Реферат: Химия в хозяйстве

Министерство образования УкраиныЛицей при ЖИТИ

РЕФЕРАТ

ПО ХИМИИ НА ТЕМУ:

“Химияв хозяйстве”

Выполнил: ученик 3 группы

Свобода Денис

ЖИТОМИР2002

Земля как планета солнечной системы существует около4,6 млрд.

лет. Считают, что жизнь на ней зародилась 800—1000тыс. лет назад. Ученые обнаружили следы деятельности первобытного человека,возраст которых оценивается 600—700 тыс. лет. Эра земледелия насчитывает всеголишь 17 тыс. лет.

За многомиллионные эпохи вода, воздух, а затем и живыеорганизмы разрушали и измельчали каменные породы земной коры. Отмирая, живыеорганизмы образовывали перегной или, как его называют ученые, гумус. Онсмешивался с измельченной породой, склеивал и цементировал ее. Так зарождаласьпочва на нашей планете. Первая почва послужила основой развития последующихболее крупных растений, которые, в свою очередь, способствовали новомуускоренному образованию гумуса. Еще с большим ускорением процесс почвообразованиястал протекать с появлением животных, особенно населявших почвенный слой.Превращению органического вещества в гумус способствовали различного родабактерии. Образование и распад органических веществ в почве считается главнойпричиной почвообразования.

Таким образом, почва состоит из минеральной и органической(гумуса) частей. Минеральная часть составляет от 90 до 99 % и более от всеймассы почвы. В ее состав входят почти все элементы периодической системы Д. И.Менделеева. Однако основными составляющими минеральной части почв являютсясвязанные в соединения кислород, кремний, алюминий и железо. Эти четыреэлемента занимают около 93 % массы минеральной части. Гумус является основнымисточником питательных веществ для растений. Благодаря жизнедеятельностинаселяющих почву микроорганизмов происходит минерализация органическоговещества с освобождением в доступной для растений форме азота, фосфора, серы идругих необходимых для растений химических элементов. Органическое веществооказывает большое влияние на формирование почв и изменение ее свойств. Приразложении органических веществ почвы выделяется углекислый газ, которыйпополняет приземную часть атмосферы и ассимилируется растениями в процессефотосинтеза. Однако какой-бы богатой питательными веществами ни была почва,рано или поздно она начинает истощаться. Поэтому для поддержания плодородия внее необходимо вносить питательные вещества (удобрения) органического илиминерального происхождения. Кроме того, что удобрения поставляют растениямпитательные вещества, они улучшают физические, физико-механические, химическиеи биологические свойства почв. Органические удобрения в значительной степениулучшают водно-воздушные и тепловые свойства почв. Способность почвы поглощатьпары воды и газообразные вещества из внешней среды является важнойхарактеристикой. Благодаря ей почва задерживает влагу, а также аммиак,образующийся в результате разложения органических веществ и служащий важнымпитательным веществом.

Почвы обладают ионообменными свойствами, аналогичнымисвойствам ионообменных смол. Благодаря им почвы задерживают катионы и анионысолей и постепенно замещают их на другие, поступающие извне. При избытке влагиэти анионы легко вымываются из поверхностных слоев почв и переносятся в болееглубокие слои. Считают, что в подземные воды уходит до 13 % нитратного азота,содержащегося во вносимых на поля удобрениях. Поэтому нитратные удобрениявводят в почву во время посева или в период развития растений в виде подкормки.

Для развития и роста растению необходимо многоразличных химических элементов. Их растения берут главным образом из почвы. Снаибольшей скоростью почва истощается азотом, фосфором и калием. Эти химическиеэлементы усваиваются растениями в наибольшем количестве и поэтому дляподдержания плодородия полей в почву необходимо вносить соответствующиеудобрения. На протяжении тысячелетий земледелие знало лишь органическиеудобрения — различные отходы хозяйства и прежде всего навоз. Однако даже всбалансированном хозяйстве, где растениеводство сочетается с животноводством,внесение в почву навоза не обеспечивает восполнения азота и фосфора, выведенныхиз почвы с урожаем.

Продукцию растениеводства делят на товарную инетоварную. Например, зерно и овощи — товарная продукция. Она направляется кпотребителю и содержащиеся в ней химические элементы в основном не возвращаютсяна поля. Солома, ботва, пожнивные остатки и корни, как правило, возвращаются впочву. Солома идет на подстилку и возвращается в почву в виде навоза, а ботва идругие отходы запахиваются. Товарная продукция содержит много азота и фосфора,а нетоварная — содержит много калия. Таким образом, в результате круговоротавеществ в земледелии калий может быть в основном возвращен в почву, а возвратазота и фосфора не обеспечивается даже внесением навоза.

Поэтому какие бы ни были предубеждения противминеральных удобрений, в научно обоснованных количествах их необходимо вноситьв почву.

