Phản ứng Ôxi hoá - Khử

Phản ứng oxy hoá khử của đất Khái niệmvề phản ứng oxy hoá khử Oxy hoá khử là quá trình diễn ra phổ biến trong đất, đặc biệt là đất lúa nước. Quá trình này giữ một vai trò quan trọng đối với độ phì nhiêu đất. Oxy hoá là kết hợp với oxy hay mất hydro. Trái lại khử oxy là mất oxy hay kết hợp với hyđro. Quá trình oxy hoá khử cũng liên quan đến sự chuyển dịch điện tử (electron)… Các chất oxy hoá (ký hiệu là ox) là những chất nhận điện tử. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phản ứng Ôxi hoá - Khử Phản ứng Ôxi hoá - KhửPhản ứng oxy hoá khử của đấtKhái niệmvề phản ứng oxy hoá khửOxy hoá khử là quá trình diễn ra phổ biến trongđất, đặc biệt là đất lúa nước. Quá trình này giữmột vai trò quan trọng đối với độ phì nhiêu đất.Oxy hoá là kết hợp với oxy hay mất hydro. Tráilại khử oxy là mất oxy hay kết hợp với hyđro.Quá trình oxy hoá khử cũng liên quan đến sựchuyển dịch điện tử (electron)… Các chất oxyhoá (ký hiệu là ox) là những chất nhận điện tử.Quá trình chất oxy hoá nhận điện tử gọi là quátrình khử. Các chất khử (ký hiệu là Red) lànhững chất cho điện tử, quá trình chất khử chođiện tử là quá trình oxy hoá. Cả hệ thống oxyhoá khử ký hiệu là Redox.Trong một phản ứng cụ thể chất oxy hoá và chấtkhử tạo thành cặp oxy hoá khử và được gọi làmột hệ thống oxy hoá - khử trong đất.Ví dụ:Trong đất có các chất oxy hoá là O2, NO3-,Fe3+, Mn4+, Mn3+, Cu2+ và vi sinh vật hiếu khí.Những chất khử là H2, Fe2+, Mn2+, Cu+ vi sinhvật yếm khí và các sản phẩm phân giải xác hữucơ trong điều kiện yếm khí. Tất cả các phản ứngoxy hoá khử đều có sự tham gia của vi sinh vật.Dù trong điều kiện oxy hoá hay điều kiện khửoxy, chất hữu cơ vẫn được phân huỷ chỉ khácnhau về tốc độ phản ứng và sản phẩm phângiải:Ảnh hưởng của trạng thái oxy hoá khử đến cácdạng sản phẩmphân giải xác hữu cơThành phần chất hữu cơ Sản phẩm oxy hoá(ox) Sản phẩm khử (Red)Cường độ oxy hoá khử được xác định bằngđiện thế oxy hoá khử, ký hiệu Eh, đơn vị làmilivon (mV), tính theo công thức:Eh (mV) = Eo + 59/ n.lg (ox)/ (red)Trong đó Eo là điện thế tiêu chuẩn, nghĩa là điệnthế phát sinh ở các điện cực nằm trong dungdịch có chất oxy hoá và chất khử oxy nồng độ1N và là hằng số với mỗi hệ oxy hoá khử.Ví dụ:Còn [ox] là nồng độ đương lượng của chất oxyhoá[Red] là nồng độ đương lượng của chất khửVí dụ: trong đất cụ thể nào đó có [Fe2+] = 0,1 Nvà [Fe3+] = 0,001 N thìEh = 770 + 59 lg0,001/ 0,1 = 625 mVHiện nay để xác định Eh đất người ta thườngdùng các máy đo (Eh meter) cho kết quả nhanhvà chính xác hơn việc xác định nồng độ cácchất oxy hoá, khử.Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình oxy hoá khử+ Trong đất có thể chứa nhiều hệ thống oxy hoákhử có nồng độ khác nhau nhưng Eh của đất sẽtương đương với trị số Eh của hệ thống oxy hoákhử có nồng độ chất khử và chất oxy hoá caonhất.