Potenzial redox del terren

Quest articol chì l'è scrivuu in lombard, grafia milanesa.

El potenziàl redox del terrén o potenziàl de òssido-riduzión a l’è el potenzial de riduzión del terrén consideràa ‘me sistèma chimico-fisich complèss indoe succeden tanti reazión de òssido-riduzión. Quèll parametro chì, l'è sossènn correlàa a la disponibilità de ossìgen e, donca, al grad de aerazion del soeul, a l’è ‘n’indicadór de l’adrèss ciapàa d'on quaj procèss chimich o biochimich, che l'influenza per fòrza la fertilità del terrén.

Fondament de chimica

Per savenn pussee, varda l'articol Potenzial standard de riduzion.

In chimica, a ògni reazión de òssido-riduzión a gh’è associàa on parameter, el potenzial standard de riduzion (E₀), che ‘l misura, in condizion ambientaj standard, el potenzial a l'elèttrodo riferii a l'elèttrodo standard a idrògen. Quèll parametro chì el pò 'vègh di valor positìv o negativ e l’è on indicador de la spontaneitàa de la reazión de òssido-riduzion: ògni specie chimica la se troeuva ind on specifich stat de ossidazion; in presenza d'on agent ossidant (o redusent) la pò ossidàss (o redùsess) in resón de la differenza del potenziàl standard de riduzion.

I speci cont i valór pussée alt del potenziàl de riduzión (E₀ positìv) i gh'hann el comportamént di agént ossidant, inveci quèj cont i valór pussée bass fànn el mestée di agént redusént. El valór del potenziàl de reduzión d’ona cèrta còbbia redox (per esempi, on metall al stat elementàr e l'istèss al stat iònich) l’offrìss anca on segnàl del stat de ossidazion d’on elemént in condizion ordinari. Per esempi, la còbbia redox cont el valór pussée alt del potenziàl de riduzion standard l’è el F₂/2F^- (E₀ = +2,87); quèst el voeur dì che ‘l fluòro, in condizion normàj, el se treouva semper al stat de ion negatìv. El fluòro al stat elementar (F₂) a l’è reatìv foss per via de la soa instabilità e in presenza d’ona qualsessia specie chimica che la sia suscettìbel a vèss ossidada, el fa el mestée de l'agént ossidant, ò ben el ghe trà via di elettron. Vicevèrsa, la còbbia Li/Li⁺ a l’è quèlla cont el valór pussée bass del poetenziàl (E₀ = -3,04), per quèst el litio el se troeuva, in condizioni ordinari, allo stat de ion positìv; el litio metàllich, donca, l’è on fòrt redusént e ‘l se òssida a la svèlta anca in presenza d’on leggér agént ossidant.

Effètt in sul terren

Tab. 5 - Scala del potenziàl de riduzión standard di agént ossidant present in del terrén
Mèzza reazión	E0 (V)
2H+(aq) + 2e− → H2(g)	0,00
C(s) + 4H+ + 4e− → CH4(g)	+0.13
S(s) + 2H+ + 2e− → H2S(g)	+0.14
HSO4−(aq) + 3H+ + 2e− → 2H2O(l) + SO2(aq)	+0.16
SO42−(aq) + 4H+ + 2e− → 2H2O(l) + SO2(aq)	+0.17
CO2(g) + 4H+ + 4e− → C(s) + 4H2O	+0.21
Cu2+(aq) + 2e− → Cu(s)	+0.34
SO2(aq) + 4H+ + 4e− → S(s) + 2H2O	+0.50
Cu+(aq) + e− → Cu(s)	+0.52
O2(g) + 2H+ + 2e− → H2O2(aq)	+0.70
Fe3+(aq) + e− → Fe2+(aq)	+0.77
NO3–(aq) + 2H+ + e− → NO2(g) + H2O	+0.80
MnO2(s) + 4H+ + 2e− → Mn2+(aq) + 2H2O	+1.23
O2(g) + 4H+ + 4e− → 2H2O	+1.23
Legenda: (aq) deslenguàa in soluzion (g) gas (l) liquid (s) sòlid minga solubil