Установлено, что каждая тонна кукурузы забирает изземли 55 кг питательных веществ, тонна колосовых — примерно 60 кг, а тоннахлопчатника — почти 120 кг. Такого рода цифры позволяют вести расчет вносимых впочву удобрений. Безусловно, при этом ведется учет различного рода потерьудобрений.

Соединения азота (оксиды и азотная кислота) в небольшихколичествах образуются в атмосфере. Вследствие электрических разрядов азотвзаимодействует с кислородом в соответствии с уравнением

Na2 +O2 = 2NO

Далее оксид азота окисляется до диоксида:

2NO+02 = 2N02

В присутствии кислорода и воды последний превращаетсяв азотную кислоту:

4NO2 + О2+ 2Н2О = 4НNОз

С атмосферными осадками на 1 га площади в годпоступает 2,5—4 кг связанного азота. За счет свободно живущих в почве бактерийи грибков (азотофиксаторов), ассимилирующих атмосферный азот, 1 га почвыежегодно получает от 5 до 15 кг связанного азота. Если учесть, что даже приурожае озимой пшеницы 25 ц с зерном из почвы уносится около 70 кг связанногоазота, то станет ясно, что естественного пополнения азотом почв никакнедостаточно. Однако уместно подчеркнуть, что клубеньковые бактерии бобовыхрастений и особенно бобовых трав поставляют в почву в год 100—200 кг связанногоазота на 1 га. Зерновые бобовые, хотя и дают почве несколько меньше (до 70кг), но тем не менее это может позволить обойтись без азотных удобрений. Такимобразом, при использования клевера и люцерны и при рациональном севооборотеазотный баланс в почве может быть достигнут.

Если содержание связанного азота различным путем почваможет восполнять, то источников естественного пополнения почв фосфором нет. Егонеобходимо вносить с тем или иным видом удобрений.

Навоз. Внавозе в среднем содержится 0,5 % связанного в химические соединения азота,0,25 % фосфора и 0,6 % калия. Содержание этих питательных элементов зависит отвида скота, характера скармливаемых кормов, от вида подстилки и других факторов.Кроме азота, фосфора и калия навоз содержит все элементы, включая имикроэлементы, необходимые для жизни растений. В качестве подстилки используютсолому, опилки, но наилучшей считается торф. Подстилка позволяет лучшесохранять в навозе питательные вещества.

Ценным и быстродействующим средством является навознаяжижа. Она содержит до 0,8 % азота и до 1 % калия, но сравнительно небольшоеколичество фосфора. Ее применяют для подкормки растений в весенне-летний сезони для приготовления компостов. Компосты — смеси двух или нескольких удобрений.Для их приготовления используют главным образом торф. В результате получаютторфо-навозные, торфо-жижевые, торфо-фекальные, торфо-фосфорнтные и другиекомпосты.

Концентрированным и весьма эффективным удобрениемявляется птичий помет. Он содержит в среднем 6 % азота, 4,3 % калия и 2,6 %фосфора. Для избежание потерь питательных веществ птичий помет хранят в смеси сторфом.

Для обогащения почвы азотом применяют так называемоезеленое удобрение — это специально выращенная и запаханная растительная масса.Для этой цели используют главным образом бобовые растения, которые способнысвязывать в химические соединения азот воздуха. Обычно молекулярный азотнедоступен для растений в качестве питания. Однако он способен усваиватьсянекоторыми микроорганизмами. Давно установлено, что на корневой системе бобовыхрастений размножаются клубеньковые бактерии, которые обладают способностьюпереводить молекулярный азот в химические соединения. В процессе своейжизнедеятельности клубеньковые бактерии и обогащают почву соединениями азота.Кроме того, некоторые бобовые растения имеют корневую систему, уходящую глубоков землю. Благодаря этому они переносят в пахотный слой извлеченные из глубокихгоризонтов питательные вещества и таким путем также способствуют повышениюурожайности.

Минеральные удобрения. В мире минеральные удобрения начали применятьсравнительно недавно. Инициатором и активным поборником их использования вземледелии был немецкий химик Юстус Либих. В 1840 г. он выпустил в свет книгу«Химия в приложении к земледелию». В 1841 г. по его почину в Англии былапостроена первая суперфосфатная установка. Калийные удобрения началипроизводить в 70-х годах прошлого века. Минеральный азот в то времяпоставлялся в почву с чилийской селитрой. Следует отметить, что в настоящеевремя считают рациональным вносить в почву фосфорные, калийные и азотныеудобрения в отношении питательных веществ, примерно равном 1:1,5:3.

Спрос на минеральные удобрения быстро увеличиваетсятак, что их мировое потребление с начала текущего столетия удваивается закаждые десять лет.