+ Trong đất thoáng khí quá trình oxy hoá khửtrong đất được quyết định bởi nồng độ O2 tự dotrong không khí đất và O2 hoà tan trong dungdịch đất. Nồng độ oxy trong không khí đất vàtrong dung dịch đất càng cao thì Eh càng cao.+ Ðộ ẩm đất: đất khô có quá trình oxy hoá mạnhnên Eh cao, đất ẩm hoặc dư ẩm thì quá trìnhkhử mạnh nên Eh của đất thấp.+ Cây trồng: Eh đất phụ thuộc và loại cây trồng,mật độ cây. Eh xung quanh rễ cây cũng khácnhau. Ví dụ: gần rễ cây lúa mỳ Eh giảm vì rễ câylúa m ỳ tiết ra chất khử, gần rễ cây lúa nước Ehtăng do rễ lúa tiết ra oxy.+ Eh của đất có sự liên quan chặt chẽ với pH.Nếu trong dung dịch đất có nhiều ion H+ sẽ diễnra quá trình:2 H+ + 2e - = H2Khi thay đổi 1 đơn vị pH thì Eh thay đổi từ 57-59mV.Klak đề nghị biểu thị điện thế oxy hoá khử trongđất là rH2 theo công thức:rH2 (mV) = Eh/ 30 + 2 pH+ Các biện pháp canh tác:- Luân canh cây trồng cạn với cây trồng nướclàm cho Eh thay đổi rất mạnh.- Ðiều tiết độ ẩm đất làm cho Eh đất thay đổi.- Cày sâu kết hợp với bón nhiều phân hữu cơlàm cho Eh giảm, xới xáo đất làm tăng tínhthông khí thì Eh tăng.- Phơi ải đất lúa làm cho Eh tăng.- Mật độ cây trồng: rễ lúa nước tiết ra oxy làmEh của đất vùng xung quanh rễ tăng. Vì vậy lúanước cấy càng dày thì mật độ rễ càng cao, Ehcàng tăng và hàm lượng các chất khử cànggiảm.Ý nghĩa thực tiễn của phản ứng oxy hoá khử+ Ðiện thế oxy hoá khử là chỉ tiêu đánh giá tínhthông khí và tình hình cung cấp dinh dưỡngtrong đất. Các chất dinh dưỡng như NH4+,NO3-, PO43-, SO42-... được hình thành do tácđộng của hệ vi sinh vật đất trong những điềukiện cụ thể về pH, hoặc Eh nào đấy.Ví dụ: khi pH = 7, Eh khoảng 400mV thì NO3- bịkhử mạnh thành NO2 cây không dùng được.+ Các loại đất khác nhau có Eh khác nhau, trongmột phẫu diện Eh của các tầng khác nhau vàthường giảm theo chiều sâu. Eh phù hợp vớisản xuất nông nghiệp biến động trong phạm vi200-700 mV (đất lúa nước từ 200-300mV). Ehquá cao chứng tỏ quá trình oxy hoá trong đấtxảy ra mạnh. Mùn tiêu hao nhanh và một sốchất dinh dưỡng có thể bị cố định lại. Ngược lạinếu Eh quá thấp nghĩa là quá trình khử diễn ramạnh, sinh ra một số chất độc như H2S, CH4....+ Khi thay đổi Eh sẽ dẫn tới sự thay đổi một loạttrạng thái dinh dưỡng trong đất. Thí dụ: khi đổải, đất chuyển từ trạng thái oxy hoá sang trạngthái khử, Eh giảm mạnh. Lúc đó Fe3+ trong cáchợp chất bị khử thành Fe2+ (như Fe(OH)2 vàFeHPO4) làm đất giảm tính chua trong thời giankhoảng 1 tháng, hàm lượng lân dễ tiêu tăng lên,hàm lượng NH4+ cũng tăng (do chất hữu cơphân giải trong điều kiện yếm khí tạo ra NH4+)...đây là một quá trình có lợi vì cung cấp nhiềudinh ...