El terrén l’è on sistèma chimich complèss indoe succéden anca i reazion de òssido-riduzión; in alter paròll, in fonzión di fattór conligàa a l’ambient, el terrén el fa el mestée de l’agént ossidant oppùr redusént in di confront d'ona quaisevoeur specie chimica. Quèll’azion chì la vèn voltada spontaniament ind on ambient 'ndoe gh’è de nòrma sia l’acqua sia l’aria, che i sò situazion estrèmm hinn in corrispondenza de la condizion del terren sòtt’acqua del tutt (assenza de aria) e de la aerazion massima (assenza de acqua). In quèj condizion chì el podè redusént del terrén l’è denter ind la scala del potenzial standard de riduzion, in del'intervàll comprés infra la riduzion dell'ossìgen molecolàr (O₂/H₂O, E₀=1,23 V), in condizion de assenza d'acqua e màssima aerazion, e la riduzión del ion idrògen (H⁺/H₂, E₀=0 V), in condizioni de assenza di ossìgen quand che 'l terrénn tutt sòtt’acqua.

Ind la tabèll 5 a hinn raportàd i reazión de riduzión pussée important che pòden capità in del terrén in quèll’intervàll chì, ancabén che ona quajvuna de quèj reazion chì la gh’hà nò on interèss prategh in tèrmen quantitatìv. L’ordin del capità di reazzion in relazion cont el potenziàl standard l’è destaccàa de quèll teòrich e ‘l ghe và adrée a di meccanismi comandàa de la complessità del sistèma soeul . El risultàa l’è che sia i stat ossidàa, sia quèj redòtt di speci chimich indicàa in tabèlla gh’hànn de vèss present in manera stàbil dedenter del camp de variazión del potenziàl fra 0 e +1,23 V. El discors l’è divèrs per i speci che ‘l sò potenzial de riduzion l’è foeura de quèj limit chì.

Per esempi, la còbbia Fe²⁺/Fe, de già che la gh’hà on potenziàl standard de -0,44 V, l’è foeura de quèll intervàll chì, inveci la cobbia Fe³⁺/Fe²⁺, cont on potenziàl de +0,77 V, l’è denter del tutt. Quèst el voeur dì che ‘l fèrr el pò trovàss in del terrén, a segonda di casi, sòta la forma del ion fèrrich (Fe³⁺) o de ion ferrós (Fe²⁺), ma mai in forma metallica (Fe). Defàtt, anca in condizion fortement redusent, el fèrr elementàr l’è instàbil perché innanz de la soa formazion la succéd la riduzion del ion idrogen a idrògen elementàr (H₂). A l’istèssa manera, el clòro molecolàr (Cl₂) l’è minga present in di soluzión acquós e in del terrén per la soa instabilità a càosa del potenziàl de +1,36 V relatìv a la soa riduzion a ion Cl^-: anca in condizión de fòrta ossidazión, innanz de la formazión del clòro molecolàr la capitarà l'ossidazion de l'ossìgen de l'acqua a ossìgen molecolàr.

El potenziàl redox del terrén el ven rilevàa cont el potenziòmeter e donca el ven esprèss in Volt, de tutt i maner in letteratura a se dopera anca ona scala numerica composta di gradi rH, ottegnuda con l'aplicà l’operador matematich r a l’istèssa manera de l’operador p del pH. El princippi in sul quàl la scala rH l’è fondada l’è quèll che ‘l potenziàl de ossidoriduzion el pò vèss correlàa al svilùpp de idrògen molecolar (H₂), rilevàa per mèzz de la misurada de la soa concentrazion in tèrmen de pression parzial ([H₂]). L'ìndes rH el sortìss foeura con l’aplicà quèlla fórmola chì:

$rH=\log {\frac {1}{[H_{2}]}}$

De sorapù el grad rH l’è ligaa al pH e al potenziàl de ossidoriduzion d’ona realzion lineà de proporzionalità dirètta :

$rH=33,8\cdot E+2\cdot pH$

De conseguenza el grado rH l’aumenta cont el pH e cont i condizión de ossidazión.

La scala di grad rH la va d’on mìnim teòrich egual de 0 a ’n màssim reà, sperimentàl, eguàl de 42. El valór mìnim el corispond al màssim grad de riduzion cont ona pression parzial de l’idrògen sviluppàa egual de quèlla atmosferega ([H₂]=1, rH=0) e ‘na pression parzial de l'ossìgen possibilment nagòtt. ([H₂]=10⁴², rH=42). In del’intèrna de quèsta scala chì a gh’è on valór de rH indoe la pressión parziàl de l'idrògen e quèlla de l'ossìgen hinn l’istèss. Quèll valór chì, a pH 7 e a 20 °C, l’è egual de 27,7 e ‘l corespónd a ‘n potenziàl de òssidoriduzion egual de circa 0,40 V. In del terrén i valór efetìv de potenziàl sperimentàj vànn d’on mìnim de l‘ordin de -0,22 V a'n màssim de l'ordin de 0,6 V (rH=6,56-34,28). De nòrma i valór di terrén se cologhen denter ind on camp de variabilità comprés infra 0 e 0,6 (rH=14-34,28).