К счастью, запасы главных элементов удобрений на Землебольшие и их истощения пока не предвидится.

Азотные удобрения. Для синтеза белков растениям необходим азот. Поэтому азотные удобрениямогут приводить к увеличению в зерне белков и, что особенно важно, ониповышают содержание клейковины, от которой в значительной степени зависиткачество хлеба, его рассыпаемость. Таким образом, азотные удобрения повышаюткормовую и пищевую ценность продукции.

Азотсодержащие минеральные удобрения подразделяют нааммиачные, нитратные и амидные. К первой группе относится сам аммиак (безводный и водные растворы) и его соли — прежде всего сульфат (NH4)2SO i ихлорид аммония NH4Cl. Ко второй группе — селитры:

натриевая NaN03, калиевая KNO2 икальциевая Са(NОз)2. Промышленностью также выпускаются аммиачно-нитратныеудобрения, например аммиачная селитра NH4N03. К амиднымудобрениям относятся цианамид кальция и мочевина (карбамид). Для уменьшенияпыления цианамида кальция часто к нему добавляют до 3 % нефтяных масел. Врезультате такое удобрение имеет запах керосина. Цианамид кальция при гидролизедает аммиак и карбонат кальция:

CaCN2+ ЗН20= СаСОз + 2NНз

Мочевинапри.взаимодействии с водой в конечном счете тоже превращается в аммиак. Нарядус ним получается диоксид углерода, который также является питательным веществомдля растений

NH2CONH2+ H2O == 2NH3+ СO2

Поскольку цианамид и мочевина взаимодействуют с водойпостепенно, то питательное вещество аммиак поступает из них к растениям такжепостепенно. Аммиак, хотя и не очень сильно, но токсичен. Его предельнодопустимая концентрация в воздухе составляет 20 мг/м3. Отравлениеаммиаком вызывает обильное слезотечение, боль в глазах, удушье, боли в желудке.При попадании в глаза брызг раствора аммиака необходимо промыть их водой или0,5—1,0 %-ным раствором квасцов. При поражении аммиаком кожи необходимообильное обмывание ее водой с последующим наложением примочки из слабыхрастворов уксусной или лимонной кислот. При поражении дыхательных путейпострадавшего следует вынести на свежий воздух. В этом случае также полезновдыхание теплых водяных паров и лучше с добавками к воде лимонной или уксуснойкислоты.

В почве аммиак и амины превращаются в нитраты. Процессбиологического превращения восстановленных форм азота в окисленные называютнитрификацией. Он протекает под действием целого ряда бактерий. Обычнонитрификация протекает в две стадии: сначала аммиачный азот окисляется донитрит-ионов:

В этом процессе участвуют бактерии: Nitrosomonas,Nitrosospira, Nitrosococcus, Nitrosolobus. Затем с участием бактерий Nitrobacter,Nitrospina, Nitrococcus нитрит-ные ионы окисляются в нитратные:

Энергия, выделяющаяся при окислении аммиачного азотадо нитратного, используется бактериями для ассимиляции углекислого газа и длядругих эндотермических процессов.

Существуют другие бактерии и грибки, которые проводятнитрификацию не только аммиачного азота, но и азота органических соединений,осуществляя таким образом минерализацию органических соединений, попавших впочву.

В результате действия различных нитрифицирующихбактерий аммиак и органические амины, содержащиеся в больших количествах внавозе, превращаются в нитраты. Последние попадают в грунтовые воды, водоемы иколодцы. Вследствие этого вода колодцев, расположенных вблизи больших ферм,часто содержит недопустимо большое количество нитратов и потому непригодна дляпитья и приготовления пищи.

Из азотных удобрений для нечерноземных почв наиболеебыстродействующей и эффективной является натриевая NaNO2 икальциевая селитра Са(NОз)2. Однако следует иметь в виду, что при ее применениипроисходит подщелачивание (понижение кислотности) почв, поскольку растениясвязывают азотную кислоту и освобождают щелочь:

NaNO3+HaO= [HNO2]+NaOH

Выше уже было написано, что нитратные ионы относительнолегко вымываются из почвы и потому нитратные удобрения используются неполностью. Имеется и другая причина, приводящая к снижению эффективностиусвоения азотных удобрений, — это бактерии. В цепи биохимических превращенийаммиачного азота в нитратный в качестве промежуточного соединения можетобразоваться молекулярный азот, который и уходит из почвы в атмосферу. Такимобразом, если при производстве азотных удобрений из молекулярного азота получаютсяхимические азотсодержащие соединения, то некоторые бактерии осуществляютпроцессы в обратном направлении, т. е. азотсодержащие соединения превращаютсяв молекулярный азот. В результате деятельности таких бактерий происходят потериогромных количеств азотных удобрений.

