor compuse; ex. H2O). În molecule atomii sunt legaţi între ei prin legături chimice. Moleculele substanţelor simple, care în condiţii normale se găsesc în stare gazoasă sunt biatomice (ex. O2, H2). Dacă centrul de greutate al sarcinilor pozitive coincide cu cel al sarcinilor negative molecula este nepolară. Când centrul sarcinilor pozitive şi cel al sarcinilor negative se găsesc în două puncte diferite molecula se va comporta, din punct de vedere electric, ca un dipol, deci va fi o moleculă polară (ex. molecula de apă). Un lucru important de ştiut este acela că între atomi, ioni şi molecule apar legături chimice, legături care înlesnesc de fapt formarea substanţelor din natură. Un rol important în aceste legături chimice îl are valenţa elementelor, care reprezintă

2

capacitatea lor de combinare cu alte elemente. În chimie valenţa unui element este dată de numărul atomilor de H cu care elementul respectiv se poate combina. Ea depinde de numărul electronilor din stratul exterior (strat de valenţă) pe care un atom îi poate ceda, primii sau pune în comun la formarea unei combinaţii chimice. Legăturile chimice sunt rezultatul interacţiunii învelişurilor electronice exterioare ale atomilor. Se disting mai multe tipuri: 1. legătură ionică, ce constă din atracţia ionilor de semn contrar, cu formarea unui compus chimic în care suma sarcinilor tuturor ionilor este egală cu zero; energia acestei legături este de ordinul zecilor de kilocalorii; 2. legătură covalentă, ce se realizează prin perechi de electroni comuni ambilor atomi; există covalenţe simple (o pereche de electroni comuni) sau multiple (mai multe perechi de electroni comuni); energia acestei legături este de ordinul sutelor de kilocalorii; 3. legătură metalică, ce se realizează prin intermediul unor electroni puşi în comun de atomii metalelor în stare solidă sau lichidă. În compuşii chimici legăturile nu sunt pure ci au un caracter intermediar, parţial ionic şi parţial covalent. Şi între molecule există legături chimice, însă mai slabe: 1. prin intermediul punţilor de cationi, când între doi atomi sau molecule cu electronegativitate mare se interpune un cation care face legătura; 2. legături de tip dipol, ce apar la moleculele ce au distribuite sarcinile pozitive şi negative sub formă de dipol; pot să apară legături dipol – dipol, dipol – moleculă nepolară şi moleculă nepolară – moleculă nepolară; energia acestor legături este de cca 1 kcal; Reţelele cristaline. Acestea sunt un aranjament ordonat de particule într-o reţea geometrică regulată. Cristalele sunt alcătuite dintr-o succesiune de planuri intersectate. În punctele de intersecţie se află particule (atomi, ioni sau molecule). În cuprinsul reţelei aranjamentele reciproce ale particulelor se repetă. Cristalele sunt particule cu feţe plane, muchii şi colţuri (ex. tetraedrii de Si). Forţele care leagă particulele în reţeaua cristalină sunt legături chimice şi intermoleculare. Starea amorfă (amorphos în lb. greacă → fără formă) este opusul stării cristaline, fiind o stare instabilă din punct de vedere fizico-chimic, trecând cu timpul în stare cristalină.

3

Sistemele disperse sunt sisteme eterogene în care o substanţă este dispersată în alta, denumită mediu de dispersie (apă, aer, soluţia solului). Ambele pot fi prezente în diferite stări de agregare. După gradul de dispersie (mărimea particulelor) se disting: 1. dispersii grosiere, când dimensiunea particulelor dispersate este mai mare de 0,001 mm (suspensii şi amestecuri eterogene); 2. dispersii fine (coloizi), când dimensiunea particulelor dispersate este cuprinsă între 1 şi 0,1 µ (aici intră particulele care formează sistemul coloidal al solurilor); 3. sisteme omogene (soluţii), când dispersia are loc la scară moleculară sau ionică. Structura compuşilor organici În alcătuirea compuşilor organici C este elementul de bază, alături de care mai apar şi elemente anorganice cum sunt: H, O, N, S, P etc. Toate substanţele organice au proprietatea de a se carboniza (descompunere prin ardere) deoarece conţin carbon. Existenţa unui număr foarte mare şi variat de compuşi organici are la bază două proprietăţi specifice ale carbonului şi hidrogenului: 1. proprietatea unică a C de a se uni în număr nelimitat cu el însuşi, formând lanţuri sau catene; 2. proprietatea comună a C şi H de a forma legături covalente stabile. Atomul de C este tetracovalent (fig. 1). El poate fi primar (a), secundar (b), terţiar (c) şi cuaternar (d), în funcţie de numărul de legături pe care le formează cu alţi atomi de carbon.

Fig. 1. Catene ale atomilor de carbon

Legătura chimică între elementele substanţelor organice este de natură covalentă (punere în comun de electroni între atomi, cu formarea de molecule nepolare sau polare). Covalenţa nepolară se stabileşte între atomi de nemetale identici, cu acelaşi Z, în timp ce covalenţa polară se stabileşte între atomi de nemetale diferite, cu Z diferit. Simbolul covalenţei este liniuţa de covalenţă (ex. C – C).