El lìmit de 0,40 V (rH 27,7 a pH 7) l’è el pont de equilibri infra i procèss de riduzión e quèj de ossidazion: sòta quèll valór chì i riduzion dòminen (ambiént redusént), de sora dòminen i ossidazión (ambient ossidànt). I equilibri che se istituìssen ind la microflòra di microb del terrén, dipenden del valór del potenzial de riduzion, con di conseguenz important in sul stat de fertilità chimica, in su l’aspètt de la nutrizion, e in sui condizion de vita di piant de mèdesim.

I condizion òttim hinn quèj che l’rH l’è compres infra 26 e 30. Quèj condizión chì hinn tipich di terrén che gh’hànn on bon tenór de collòid, ch'a hinn ben strutturàa e soffrissen nò i ristagn idrich persistent. I conseguenz principàj hinn quèsti chì:

• disponibilità de ossìgen, che ‘l servìss per el svolgiment di procèss de respirazion sia per i piant sia per i microorganismi aeròbich;
• equilibri sostanzial infra la mineralizzazion e l’humificazion de la sostanza organica;
• disponibilità de l'azòto in forma nitrica;
• disponibilità del fèr e del solfer in di sò form digeribil di piant (Fe³⁺, HSO₄^- e SO₃^2-);
• assenza de speci chimich fito-tòssich (solfur e Mn²⁺).

Di valór tròpp alt del potenziàl de òssidoriduzion (rH>30), ancabén chei pregiudichen mnò la vita di piant, gh’hànn di conseguenz in sul stat de fertilità del terrén, de già che la fòrta areazion la spòsta l’equilibri di trasformazion de la sostanza organica vèrs la mineralizzazion. Quèj condizion chì, se treouven in di terrén pòver de collòid, cont ona tessidura grossolana o sciòlta (tròpp ricch de scheleter o de sabbia) e sogètt a di perìod pù o manch longh de carenza idrica. Quèj condizion chì gh’hànn di conseguenz in sul podè assorbent del terrén, in sul sò stat struttural e in su la nutrizion de l’azòto, ma pòden vèss controllàa ind la manera giusta per mèzz de la tècnica cultural.

Di valór tròpp bass del potenziàl de òssidoriduzion (rH 18-20) se treouven in di terrén tròpp mirco-porós, mal-strutturàa e mal-drenàa, sogètt a di perìod longh de ristagn idrich anca se temporani. I conseguenz principàj hinn quèsti chì:

• la mancanza de ossìgen, cont el ris’c de asfissia di radìs di piant minga adattàa e domini di microorganismi anaeròbi (desnitrificant, fèr-reduttór, solfaa-reduttór, metàn-batteri, ecc.);
• la fermada de la mineralizzazion e l'humificazion stentada, e de conseguenza accùmul de sostanza organica minga scompòsta;
• la perdita rilevanta de azòto per desnitrificazion;
• el fér el diventa minga solùbil in forma di fèr ferrós;
• la riduzion di solfaa e de conseguenza la pèrdita del solfer digerìbil e l'accùmul del solfer elementàr e di solfur;
• la comparsa de sostanz fitotòssich (solfur, manganes II).

A bon cunt l'ambient redusént l’è sfavorévol minga domà per i sò conseguenz in sui cicli biogeochimich e in su la nutrizion di piant, ma anca perchè l'è responsàbil di condizion contra de la vita per via de la mancanza de l’ossigen e di fenòmen de tossicità ai quàj hinn bònn de resìst domà i piant acquatich. El vèss semper sòta l’acqua el fa de manera de creà on ambient redusént tal de favorì i procèss de riduzion del carbòni, de l'accùmul del carbòni elementàr (torbificazión) e del svilupp de l'idrògen e del metano. Quèj condizion chì succeden in di terrén sòtt'acqua di palùd.

Vos correlad

• Vocazion ambiental di piant

Bibliografia

• Autori vari, Paolo Sequi (a cura di), Chimica del suolo, Bologna, Pàtron, 1989.
• Luigi Giardini, Agronomia generale, 3, Bologna, Pàtron, 1986.
• Alda Belsito; et al., Chimica agraria, Bologna, Zanichelli, 1988.