В настоящее время почти каждый взрослый человек знает,что содержащиеся в пищевых продуктах соли азотной кислоты (нитраты) опасны дляздоровья. А ведь еще недавно их вводили для консервирования мяса, ветчины,колбасы. Специалисты считают, что опасность заключается не в самих нитратах, ав продуктах их восстановления — нитритах, т. е. солях азотистой кислоты.Нитриты образуются из нитратов в желудке как человека, так и животных. Они-тои обладают ядовитым действием на организм. Однако дело этим не ограничивается.Нитриты способны нитрозировать аминные группы в белках и аминокислотах,приводя к образованию нитрозаминов. Существуют указания на то, что некоторыеиз нитрозаминов обладают канцерогенными свойствами.

В настоящее время распространение получили жидкиеудобрения. К их числу относят жидкий аммиак и аммиачную воду (20—22 % по NНз),а также растворы в жидком аммиаке или в концентрированной аммиачной воде, вкоторых растворяют аммиачную селитру, карба-мид, кальциевую селитру. Прирастворении в аммиаке NH4NO2 и Са(NОз)2 давление паров аммиака снижается и при определеннойконцентрации солей при обычных температурах оно становится равным атмосферному.Жидкие удобрения легче вносить на поля и удобно использовать для подкормкирастений. В то же время их производство проще и дешевле, чем твердых удобрений.

Фосфорные удобрения. Фосфор необходим растениям для синтеза белков клеточных ядер —нуклеопротеидов, а также многих других биологически активных органическихсоединений. Он накапливается в растениях в довольно больших количествах.Растения как объекты питания обеспечивают фосфором организмы животных, а такжечеловека. В табл. 2 приведено содержание фосфора Р в продуктах питаниярастительного и животного происхождения.

Природа создала много кладовых фосфорного сырья, в томчисле и в нашей стране. Эти кладовые состоят из апатитов и фосфоритов. Этиминералы называют фторапатитом, хлорапатитом, гидроксидапатитом. Наиболеераспространен фторапатит. Апатиты входят в состав изверженных магматическихпород. Осадочные породы, в которых содержится апатит с включениями частичекпосторонних минералов (кварца, кальцита, глины и др.), называют фосфоритами.

В далекие геологические эпохи фосфориты образовалисьпутем минерализации скелетов животных (кости, как известно, состоят в основномиз фосфата кальция) или осаждением из воды фосфатных ионов ионами кальция. Вприроде встречаются аморфные и кристаллические фосфориты. Первые легчеподдаются химическому и микробиологическому разложению. Поэтому на некоторыхпочвах измельченные фосфориты (фосфоритная мука) использовались в качествеудобрений без заводской химической переработки. Для этой же цели применяетсякостяная мука, которую получают размалыванием обезжиренных костей. Минеральнаячасть костной ткани состоит из гидроксидапатита. Следует отметить, что людиприменяли кости для удобрения полей с древнейших времен. Теперь мы знаем, чтоособенно большой эффект костяная мука дает на кислых почвах.

В прошлом на Руси были весьма популярны суточные(томленые) щи. Они вкусны и весьма полезны. Основными компонентами суточныхщей являются мясо с костями и квашеная капуста. Горшок со сваренными щами помещалив хорошо прогретую русскую печь, которая удерживала тепло целые сутки.Молочная и другие органические кислоты квашеной капусты способствовали расщеплениюбелков и растворению минеральной части костей. Для этого требовалось время иповышенная температура. Немногие оставшиеся свидетели вспоминают, что косточкив суточных щах были настолько мягкими, что могли быть пережеваны. По существу,процесс взаимодействия гидроксидапатита костей с кислотами напоминаетпереработку фосфоритов и апатитов в суперфосфат. Из малорастворимых фосфатныхсоединений под действием кислот получаются более растворимые кислые фосфатыкальция. Эти же химические превращения происходят при внесении костяной муки вкислые почвы.

Химическая сущность производства наиболее дешевогофосфорного удобрения — суперфосфата — сводится к обработке фторапатита сернойкислотой:

2Ca5F(РO4)3 + 7H2S04+ ЗН2О == ЗСа(Н2Р04)2 • H2O + 7CaS04+ 2HF

Недостатком суперфосфата является низкое содержание внем фосфора. Сульфат кальция (гипс) можно рассматривать лишь как транспортныйбалласт. Правда, для подзолистых и супесчаных почв, в которых содержится малосеры, сульфат кальция оказывается полезным для некоторых растений, потребляющихмного серы — бобовые, крестоцветные и др. Однако для большинства растений гипспрактически бесполезен.