4

Notaţii folosite pentru orizonturile de sol şi pentru unele caracteristici ale acestora Orizonturile individuale ce apar în profilul de sol O – orizont organic nehidromorf: Ol – orizont organic de litieră (slab descompus); Of – orizont organic de fermentaţie (moderat descompus); Oh – orizont organic de humificare (puternic descompus). T – orizont organic hidromorf (turbos): Tf – orizont organic hidromorf fibric (slab descompus); Th – orizont organic hidromorf hemic (moderat descompus); Ts – orizont organic hidromorf sapric (puternic descompus). A – orizontul mineral sau organo-mineral, format în partea superioară a solului prin acumularea de materie organică humificată (humus): Am – orizont A molic; Au – orizont A umbric; Ao – orizont A ocric; Aom – orizont A ocric cu caracteristici de A molic; Aou – orizont A ocric cu caracteristici de A umbric; Ay – orizont A vertic; Ame – orizont A molic-eluvial; Ap – orizont A prelucrat; Aţ – orizont A înţelenit. E – orizont mineral îmbogăţit în fracţiuni de nisip şi praf datorită eluvierii argilei, materiei organice sau oxizilor de Fe şi Al: El – orizont E luvic; Ea – orizont E albic; Es – orizont E spodic. B – orizont mineral sau organo-mineral situat sub un orizont A sau E: Bv – orizont B cambic; Bt – orizont B argiloiluvial; Btna – orizont B natric sau soloneţic; Bs – orizont B spodic;

5

Bhs – orizont B humico-spodic; By – orizont B vertic. C – orizont mineral format din material neconsolidat, relativ neafectat de procesul de solificare: Cca – orizont C carbonato-iluvial; Cpr – orizont C pseudorendzinic. R – orizont de rocă consolidată (compactă): Rrz – orizont R rendzinic (calcare, dolomite, gips, roci magmatice şi metamorfice bazice şi ultrabazice). D – orizont desfundat.

Orizonturi de hidromorfie şi de salinizare intensă G – orizont de glei: Go – orizont de oxido-reducere sau gleizat (moderat-puternic gleizat); Gr – orizont de reducere sau gleic (foarte puternic-complet gleizat). W – orizont de stagnoglei sau pseudoglei. sa – orizont salic. na – orizont alcalic sau natric.

Orizonturi de tranziţie şi de asociere Orizonturi de tranziţie: A/B – orizont de tranziţie între A şi B, cu predominarea caracteristicilor din A. A/E – orizont de tranziţie între A şi E, cu predominarea caracteristicilor din A. A/C – orizont de tranziţie între A şi C. A/G – orizont de tranziţie între A şi G. A/R – orizont de tranziţie între A şi R. A+B – tranziţie cu caracter glosic între orizontul A şi B, cu predominarea particulelor aduse din A. A+E – tranziţie cu caracter glosic între orizontul A şi E, cu predominarea particulelor aduse din A. E/A – orizont de tranziţie între A şi E, cu predominarea caracteristicilor din E. E/B – orizont de tranziţie între E şi B, cu predominarea caracteristicilor din E. E+B – tranziţie cu caracter glosic între orizontul E şi B, cu predominarea particulelor aduse din E.

6

B/A – orizont de tranziţie între A şi B, cu predominarea caracteristicilor din B. B/E – orizont de tranziţie între E şi B, cu predominarea caracteristicilor din B. B/C – orizont de tranziţie între B şi C. B/R – orizont de tranziţie între B şi R. B/G – orizont de tranziţie între B şi G. B+A – tranziţie cu caracter glosic între orizontul A şi B, cu predominarea particulelor din B. B+E – tranziţie cu caracter glosic între orizontul B şi E, cu predominarea particulelor din B. C/G – orizont de tranziţie între C şi G. C/R – orizont de tranziţie între C şi R.

Orizonturi de asociere: AW – orizont A pseudogleic. Aw – orizont A pseudogleizat. Ay – orizont A vertic. Amsa – orizont A molic salic. Aosa – orizont A ocric salic. Aona – orizont A ocric alcalic. Aosana – orizont A ocric salic alcalic. BW – orizont B pseudogleic. Bw – orizont B pseudogleizat. Bty – orizont B argiloiluvial vertic. Btysc – orizont argiloiluvial vertic salinizat. Bvx – orizont B cambic fragipanic. CGosa – orizont C gleizat salic.

Caracteristici pedogenetice suplimentare notate prin sufixuri k – prezenţa carbonaţilor. y – caracter vertic. x – caracter fragipanic. e – acumulare reziduală de cuarţ (caracter luvic slab). g – gleizare slabă. w – pseudogleizare. sc – salinizare.

7

ac – alcalizare. l – caracter lamelar. m – caracter melanic. f – orizont pedogenetic îngropat. h – acumulare de humus.

8