Для получения удобрения с более высоким содержаниемфосфора проводят процесс в две стадии. Вначале получают фосфорную кислоту:

Получающуюся фосфорную кислоту отделяют от гипса идействуют ею на новую порцию сырья:

Ca5F(РO4)3 + H3РO4 + 5H2O = 5Ca5(H3РO4)2 *H2O + HF

Образующийсяпродукт называют двойным суперфосфатом потому, что в отличие -от простогосуперфосфата он содержит примерно вдвое больше питательного вещества. Дляустранения слеживаемости и обеспечения хорошей рассеиваемости суперфосфатгранулируют.

Еще одно фосфорное удобрение производят нейтрализациейфосфорной кислоты известковым молоком (суспензией гашеной извести):

Hз Р04+Са(ОН)2= СаНР04.2Н2О

Полученныйтаким образом продукт называют преципитатом. Он обладает

При большом содержании карбонатов, т. е. при низкойкислотности почв, превращение может пойти дальше:

Са(Н2РO4)2+2СаСОз = Саз(Р04)2+ 2С02+2Н20

В результате вновь получается малорастворимый фосфаткальция Саз(Р04)2, который малодоступен для питаниярастений.

Таким образом, для эффективного использованияудобрений нужно знать и регулировать кислотность почв. Наличие в почве вбольших количествах соединений железа (III) и алюминия (III) также снижаетэффективность фосфорных удобрений, так как данные ионы образуют с фосфатнымиионами малорастворимые соли.

Калийные удобрения. Человек давно заметил, что внесение в почву золы приводит кувеличению урожайности. О том, что ее активным началом является карбонат калия— поташ, стало ясно гораздо позже. До разработки промышленных способовпроизводства соды поташ играл исключительно важную роль в различныхпроизводствах:

стекольном, текстильном, мыловаренном и др. Его получалисжиганием древесины, обработкой водой золы с последующим выпариванием водногораствора. Из золы сожженного 1м3 вяза получали 0,76 кг поташа, ивы—0,63, липы — 0,50 кг. В России лес бездумно сжигали на поташ до середины XIX в.Содержание калия в золе от сгоревших растений обычно очень высокое: в золесоломы злаков от 9 до 22 %, гречишной соломы — 25— 35, стеблей подсолнечника36—40, торфа 0,5—4,7 %. Само слово «поташ» произошло от древнего нем. «пот» —горшок и «аш» — зола, так как щелок, получающийся при обработке золы водой,выпаривался в горшках.

В организме растений калий регулирует процесс дыхания,способствует усвоению азота и повышает накопление белков и Сахаров врастениях. Для зерновых культур калий увеличивает прочность соломы, а у льна иконопли повышает прочность волокна. Калий повышает стойкость озимых хлебов кморозам и к перезимовке и овощных культур к ранним осенним заморозкам.Недостаток калия у растений проявляется на листьях. Их края приобретают желтуюи темно-коричневую окраску с красными крапинками.

Больше всего калийных удобрений требуется для картофеля,сахарной свеклы и других клубне- и корнеплодов, а также подсолнечника, бобовыхкультур, гречихи. Зерновые хлеба характеризуются средней потребностью вкалии. Из почв с низким содержанием калия отличаются торфянистые, супесчаные ипойменные. Ионы калия хорошо поглощаются и удерживаются почвами и потому он впочве малоподвижен. Поскольку калийные удобрения всегда содержат соединениямагния, которые, как правило, весьма гигроскопичны, то они легко отсыревают ихранить их нужно в сухом складе.

Калийные удобрения обычно применяют в сочетании сазотными и фосфорными. Естественно, что в таких случаях было бы нерациональновносить отдельно каждое из них. Это потребовало бы больших трудовых затрат.Поэтому часто механически или химически готовят смеси различных удобрений.Смешанные в определенных пропорциях различные удобрения называют туками. Приподборе смесей не должно быть потерь питательных веществ и перехода удобренийв малоусвояемую форму, что может быть вызвано химическим взаимодействиемкомпонентов. Так, нельзя добавлять к аммонийным удобрениям удобрения щелочногохарактера, например поташ. Поэтому к приготовлению многокомпонентныхудобрений должны привлекаться химики.

Другие макроэлементы, входящие в питательные вещества. Как уже было отмечено, почвы быстрее всего истощаютсяазотом, фосфором и калием. Кроме них растениям необходимы в довольно большихколичествах и другие химические элементы: кальций, магний, сера, железо. Ихсодержание в почвах часто близко к потребностям растений и их вынос с товарнойпродукцией относительно невысок.

Ионы кальция в растениях входят в плазму клеток ииграют в ней активную роль. Они необходимы для развития корневой системы, вчастности корневых волосков. В растениях кальций накапливается в основном влистьях и товарной части урожая. Поэтому кальций в значительной меревозвращается в почву в процессе естественного круговорота. Извне кальций обычновносится в почву при ее известковании.

Известно, что процесс фотосинтеза протекает с участиемхлорофилла, непременной составной частью которого являются ионы магния. Магнийоказывает большое влияние на образование углеводов в растениях и, следовательно,на плодообразование. Недостаток магния в почвах выражается в появлении налистьях «мраморовидности» — белесой пятнистости, в их скручивании ипо-желтении. Это начинается с краев нижних листьев. Листья при недостаткемагния становятся хрупкими. При недостатке магния замедляется рост и вегетациярастений, а при большом его дефиците в почве — растение вовсе не вступает вфазу плодоношения.

Поскольку сырье для калийных удобрений обычно содержитмного магния, то последний переходит в эти удобрения и с ними вносится в почву.Минералы, в состав которых входит магний, весьма распространены в природе.Один из них — доломит MgC03-CaC03, измельченный в видемуки, применяют в качестве магниевого удобрения. Одновременно он проявляет идругую функцию — как средство известкования почвы.

Наибольшая потребность в магнии характерна для табака,свеклы, картофеля, зерновых и зернобобовых культур и бобовых трав. Большойчувствительностью к недостатку магния отличаются просо, чумиза, кукуруза,конопля, сорго. Задержка развития растений наступает в том случае, если содержание магния в почве падает до1—2 мг на 100 г почвы.

Магний необходим и организму человека. Врачи считают,что одной из причин спазм кровеносных сосудов является недостаток магния. Ониустановили, что внутривенные и внутримышечные вливания растворов солей магнияснимают спазмы и судороги. В организм человека магний поступает с овощами ифруктами. В заметных количествах он содержится в капусте, картофеле и помидорах,но особенно богаты им абрикосы и персики.

Сера входит в некоторые аминокислоты, которые, в своюочередь, входят в состав растительных белков. Считают, что растениямиусваивается только сульфатная сера и этому процессу способствуют серобактерии.Около 75 % серы, находящейся в растении, входит в нетоварную часть урожая.

Весьма распространенное заболевание растений — хлороз— связано с недостатком железа. Оно проявляется в пожелтении листьев из-за ихнеспособности синтезировать хлорофилл. Недостаток в растениях железа приводиттакже к разрушению биологически активного вещества ауксина, необходимого длякорнеобразования и общего роста. Общая потребность растений в железе довольнонизкая. В среднем с 1 га с урожаем зерновых культур выносится около 1,5 кгжелеза. Поэтому соединения железа можно было бы отнести к числу микроудобрений.Конечно, граница между микроудобрениями и макроудобрениями весьма условна.

Микроудобрения.Микроудобрениями называют питательные вещества, которые содержат химическиеэлементы, потребляемые растениями в очень малых количествах. В настоящеевремя выявлена биологическая роль в жизни растительных и животных организмовбора, меди, марганца, молибдена и др. Удобрения, содержащие эти микроэлементы,получили соответствующие названия.

Борные удобрения вносят в небольших количествах, ноони совершенно необходимы. При борном голодании отдельные растения ведут себяпо-разному. Например, сахарная свекла загнивает в верхней части корнеплода ещев поле, лен поражается бактериозом и почти не образует семян, а его волокностановится коротким и ослабленным, бобовые растения дают мало семян, а у яблоньи груш происходит «опробкование» внутри плодов.

У растений бор содержится больше всего в пыльце.

Он участвует в кислородном питании тканей и передвиженииуглеводов из пластинки листа в другие части растения.

Медные удобрения также вносятся в небольших количествах.Растения обеспечиваются медью, если ее содержание выше 0,4 мг на 1 кг сухойпочвы. В самих же растениях содержание меди составляет от 3 до 15 мг на 1 кгсухой массы. Медь входит в состав некоторых окислительных ферментов и, значит,принимает участие в окислительно-восстановительных процессах, она влияет науглеводный обмен и образование хлорофилла. Без меди злаковые растения несинтезируют белок, а значит, и не образуют зерна. Установлено, что костиживотных и человека содержат относительно много меди. Ее дефицит в организмеприводит к искривлению и ломкости костей.

Марганцевые удобрения обычно используют на черноземныхи других нейтральных или слабощелочных почвах. Их внесения в кислыеподзолистые почвы обычно не требуется. Марганец способствует усвоению растениямиазота и накоплению хлорофилла, а также синтезу аскорбиновой кислоты (витаминаС). Недостаток марганца в растениях проявляется в побурении и опаданиилистьев.

Молибдена в отличие от марганца мало в кислых почвах,но обычно достаточно в нейтральных и слабощелочных. Установлено, что молибденнепременно входит в клубеньковые бактерии, связывающие в соединения атмосферныйазот. При недостатке молибдена в почве нарушается синтез в растениях белковыхвеществ.Он способствует усвоению растениями азотного удобрения —селитры.

Вероятно, важную роль в жизнедеятельности растенийиграет кобальт, но пока об этом можно судить лишь на основании косвенныхданных. В конце прошлого века в некоторых районах Новой Зеландии, Австралии,Англии и других стран была распространена болезнь скота — сухотка. Этозаболевание влекло за собой снижение содержания гемоглобина в крови животных,потерю аппетита, сокращение удоев молока, прекращение прироста живой массы.Трудом многих ученых было установлено, что сухотка связана с недостатком ворганизме кобальта (акобальтоз), который, в свою очередь, связан с недостаткомего в почвах этих районов. Для устранения заболевания в корм скоту сталидобавлять кобальтсодержащие соли. Внастоящее время установлено, что организм животных и человека синтезируетвитамин Biz, недостаток которого приводит к злокачественному малокровию.Непременной составной частью витамина В 12 является кобальт. Вероятно,недостаток кобальта в почве приводит к недостатку его в растениях, а затем и ворганизме животных, что сказывается на содержании в организме витамина Bia.

Хотелось бы еще раз отметить, что удобрения хороши приупотреблении в научно обоснованных количествах. Большой избыток любогоудобрения не на пользу растениям, а через них и человеку. Во всем должна бытьмера. В случае удобрений эту меру определяют химики-аналитики, проводящиехимический анализ почв. Уместно также напомнить старую поговорку, котораягласит: «Нет плохих почв, а есть плохие хозяева».

Для выращивания урожая культурные растения необходимозащищать от сорняков и болезней. Химические вещества, применяемые дляуничтожения растений (чаще всего сорных), называют гербицидами. Это слово происходитот латинских герба — трава, растение и циде — убивать. В настоящее времяимеется большой ассортимент сложных органических соединений, обладающихгербицидными свойствами. Старейшим же гербицидом была соль NaCl03.Она относится к гербицидам сплошного действия, так как уничтожает все растенияподряд. Ее применяли для удаления травы с дорог и дорожек. Первым гербицидомизбирательного действия была серная кислота, которая широко использовалась внекоторых странах еще перед второй мировой войной. При разбрызгивании ееводного раствора на посевах злаковых культур она легко стекала с узких листьевзлаковых растений, имеющих воскоподобную поверхность. В результате кислота непричиняла вреда этим культурным растениям. Широколистные двудольные сорнякизахватывали больше серной кислоты, лучше удерживали ее и потому гибли. Такимобразом, серная кислота является гербицидом морфологической избирательности.

Специалисты считают, что свыше 80 % заболеванийкультурных растений обусловлено грибками. Химические средства борьбы сгрибковыми и бактериальными болезнями сельскохозяйственных растений называютфунгици-дами (от лат. слова фунгус—гриб). Наиболее распространенные средисадоводов-любителей фунгициды содержат соединения меди (II). Широко известнабордосекая жидкость, являющаяся раствором, в состав которого входят медныйкупорос CuS04 и гашеная известь Са(ОН)2. Она впервые былаиспользована в 1885 г. для борьбы с мучнистой росой виноградных лоз. Не труднодогадаться, что это произошло во Франции в окрестностях города Бордо.Несколько позже было установлено, что раствор, состоящий из ЗСu(ОН)2*СиСl2, имеет преимущества, так как обладает меньшейкоррозионной активностью. Еще раньше для борьбы с мучнисторосяными грибкамирастений начали использовать измельченную серу. Это средство применяют и посей день. Наряду с серой для этой же цели используют отвар, получаемый еекипячением с известью. Это средство и в настоящее время считается довольноэффективным фунгицидом. Однако соединения серы иногда плохо действуют надругие растения и прежде всего на некоторые сорта яблонь и груш.

Растворимые соединения меди ядовиты для вредителейзеленых растений, т. е. обладают фунгицидными свойствами. Медный купорос CuS04*5Н2Оявляется одним из наиболее эффективных препаратов контактного действия дляборьбы с болезнями плодовых деревьев, виноградников и других растений. Смесьмедного купороса (1 кг CuS04 • 5Н2О и 0,75 кгсвежегашеной извести на 100 л воды) называют бордосской жидкостью. Онапредставляет собой водную суспензию из ЗСu(ОН)з, CuS04и CaS04. Для образования стойкой суспензии молярное соотношениеСuО: СаО должно быть равно 1:0,75, а массовое 1:0,53. В связи с частичнымпереходом во времени гашеной извести в карбонат кальция (в результатепоглощения СО2 из воздуха) массовое соотношение берут 1:0,75.

При смешении раствора медного купороса с растворомсоды Na2CO3 образуется жидкость, которую издавна называютбургундской. Она является суспензией основного карбоната меди (II) составаЗСи(ОН)2*2СиСОз. Бургундская жидкость имеет некоторое преимуществоперед бордосской, заключающееся в лучшей прилипаемости к растениям иотсутствием комков, забивающих распылительные устройства.

Отметим также, что медный купорос используют для борьбыс чрезмерным развитием водной растительности в водохранилищах.

Сухая смесь основного сульфата меди (II) 3Cu(OH)3•CuS04 и основных карбонатов меди (II) используется для протравливания семян и их опыления. Ее получаютсмешиванием медного купороса и мела при 50—60 °С. Процесс ведут до прекращениявыделения пузырьков СО2. Дляопыления используют порошок, получающийся выпариванием раствора досуха. Впромышленности этот препарат обозначают буквами АБ.

Для борьбы с вредителями садов и слизнями используютсульфат железа (III) Fe2(S04)2. Его применяют также дляуничтожения мхов, лишайников и грибных спор. Этот препарат действует на них ужепри концентрации 0,14 %. Однако по своим фунгицидным свойствам сульфат железа(III) примерно в 10 раз слабее, чем медный купорос.

В сельском хозяйстве для борьбы с вредителями растенийи с грызунами широко используют соединения мышьяка. Из них наибольшеераспространение получил арсенат кальция Саз(Аs04)2. Издавнаизвестен сложный препарат, в состав которого входят медь (II) и мышьяк (III),называемый парижской или швейнфуртской зеленью. Вначале получают растворметаарсенита натрия:

Аs20з + Na2CO3 == 2NaAs02 + CO2

К нему добавляют уксусную кислоту до нейтрализацииизбытка соды:

Na2C03+ 2СНзСООН = 2CHaCOONa + СО2 + Н2О

К полученному таким образом горячему раствору добавляютмедный купорос. Парижская зелень осаждается из раствора в соответствии суравнением

6NaAs02 +2CHaCOONa + 4CuS04 ==

3Cu (AsO2)2•Сu(СНзСОО)2+ 4Na2S04

Для протравливания корней рассады капусты против возбудителякилы используют каломель. В настоящее время в качестве протравы семянзлаковых культур широко применяют ртутьорганические соединения общей формулыRHgX, где R — алкил или арил и Х — остаток органической или минеральной кислоты(например, C6H5HgOCOCH3). Нормы расхода ртутьсодержащих фунгицидов небольшие— около 5 г ртути на 1 га. К сожалению, большинство ртутных препаратов токсичныдля человека, млекопитающих и птиц. Поэтому их стремятся исключить изупотребления. В настоящее времясинтезировано довольно много органических соединений с весьма ценнымифунгицидными свойствами.

Существуют химические вещества, стимулирующие кущениерастений. Их действие основано на подавлении роста верхушечных почек, врезультате чего рост растений направляется по боковым отросткам. В качестветаких стимуляторов нашли применение органические спирты с прямой цепью —главным образом октиловый и дециловый спирты.

Существуют химические соединения, при опрыскиваниираствором которых растений происходит усыхание листьев и их опадение. Такиесоединения называют дефолиантами (от лат. слова фолиум —лист). Дефолиантыприменяют для предуборочного удаления листьев с растений для облегчениямеханизированной уборки урожая (например, хлопчатника). Наиболеераспространенными дефолиантами являются хлорат магния М§(С10з)2 и цианамидкальция CaCN2. Напомним, что при внесении в почву цианамид кальция играет рольазотного удобрения.

Для борьбы с личинками малярийного комара применяютпрепарат «Армаль». Его получают обработкой раствора мышьяковистой кислотыизвестью-пушонкой в смеси с инертным наполнителем — тальком, глиной или мелом.К этой смеси затем добавляют медный купорос и отфильтровывают в виде пасты. Квысушенному и размолотому препарату добавляют гидрофобное органическое вещество(3 % асидол или древесное крезотовое масло). Последнее позволяет зернампрепарата удерживаться на поверхности воды и оказывать губительное действие наличинки.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

· Краткая химическая энциклопедия. —М.: Советская энциклопедия, 1961—1967.

· Советский энциклопедическийсловарь.— М;: Сов. энциклопедия, 1983.

· Августиник А. И. Керамика. — Л.:Стройиздат, 1975.

· Андреев И. Н. Коррозия металлов иих защита. — Казань: Татарское книжное изд-во, 1979.

· />Бетехтин А. Г. Минералогия. — М.: Гос. изд-вогеологической литературы, 1950.

· Бутт Ю. М., Дудеров Г. Н., МатвеевМ. А. Общая технология силикатов. — М.: Госстройиздат, 1962.

· Быстрое Г. П. Технологияспичечного производства. — М.—Л.:

Гослесбумиздат, 1961.

· Витт Н. Руководство к свечномупроизводству. — Санкт-Петербург:

Типография департаментавнешней торговли, 1851.

· Войтович В. А., Мокеева Л. Н.Биологическая коррозия. — М.: